煤炭开采对生态环境的影响
煤炭开采带来的环境污染和生态破坏问题日益突出,主要表现在:
1、地面水下跌
由于在煤炭开采过程中矿井水大量外排,导致地下水位下降,引起地面水下跌.
2、地层错动与地表下沉
由于煤矿井下水大量外抽,矿井上底承载能力下降,加上大部分小窑煤井在开采过程中,没有采取预留煤柱等预防措施,有的小窑煤井甚至对国有煤矿预留煤柱肆意采挖、破坏,导致地层错动,地表下沉.
3、地面水受到污染
矿井废水中悬浮物等污染物浓度较高,特别是流经含硫铁矿煤层的矿井水,酸性很大.据南坑镇水仔边一带矿区的矿井废水抽样检测,其悬浮物浓度平均值为280毫克/升,化学耗氧量浓度平均值为530毫克/升,硫酸根离子浓度高达2500毫克/升,最低PH值仅为2.7.这类矿井废水如不经处理就外排,将严重污染地面水体,淤塞河道和农田渠道,造成土壤板结,对农作物影响很大.
4、煤矸石占地及风化污染问题
煤矿排出的煤矸石一般都就近堆放.随着堆存量的不断增加,堆场的占地面积也逐年扩大.据统计,到2001年底,全市煤矸石的累计堆存量已达7500万吨,占用土地3000多亩,而且目前仍以每年新增80余万吨堆存量的速度在递增.煤矸石经风化、雨蚀、自燃后,其表面的风化层物质在风力作用下进人大气,严重污染大气环境.下雨天,在雨水的冲刷下,会携带其表层的小颗粒物质流入河道,同时还会将煤矸石伴生的硫铁矿中的硫离子和亚铁离子等浸取出来,污染水体环境.
5、对森林植被的破坏
煤炭开采需要大量木材,按万吨煤炭产量平均消耗坑木150立方米计算.全市仅煤炭开采业一年就需消耗木材约10万立方米,如此大的木材缺口迫使煤矿多渠道收购木材,客观上助长了乱砍滥伐,使育伐比例失调.同时,由于地下水位下降,地表含水层含水量减少,也使植被生长受到影响.
6、二次扬尘污染问题
煤炭有相当一部分靠汽车运输,撒漏现象非常严重,大量煤炭流失,使街道煤尘飞扬.
为有效防治煤炭开采过程中产生的环境污染和生态破坏,使煤矿矿区的生态环境逐步步入良性循环的发展轨道,提出以下对策建议:
一、加强矿井废水和区域环境综合治理
(一)对现有废水治理设施进行改造.对已老化、坏损的废水治理设施、设备进行修复、改造,确保矿井废水长期、稳定达标排放.
(二)对部分废弃矿井外排的废水进行治理.部分煤矿虽然停止了采煤,但仍有矿井废水(俗称老窿水)外排.主要是部分煤矿的采煤巷道间接相通,矿井废水全部从标高最低的井口外排,并将原有老巷道岩石断层和风化层中硫铁矿中的铁离子等浸取出来,导致废水中铁离子和硫酸根离子的浓度很高,严重污染水体环境.所以,对部分废弃矿井外排的废水必须进行治理,修建沉淀池,井投加石灰等药剂,经中和、反应、沉淀处理后,再达标外排.
(三)对部分环境污染和生态破坏严重的区域进行综合治理.一是对淤塞的河道进行清淤疏浚、护岸;二是做好水保工程,一般应在矿区地面径流汇入点建设污水沉淀处理池等.
二、搞好煤矸石的综合利用
目前,我市综合利用煤矸石的主要途径是发电和制砖,年利用量约65万吨,但与目前的堆存量相比,可以说利用量很小,且利用途径单一.必须努力探索综合利用煤矸石的新途径,以实现在尽可能短的时限内“消灭”煤矸石山.可采取的措施是:
(一)提高煤矸石发电的综合利用量
煤矸石发电以循环流化床锅炉为主要炉型,加入石灰石或白云石等脱硫剂,可降低烟气中硫氧化物和氮氧化物的产生量.其常用燃料热值应在12550千焦/千克以下,产生的热量既可以发电,也可以用作采暖供热,燃烧后的灰渣具有较高的活性,是生产建材的良好原料.这部分煤矸石以选煤厂排出的洗矸为主.目前,我市仅有高坑、安源和王坑三个煤矸石发电厂,总装机容量为4.8万千瓦时,年综合利用煤矸石约50万吨.可在巩固、提高现有煤矸石发电综合利用量的基础上,对上述三个电厂进行扩容改造,提高煤矸石发电综合利用量.
(二)利用煤矸石代替粘土制砖
利用煤矸石全部代替粘土,既可以降低能耗,又能减少生态破坏,这是大宗利用煤矸石的主要途径.可利用现有国家政策,采取控制、取缔粘土制砖,鼓励综合利用煤矸石制砖的方式进行,可将现有煤矸石制砖能力从现在的利用煤矸石16万吨提高到奶万吨.
(三)利用煤矸石回填处置
1、煤矸石回填采矿区
利用煤矸石回填采矿区,既可减少煤矸石占地,又可减少煤矸石对环境的污染.一般用于回填的煤矸石以砂岩、石灰岩为主.
2、煤矸石作工程填筑材料
煤矸石作填筑材料主要是指充填沟谷、采煤塌陷区等区的建筑工程用地,或用于填筑铁路、公路路基等.
三、做好矿区植被恢复和矸石堆场的覆土植被工作
(一)实施封山育林,采取植草、人工造林和疏林补方式,提高地表涵养水源、保持水土的能力.
(二)对短期内暂无法消化的煤矸石,制定切实可行被保护规划、方案和措施.宜林则林,宜草则草,努好煤矸石堆场的覆土植被保护工作.
(1)煤炭开采导致土地资源破坏及生态环境恶化。由于露天开采剥离排土,井工开采地表 沉陷、裂缝,都将破坏土地资源和植物资源,影响土地耕作和植被生长,改变地貌并引发景 观生态的变化。开采沉陷造成中国东部平原矿区土地大面积积水受淹或盐渍化,使西部矿区 水土流失和土地荒漠化加剧。采煤塌陷还会引起山地、丘陵发生山体滑落或泥石流,并危及 地面建筑物、水体及交通线路安全。据调查,中国因采矿直接破坏的森林面积累计达106万 公顷,破坏草地面积为26.3万ha,全国累计占用土地约586万ha,破坏土地约157万ha ,且每年仍以4万ha的速度递增,而矿区土地复垦率仅为10%。另据测算,中国每采万吨煤 ,平均塌陷土地0.2ha;在村庄稠密的平原矿区,每采出1000万t煤需迁移约2000人。
(2)煤炭开采破坏地下水资源,加剧缺水地区的供水紧张。中国是世界上人均占有水资源量较低的国家,且水资源分布极不平衡。从含煤地区分布看,富煤地区往往也是贫水地区。据调查,全国96个国有重点矿区中,缺水矿区占71%,其中严重缺水矿区占40%。随着煤炭开采强度和延伸速度的不断加大提高,矿区地下水位大面积下降,使缺水矿区供水更为紧张,以致影响当地居民的生产和生活。另一方面,大量地下水资源因煤系地层破坏而渗漏矿井并 被排出,这些矿井水被净化利用的不足20%,对矿区周边环境形成新的污染。据统计,中国煤矿每年产生的各种废污水约占全国总废污水量的25%。2000年,全国煤矿的废污水排放量 达到27.5亿t,其中,矿井水23亿t,工业废水3.5亿t,洗煤废水5000万t,其它废水450 0万t。
(3)煤炭开采导致废气排放,危害大气环境。因煤炭开采形成的废气主要指矿井瓦斯和地 面矸石山自燃施放的气体。矿井瓦斯中的主要成分甲烷是一种重要的温室气体,其温室效应 为CO2的21倍。据统计中国每年从矿井开采中排放甲烷70~90亿m?3,约占世界甲烷总 排放量的30%,除5%左右的集中回收利用外,其余全部排放到大气中。矿区地面矸石山自燃 施放出大量含SO2、CO2 、CO等有毒有害气体,严重污染大气环境并直接损害周围居民的身体健康 。煤矸石产出量很大,其排放量约占煤矿原煤产量的15%~20%。据不完全统计,中国国有煤矿现有矸石山1500余座,历年堆积量达30亿t,占地5000ha。另据1994年的矿山环境调查, 淮河以北半干旱地区的1072座矸石山中,有464座发生过自燃,自燃率达43.3%。
(4)为满足社会对洁净煤的需求,中国原煤入洗比例连年提高。1999年原煤入洗量3.17亿 t,入洗比例30%,其中国有重点煤矿入洗比例达到48%。原煤被入洗的同时,也排放出大量 的煤泥水污染土壤植被及河流水系。据调查,因洗煤全国每年排出洗矸4500万t,洗煤废水 4000万t,煤泥200万m3。
(5)在中国,由于煤炭生产与消费之间巨大的空间差异,导致“北煤南运,西煤东输”的 长距离运煤格局。运输中产生的煤尘飞扬,既损失大量的煤炭,又污染沿线周围的生态环境 。据统计,1999年全国铁路运煤量为64917万t,平均运距为550km;经公路运输或中转到 铁路的煤炭量达6亿t,平均运距为80km。若以0.5%的扬尘损失计算,因运输向大气中排放的 煤尘达600多万t,直接经济损失超过6亿元人民币。
(6)中国长期以煤炭为主的能源消费结构,不仅形成以酸雨、二氧化硫和烟尘为主要危害 的煤烟型大气污染,也是中国污染物排放量居世界第二的主要原因。统计资料显示,2000年 ,全国废气中SO2排放总量1995万t,其中工业来源的排放量1612万t,生活来源的排放量3 83万t;烟尘排放总量1165万t,其中工业烟尘排放量953万t,生活烟尘排放量212万t; 酸雨区面积约占国土面积的30%。
1、地面水下跌
由于在煤炭开采过程中矿井水大量外排,导致地下水位下降,引起地面水下跌.
2、地层错动与地表下沉
由于煤矿井下水大量外抽,矿井上底承载能力下降,加上大部分小窑煤井在开采过程中,没有采取预留煤柱等预防措施,有的小窑煤井甚至对国有煤矿预留煤柱肆意采挖、破坏,导致地层错动,地表下沉.
3、地面水受到污染
矿井废水不经处理就外排,严重污染地面水体,淤塞河道和农田渠道,造成土壤板结,对农作物影响很大.
4、煤矸石占地及风化污染问题
5、对森林植被的破坏
煤炭开采需要大量木材,按万吨煤炭产量平均消耗坑木150立方;
6、二次扬尘污染问题
煤炭有相当一部分靠汽车运输,撒漏现象非常严重,大量煤炭流失,使街道煤尘飞扬.
煤炭是千百万年来植物的枝叶和根茎,在地面上堆积而成的一层极厚的黑色的腐植质,由于地壳的变动不断地埋入地下,长期与空气隔绝,并在高温高压下,经过一系列复杂的物理化学变化等因素,形成的黑色可燃沉积岩,这就是煤炭的形成过程。
煤炭开采对区域生态的影响主要是采煤地表沉陷,其表现形式为地表移动变形影响土地利用、加速水土流失、加速土地沙化、地表建构筑物损害等,露天开采则是完全破坏原地表植被、建构筑物。
一、煤炭开发对生态环境的影响
1、水资源区域分布不均衡且破坏严重
2、土地与地面建筑物塌陷
3、矸石露天排放造成环境污染
二、煤炭利用对生态环境的影响
1、酸沉降由硫酸型向复合型转变
2、颗粒物造成的沙尘和灰霾污染严重
3、臭氧和光化学污染问题凸显
4、应对全球气候变化压力日益增大
煤炭开采对区域生态的影响主要是采煤地表沉陷,其表现形式为地表移动变形影响土地利用、加速水土流失、加速土地沙化、地表建构筑物损害等,露天开采则是完全破坏原地表植被、建构筑物。
中国是世界上最大的煤炭生产国和煤炭消费国。煤炭是中国的主要一次能源,是国民经济的重要支柱。但是,不可否认,煤炭在开发、利用、运输等过程中产生的污染,对环境造成的严重影响,已引起国人和周边国家的关注。为此,分析煤炭污染产生的原因,寻求有效的对策,减轻煤炭污染,加强环境保护势在必行。煤在燃烧过程中主要造成的是空气污染,它产生的许多有害气体,主要有二氧化硫、硫化氢、一氧化氮等,其中二氧化硫是最多的。
全国约有50万台工业锅炉,年耗煤约3.5亿吨,锅炉平均热效率仅60%左右,原因是锅炉容量小、效率低、污染大、煤耗高。国外单台工业锅炉容量一般为30~130吨/时,机械化、自动化程度高,除尘及水处理设备好,因而热效率高,大气污染大为减轻。我国应采取热电联供、集中供热或分片供热系统以取代分散的小锅炉,不仅有利于降低煤耗,也有利于改善环境卫生。
热电联产示意图热电联产是指同时生产电、热能的工艺过程,较之分别生产电、热能方式节约燃料。发电厂既生产电能,又产生热能,利用汽轮发电机作过功的蒸汽给用户供热的生产方式,叫做热电联产。以热电联产方式运行的火电厂称为热电厂。对外供热的蒸汽源是抽汽式汽轮机的调整抽汽或背式汽轮机的排汽,压力通常分为0.78~1.28兆帕(MPa)和0.12~0.25MPa两等。前者供工业生产,后者供民用采暖。热电联产的蒸汽没有冷源损失,所以能将热效率提高到85%,比大型凝汽式机组(热效率达40%)还要高得多。热电联产不仅大量节能,而且可以改善环境条件,提高居民生活水平。但热电联产把电厂的发电与用户的用热紧密联系,降低了灵活性,同时也增加了电厂的投资。因此,只有对城市规划和集中供热区作统筹安排,在热负荷充分保证的条件下,确定合理的建设方案,才能收到良好的综合效益。
热电联产要求将热电站同有关工厂和城镇住宅集中布局在一定地段内,以取得最大的能源利用经济效益。西方和东欧国家发展热电联产已达较高水平,热电厂装机容量占电力总装机容量的30%,用于工业生产和分区集中供暖各占1/2。造纸、钢铁和化学(包括石油化学)工业是热电联产的主要用户,它们不仅是消耗电热的大用户,而且其生产过程中所排出的废料和废气(如高炉气)可作为热电联产装置的燃料。城市工业区及人口居住密集区也是发展热电联产的主要对象,但要注意对当地热负荷进行分析,一般热化系数不得低于0.5(工业热负荷年利用小时数在3500小时以上,居民冬季采暖不小于3个月)。热电厂的供热距离通常不超过5~8千米。对热电联产的燃料质量(主要是含硫、磷量)有较高要求,同时厂址要选在城市盛行风的下风向,避免对城市环境的污染。
煤炭燃烧并不环保,这些是众所周知的,但是人类还是依赖煤炭能源,因为煤炭能源有着不可替代的地位,它不仅牵动着经济的发展,而且煤炭能源是比较丰富的,也是又便宜又稳定的能源,或者说是很多国家都用得起的能源。
煤炭被人们称为是黑色的金子,是人类的主要能源之一。虽然很多国家都知道煤炭燃烧并不环保,它排放了很多废气,而且漫天灰尘,导致空气污染非常严重,也给环境带来了很大的压力,但是人们还是很依赖煤炭能源。有些人会很疑惑,新能源已经开发出来了,而且已经过了这么久,技术应该非常成熟。为什么不能缓解人类对煤炭的依赖呢?为什么还要一直用这种对环境造成污染的能源呢?
其实,这么多年来,很多国家都宣称要减少煤炭消费量,但是从他们整体的消费比例来看,煤炭不但没有被取代,反而使用的越来越频繁。煤炭的主要用途是发电,只要发电依赖煤炭,煤炭的消费量就不会有根本性的改变。而且其他能源虽然清洁,但是成本太贵了,这类清洁能源不可能替代得了煤炭的地位。因为只有煤炭能够提供稳定又便宜的能源供给,特别是一些发展中的国家更是如此。
而且,从我国目前的能源结构来看,我国的煤炭含量是最多的。如果在这种情况下,降低煤炭消费,就要增加天然气的需求,但事实却是我国的天然气是供不应求的。而且,煤炭拉动我国的经济,煤炭消费对我国经济有非常大的带动作用。所以,从各个方面来看,现实不允许人们抛弃煤炭,人类对煤炭都是非常依赖的。可能在很长一段时间内,它都会成为人类赖以生存的最主要的能源之一。