【正文】 石灰法適用于各種酸性礦井水 ， 尤其是當酸性礦井水中的 Fe3+離子較多時適用 ， 還可以減少石灰用量；微生物法基本原理時應用氧化鐵細菌進行氧化除鐵 ， 此菌能從水生環(huán)境中攝取鐵 ， 然后以氫氧化鐵形式 把鐵沉淀子在它們的粘液分泌物中 ， 時酸性水的低鐵轉化為高鐵沉淀出來 ， 然后再用石灰石中和游離硫酸 ， 可降低投資 ， 減少沉渣。山西省碳酸鹽巖分布總面積占全省總面積的 72. 3%， 是我國北方碳酸鹽巖分布最多的省。綜合以上兩部分計算結果 ， 煤礦開采對水資源量破壞價值為 13. 32~13. 72 元 / t。經處理后的礦井水一般可做工業(yè)用水。 圖 41 礦區(qū)開采揚塵 晉城職業(yè)技術學院礦業(yè)系?？茖W生畢業(yè)設計 19 我國大部分煤礦都有瓦斯 ， 并且瓦斯礦井和煤瓦斯突出礦井約占 40%左右。煤是由 C、 H、 O、N、 S組成的極其復雜的高分子有機化合物。有害元素通過各種水力聯(lián)系 (導水砂層、地層裂隙、河流等 )發(fā)生污染轉移 ， 使礦區(qū)及其周邊地區(qū)的土壤質量下降 ， 生態(tài)系統(tǒng)退化 ， 農作物減產 ， 甚至威脅人體健康 。因此 ， 水土流失和土地沙漠化成為我國煤礦區(qū)最突出的生態(tài)環(huán)境問題之一。這些劇烈的煤炭開采與建設活動 ， 特別是不合理的活動改 變了礦區(qū)內以及周邊地區(qū)水體、土壤等環(huán) 境的初始條件，破壞了區(qū)域內營養(yǎng)元素的循環(huán)與更新，從而對礦區(qū)生物資源造成了嚴重損害。 5． 礦區(qū)生態(tài)綜合治理 環(huán)境與發(fā)展是當今國際與國內社會普遍關注的重大問題 ， 經濟與社會的發(fā)展離不開自然資源的開發(fā)利用和生態(tài)環(huán)境的依賴 ， 而資源的開發(fā)既給社會帶來了財富 ， 也帶來了負面影響 —— 環(huán)境的損害。地表植被遭到破 壞 ， 地表移動和變形改變了原有地形 ， 大量土地資源被占用或破壞 ， 由其產生的煤研石、礦井廢水等污染物 ， 使大范圍內的自然環(huán)境發(fā)生了變化 ， 原生態(tài)系統(tǒng)所具有的內部平衡的自動調節(jié)機制能力大量喪失 ， 打亂了生物圈中原來就比較脆弱的生態(tài)平衡狀態(tài) ， 形成了 一 個新的人工生態(tài)系統(tǒng)一煤礦生態(tài)系統(tǒng)。所謂煤礦環(huán)境問題 ， 是指在煤炭開采、貯運及加工利用過程中 ， 給 周圍的生態(tài)環(huán)境帶來的有害影響。當外部施加的影響不大時 ， 生態(tài)系統(tǒng)運用其內部自動調節(jié)能力對外力干擾或污染物進行化學、物理及生物的白凈作用 ， 減少其危害。此外，噪聲還會污染周圍環(huán)境，影響礦區(qū)周邊居民的正常生活。 （ 4） 生態(tài)工程復墾就是將土地復墾工 程技術與生態(tài)工程技術結合起來 ， 綜合運用生物學、生態(tài)經濟學、環(huán)境科學、農業(yè)技術以及系統(tǒng)工程學等理論 ， 運用生態(tài)系統(tǒng)的物種共生和物資循環(huán)再生原理 ， 結合系統(tǒng)工程方法 ， 針對破壞土地所設計的多層次利用工藝 ； 其目的是促進各生產要素的優(yōu)化配置 ， 實現(xiàn)物質、能量的多級分層利用 ， 不斷提高其循環(huán)轉換效率和土地生產力 ， 獲得較大的經濟、生態(tài)和社會綜合效益 ； 該方法目前正在試驗推廣 ， 具有很大的發(fā)展前景。此外 ， 地面塌陷還不同程度地損害水體、植被等人類生活所依賴的基本環(huán)境要素。如采用煤層注水、高壓噴霧、聲波霧化、巷道風流水幕凈化、集塵風機等滅塵措施 ， 防止沼氣與煤塵爆炸時產生 CO； 向采空區(qū)灌漿、注氮、噴灑阻化劑、及時打密閉等措施 ， 防止煤炭自燃產生CO； 發(fā)展使用巖巷與煤巷掘進機和研究制造適合地方小煤礦使用的小型采煤機 ， 防止爆晉城職業(yè)技術學院礦業(yè)系專科學生畢業(yè)設計 21 破掘巷和爆破采煤中放炮產生 CO、 NOx和 H2S等有害氣體 ； 使用柴油動力機械應配置廢氣凈化器 ， 防止產生 NOx。 晉城職業(yè)技術學院礦業(yè)系?？茖W生畢業(yè)設計 20 在礦區(qū) ， 用于生產、生活的鍋爐 ， 大部分都未安裝二氧化硫凈化裝置 ， 礦區(qū)二氧化硫排放的 90%來自煤炭的燃燒。 煤矸石淋濾液污染治理 煤矸石淋濾液地下水的污染 ， 主要是露天堆放的矸石在雨水的淋濾作用下形成的酸晉城職業(yè)技術學院礦業(yè)系?？茖W生畢業(yè)設計 18 性水 ， 懸浮物和有機物造成的 ， 可以通過減少矸石排放量來減少這類污染 ， 可采用矸石不出井或少出井的開采技術（如采用寬巷掘進 ， 將 掘進出矸用于巷旁支護、堆放在井下廢棄的巷道和硐室內、直接用于采空區(qū)充填、在開拓部署和采區(qū)巷道布置中 采用全煤巷布置、采用無煤柱開采技術等）。 晉城職業(yè)技術學院礦業(yè)系專科學生畢業(yè)設計 16 圖 35 水處理工藝流程 ③ 高礦化度礦井水 高礦化度礦井水也稱含鹽礦井水 ， 它是由于地下水與碳酸鹽和硫酸鹽巖層的接觸融蝕 ， 使水中 Ca2+、 Mg2+、 CO3 HCO SO42等離子增多而形成的 ， 礦化度大多為 10004000mg/L，水質多呈堿性 ， 帶苦澀味 ， 其硬度往往也較高。根據(jù) 2021 年山西原煤生產分析計算的采煤影響破壞地下水靜儲量、動儲量為 2. 54 m3/ t(煤 )， 折合總水量 6. 25 億 m3。例如在大同十里河、口泉河 、 懷仁小峪河 、 朔州七里河 、 陽泉桃河 、孝義兌鎮(zhèn)河 、 左權清漳河 、 晉城長河等 地均有此類現(xiàn)象。 在一定地質條件下 ， 酸性水 中 的硫酸可與鈣質巖石或 其它基性礦物發(fā)生中和反應而降低酸度。水的酸性越強 ， 反之則弱。農作物枯萎 ， 影響人體健康。 由于采煤影響 ， 致使現(xiàn)有的農村飲水工程不斷報廢 ， 造成已解決飲水問題的農村重復出現(xiàn)飲水困難。由于采空區(qū)頂板的冒落 ， 在采空區(qū)上部覆巖中形成較為明顯的三帶 ， 即 I帶一冒落帶、Ⅱ帶一裂隙帶、Ⅲ帶一整體移動帶。另外 ， 大采高技術的發(fā)展對回采工作面的 運輸巷及回風巷的支護與掘進提出了新的要求。 ① 推廣三維地震勘探的技術成果 ， 進一步深入研究 ， 獲得高精度探測地質構造的技術 ， 形成一套綜合研究巖性、裂隙及含水層等問題的資料綜合處理系統(tǒng) ， 為選擇綜采采區(qū)奠定基礎。兩硬條件下放頂煤開采快速推進技術 ， 研究合適的綜放開采回采工藝 ， 優(yōu)化工序 ， 縮短放煤時間 ， 提高工作面的推進度 ， 實現(xiàn)高產高效。第五個五年計 劃 期間（ 19761980） ， 1977 年煤炭工業(yè)部召開了全國采煤方法工作會議 ， 確定了采煤方法的發(fā)展方向。 研究的方法和目的 采用收集 資料的方式 ， 對目前中國煤礦開采過程中存在的環(huán)境問題問題進行論述 ，探討具體治理環(huán)境問題的對策以及實行以 ISO14000環(huán)境管理標準為基礎的礦區(qū)生態(tài)環(huán)晉城職業(yè)技術學院礦業(yè)系?？茖W生畢業(yè)設計 3 境管理體系和開發(fā)綠色開采技術的重要性。開采煤炭過程中 ， 地下 水系統(tǒng)被人為強制性改變 ， 一些可開發(fā)的地下水源不復存在 ， 大部分礦井水沒有被處理而排放 ， 引起地表環(huán)境的污染 ， 我國煤礦區(qū)水資源普遍缺乏 ， 據(jù)統(tǒng)計 ， 有 71%的煤礦缺水 ,40%的煤礦嚴重缺水 ， 80%以上的煤礦職工飲用不潔水。然而 ， 長期以 來 ， 煤炭大規(guī)模的開發(fā)和利用主要沿用傳統(tǒng)的、粗放型的生產經營方式 ，造成大量污染物的產生和排放 ， 引發(fā)許多環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境破壞問題。 國際環(huán)保呼聲空前強烈 資源與環(huán)境問題是一個全球性的戰(zhàn)略問題。 1950 年開始對頂板進行分類 ， 并采用 了全部垮落法管理頂板。我國長壁采煤方法已趨成熟 ， 放頂煤采煤的應用在不斷擴展 ， 應用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高 ， 急傾斜、不穩(wěn)定、地質構造復雜等難采煤層采煤方法和工藝的研究有很大空間 ， 主要方向是改善作業(yè)條件 ， 提高單產和機械化水平。 采煤技術的發(fā)展方向 （ 1） 現(xiàn)代化開采技術的地質保障系統(tǒng) 以大功率可靠性長壁綜采技術為核心的一礦一面大型 高產高效礦井的建設 ， 是當今世界煤炭工業(yè)的發(fā)展方向。所以 ， 首先要開展進一步的基礎理論研究 ， 在此基礎上 ， 運用新技術研制新型的放煤支架 ， 完善探測頂煤放出率的相關技術 ， 提高回收率。瓦斯排放是煤礦的另外一個主要污染源 ， 它加劇了溫室效應 ， 破壞臭氧層 ， 給煤礦安全造成了嚴重的隱患。 山西省主要礦區(qū) ， 每公頃耕地糧食減產約 250kg， 每年減少糧食產量約 108kg。煤層開采后處于氧化 環(huán)境 ， 硫 鐵礦與礦井水和空氣接觸后 ， 經過一系列的氧化、水解等反應． 形 成硫酸和氫氧化鐵。 酸性礦井水形成的原因 煤系地層大多形成還原環(huán)境 ， 含黃鐵礦 (Fes2)的煤層形成于強還原 環(huán)境。在井下 ， 特別 是 廢棄封閉井巷處 ， 對礦井水施放適量的抑菌劑 ， 抑制或殺滅微生物的活性 ， 或者減少礦井水中微生物的數(shù)量 ， 通過降低微生物對硫化物的有效作用 ， 達到控制酸性礦井水 生成的目的。另一方面 ， 大量地下水資源因煤系地層破壞而滲漏礦井并被排出 ， 這些礦井水被凈化利用的不足 20%， 對礦區(qū)周邊環(huán)境又造成了新的污染 ，嚴重影響了社會經濟的可持續(xù)發(fā)展。 如果不帶壓 ， 煤系地層中由于開采所形成的污水滲入到灰?guī)r中可造成巖溶水水質污染。根據(jù)礦井水含污物特性一般分為：潔凈礦井水、含懸浮物礦井水、高礦化度礦井水、酸性礦井水及含特殊污染物的礦井水等。 （ 2） 采用特殊開采技術減少礦井水涌出量 ① 當煤層頂板一定距離內有較大含水層時（如三疊紀的某些灰?guī)r） ， 可采取一些采后頂板移近量較小的特殊開采技術（如條帶式采煤法、充填采煤法 ， 房柱式采煤法 ，離層帶的注漿充填法等）以最大程度地降低頂板下沉量 ， 使煤層頂板冒落的高度不致導通上覆 的含水層。 （ 2） 矸石山自燃排放出大量煙塵和有害氣體。 （ 4） 煤礦煤層氣排放對大氣的污染 煤層氣是成煤作用過程中所生成的烴類氣體 (主要是甲烷 )經運移、散失后仍保留在煤層和頂?shù)装?巖層之中的部分。 地表破壞 煤礦開采對土地的影響還表現(xiàn)對地表的破壞 ， 主要有以下兩種形式 ： （ 1） 土地塌陷 我國是土地資源極其匱乏的國家 ， 人均耕地占有量只有 ， 不到世界人均耕地面積的 1/2。年增入黃河泥沙量 %。第 二，由于煤炭開采對礦區(qū)及周圍水體、大氣和土壤的嚴重污染，導致某些生物減少，甚至滅絕，最終導致礦區(qū)生物多樣性受損。 煤礦生態(tài)系統(tǒng) 人類生存所依賴的生態(tài)環(huán)境 ， 由各種各樣的生態(tài)系統(tǒng)所組成。這就需要從系統(tǒng)外部輸入大量能源和物質 ， 而從系統(tǒng)內部向外部輸出煤炭 ， 并且 ， 系統(tǒng)內部的排泄廢物也不能在本系統(tǒng)內完全轉化和分解 ， 這就要輸出到其它生態(tài)系統(tǒng)中去。在煤礦生態(tài)系統(tǒng)形成以前 ， 原生態(tài)系統(tǒng)的主要功能一般為生物生產 ， 為人類提供 生活資料和工業(yè)原料。這個基本單位是由生物彼此之間以及生物與周圍環(huán)境之間不斷影響、演變且達到動態(tài)平衡的統(tǒng)一體。 圖 45 所到之處 生物罕跡 噪聲污染 煤炭開采過程中帶來的噪聲污染已越來越受到人們的關注。 土地治理對策－－土壤復墾技術 國家有關土地復墾的規(guī)定出臺 ， 土地復墾作為煤礦塌陷地處理的主要方法之一得到了大力推廣和應用 ， 并取得了很好的社會、經濟效益。煤炭開采損害土地資源的直接方式主要有挖損、塌陷和壓占三種類型 ， 其中 ， 土地塌陷是主要形式 ， 對生態(tài)環(huán)境的損害程度最大。我國有 90%以上的煤產量來自地下開采 ， 在國有重點煤礦中 ，高沼氣和煤與瓦斯突出礦井占 47%， 是礦井瓦斯爆炸等惡性事故發(fā)生頻率很高的國家。目前全國矸石山約 1 500座 ， 其中自燃的有 300座 ， 經治理 ， 仍有百余座在自燃 ， 燃燒的矸石山放出大量的煙塵及 NO2， H2S， CO等有毒氣體 ， 嚴重污染了礦區(qū)及周邊地區(qū)的大氣環(huán)境。如遇斷層切割 ， 則應進行滲水和突水的嚴密封賭。只需在井下涌水水源處妥善截流 ， 通過專用管排至井底 ， 再經水泵排至地表 ， 不用處理或經簡單消毒即可作為生活飲用水 ， 有的還含有多種有益元素 ， 可直接開發(fā)作為礦泉水。據(jù)調查統(tǒng)計 ， 山西由于采煤排水和采空區(qū)漏水引起礦區(qū)水位下降 ， 導致泉水流量衰減或斷流 ， 共影響井泉 3218 個。如何解決好經濟發(fā)展中山西省煤炭生產與水資源的矛盾 ， 是一個非常緊迫的課題。 ③ 減少排放酸性水的時間：減少礦井水在井下的停留時間 ， 可在一定程度上降低微生物對煤中硫化物的氧化作用。煤層開采后處于氧化環(huán)境 ， 硫 鐵礦與礦井水和空氣接觸后 ， 經過一系列的氧化、水解等反應 ， 生成硫 酸和氫氧化鐵 ， 使水呈現(xiàn)酸性 ， 即 產生 酸性礦井水。 PH值低于 6的礦井水稱酸性礦井水。2021 年到 2021 年 6 年間 ， 全省解決了因采煤漏水而缺水的 2021 個村 95萬人 ， 而在此期間建設的飲水工程有 625處因采煤破壞報廢 ， 8l 個 村 37萬人重新陷入飲水困難。但抽放率較低 ， 這與抽放設備、抽放技術工藝有關 ， 特別和開采過程中對瓦斯的運移規(guī)律認識 不清有關。 ③ 在煤層條件適宜的條件下使用大采高的開采技術。國有重點煤礦的全員效率顯著提高 ， 目前已出現(xiàn)年產 400萬 t 的綜采面。以提高工作面單產和生產集中化為核心 ， 以提高效率和經濟效 益為目標 ，研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝 ， 簡單、高效、可靠的生產系統(tǒng)和開采布置 ， 生產過程監(jiān)控與科學管理等相互配套的成套開采技術 ， 發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機械化 ， 進一步改進工藝和裝備 ， 提高應用水平和擴大應用范圍 ， 提高采煤機械化的程度和水平。 第一個五年計劃期間（ 19531957） ， 繼續(xù)開展采煤方法改革。我國制定的《中國 21 世紀議程》