袁大灘礦井水處理項目

A. 《煤礦礦井水處理運營能力評價》團體標准發布，具體有哪些信息何時實施

《煤礦礦井水處理運營能力評價》團體標准發布，具體有信息最大程度上對於煤礦的礦井水處理增加能力，而且加大對各個實施指標和評價能力改善。實施時間主要是將在9月份開始正式進入實施狀態。

根據此種政策發布實施之後，也召開了相應的會議來自各方面公開徵求意見，從最大程度上保證煤礦和當地地區礦水處理和當前國家政策改善以及礦水問題等多種層面，在正理政策引領之下為未來長期發展做好充分准備也能夠加強對能源產業開發利用。減少由於煤礦所產生的的各種問題。

B. 水處理類項目建設包括哪些 項目

(1)污水管道系統：主要包括收集污水的管道及其附屬設施。
(2)泵站：主要包括泵房及設備、變配電版、控制系統、通權信及必要的生產設備與生活設施。
(3)污水廠：包括污水處理和污泥處理的生產設施、輔助生產配套設施、生產設備與生活設施。
(4)出水排放系統：包括排放管道及附屬設施、排放口和水質自動監測設施。

C. 礦井水處理 pac pam配比濃度及投加量

用計量泵投加絮凝劑時,可根據計量泵出力*開度*沖程*化學品的濃度/總的流量,即可得專出相應的加葯屬量. 補充： PAC加葯量：250（計量泵出力）*0.27（計量泵開度）*0.1（PAC配比濃度）=6.75L/h PAM加葯量：50（計量泵出力）*0.5（計量泵開度,以平均50%計）*0.005（PAC配比濃度）=0.125L/h 如要計算出每噸水所添加的葯劑量,除以每小時進水總的流量即可.

D. 煤礦為什麼會有地下水處理

一、 概述
煤炭在我國能源結構中佔70％以上，煤炭開采過程中排放大量廢水，若不經處理直接排放，勢必對環境造成嚴重污染，同時造成水資源的大量浪費，無法實現循環經濟的目標。據統計我國40％的礦區嚴重缺水，已制約了煤炭生產的發展。西北礦區多處於山區，水資源更為缺乏，地表水又多為間歇性河流，枯洪水季節流量相當懸殊，常年流量稀釋能力差，排入河流的污水造成嚴重污染。因此，開發、管理、利用好煤礦水資源，對煤炭工業可持續發展具有重要意義。
1、煤廢水污染嚴重

據包括10多位院士在內的專家學者鑒定通過的一項課題研究表明，山西每年挖5億噸煤，使12億立方米的水資源受到破壞。這相當於山西省整個引黃河水入晉工程的總引水量。專家呼籲，應當從技術、人才、資金投入和經營機制等多方面解決這一世紀難題，幫助山西省等煤炭主產區擺脫「產煤致旱、因煤致渴」的困擾。

這項關於山西省煤炭產業可持續發展的研究表明，山西省採煤造成嚴重的水資源破壞，加劇了水資源短缺問題。這項課題研究表明，山西每挖1噸煤損耗2.48噸的水資源。每年挖5億噸煤，使12億立方米的水資源受到破壞。這相當於山西省整個引黃工程的總引水量。因此，這對於山西這個人均水資源量僅佔全國平均水平不到五分之一的地區來說是個非常嚴重的問題。

目前，由於煤炭開采對地下水系破壞非常嚴重。據統計，山西採煤對水資源的破壞面積已達20352平方公里，佔全省總面積的13％。山西省大部分農村人畜吃水靠煤系裂隙水，而煤礦開采恰好破壞了該層段的含水層。據統計，全省由於採煤排水引起礦區水位下降，導致泉水流量下降或斷流，使近600萬人及幾十萬頭大牲畜飲水嚴重困難。

2、煤炭採掘業廢水治理技術問題

99%的採煤項目廢水沒有進行治理，從主觀上應該說是環保監管不力。從客觀上說是我們環保部門對採煤項目廢水治理技術持謹慎態度。採煤廢水治理技術多如牛毛，那種技術最適用、工藝最成熟、操作管理最方便、投資最省、運行費用最低，一直是我們環保部門在尋求的。由於採煤廢水復雜多變，在同一礦井廢水中，同時含有鐵、錳等重金屬，硫、氟、氯等非金屬及有機污染物和懸浮物，有的礦井廢水呈弱酸性（如織金縣珠藏、鳳凰山等），再就是即使是同一礦井，所采層不同，廢水性質也不同，甚至是差別很大。這就給煤礦廢水治理技術的選用帶來很大的困難。通常情況是某一技術只能有效處理某一污染物，不可能把所有超標的污染物都處理好。一個煤礦不可能投入很多資金對污染物進行單項處理，這就是採煤廢水治理在技術上的難點。有的業主自行修了一兩個池子，把礦井廢水往池子一放，就是對廢水進行處理了。事實上不是這樣簡單，可能連懸浮物也處理不了，金屬和非金屬就更不可能處理了。

3、煤礦廢水處理要求

1.1煤礦廢水包括礦井涌水、煤場和矸石場淋溶廢水等。在進行處理前，應先委託地區環境監測站進行監測，以監測資料作為廢水處理工程設計的依據。DFMC煤礦廢水治理技術和成套設備是目前經實踐證明的實用技術，50萬噸以下、小時涌水量50m3以下的煤礦可採用此技術和設備。對於酸性煤礦廢水還需新增設備和葯劑。煤礦廢水經處理達標後盡可能循環使用，循環使用率不低於50％，經處理後排放的廢水列為總量控制指標進行考核。

1.2新建煤礦必須執行「三同時」規定，試產三個月必須申請地區環保局驗收，驗收達標的發給排污許可證，不達標的停產治理。

1.3原有煤礦分期分批進行治理，2005年50%左右的原有煤礦治理完工並通過達標驗收。列入家2005年治理計劃的煤礦不治理的，依法予以處罰；治理不達標的，停產治理。治理計劃由各縣市環保局商煤炭局提出，報地區環保局綜合平衡後以治理計劃下達執行。

表1 某A煤礦廢水處理監測結果 單位：mg/l

指標 排放

標准 處理前

濃度 超標倍數（倍） 處理後

濃度 比排放標准低（%） 懸浮物 70 258 2.7 11.5 83.6 鐵 1 2.58 1.6 0.68 32 硫化物 1 2.8 1.8 0.5 50 COD 100 281.9 1.8 7 93 錳 2 0.13 未超標 0.1 —

表2某B煤礦廢水處理監測結果單位：mg/ l

指標 排放

標准 處理前

濃度 超標 倍數 （倍） 處理後

濃度 比排放標准低（%） 懸浮物 70 318 3.5 4.5 93.6 鐵 1 2.28 1.3 0.74 26 硫化物 1 3.21 2.2 0.5 50 COD 100 228.4 1.3 18.8 81.2 錳 2 0.37 未超標 0.18 — 1.4、煤礦廢水中鐵含量高，如濃度大於100mg/l，其處理設備投資和運行費用將要增加。因為鐵含量過高，要達到1mg/l的排放標准，一級除鐵是不行的，必須三至四級除鐵。

1.5、酸度高的煤礦廢水應使達標（6～9）。

1.6、煤礦要對煤場、矸石場進行硬化處理，建導流溝，把因大氣降水產生的這一部分淋溶水引入廢水處理系統進行處理。

1.7、 預防事故和自然因素引起的非正常排放

為預防因降暴雨致使廢水次理池溢流，工程設計必須考慮廢水處理池有足夠的容積。為防止事故性排放，必須建事故調節池。四、煤礦生活廢水處理要求洗煤廠和煤礦生活廢水處理採用深圳開發研製的微型生活廢水處理裝置進行處理。生活廢水經處理達標後可排放。五、煤礦廢水治理技術選用

實踐證明是可行的 DFMC煤礦廢水治理技術和成套設備可選用。未經試點的技術只能試點，不能推廣。經試點並由A地區環境監測站監測、提出監測報告，從治理效果、投資、運行費用等全面評價後由地區環保局決定是否推廣。

二、廢水主要處理技術

我國煤礦礦井水處理技術起始於上世紀70年代末，大多污水治理工作都只停留在為排放而治理。然而回用才是當今污水治理發展的必然趨勢，將防治污染和回用結合起來，既可緩解水源供需矛盾，又可減輕地表水體受到污染。現國內使用的處理技術主要有：沉澱、混凝沉澱、混凝沉澱過濾等。處理後直接排放的礦井水，通常採用沉澱或混凝沉澱處理技術；處理後作為生產用水或其它用水的，通常採用混凝沉澱過濾處理技術；處理後作為生活用水，過濾後必須再經過除酚等對人體有害物質及消毒處理；有些含懸浮物的礦井水含鹽量較高 ，處理後作為生活飲用水還必須在凈化後再經過淡化處理。三、礦井水處理回用的條件

1、礦井廢水的產生及特點

煤礦礦井廢水包括：煤炭開采過程中地下地質性涌滲水到巷道為安全生產而排出的自然地下水，井下採煤生產過程中灑水、降塵、滅火灌漿、消防及液壓設備產生的含煤塵廢水。因此，它既具有地下水特徵，但又受到人為污染。礦井廢水的特性取決於成煤的地質環境和煤系低層的礦物化學成分，其中井田水文地質條件及充水因素對於礦井開采過程礦井廢水的水質、水量有決定性的影響。因此，對礦井廢水處理要考慮開采過程中水質、水量的變化。某礦區M煤礦礦井廢水水質取礦井正常排水時井口水樣，結果見表1。

M煤礦礦井廢水污染物監測表

表1 單位：mg/L

序號 監測項目 日均值濃度范圍 序號 監測項目 日均值濃度范圍 1 肉眼可見物 微粒懸浮物 9 總氮 5.600～5.854 2 PH值 8.41～8.55 10 砷(ng/L) 3.4～5.2 3 CODcr 66.4～131.7 11 總磷 0.085～0.104 4 硫化物 1.09～1.67 12 糞大腸菌 260～393 5 懸浮物 360～500 13 銅 0.0207～0.0294 6 酚 0.006～0.051 14 鉛 -- 7 BOD5 14.10～24.73 15 鎘 -- 8 LAS 0.198～0.220 16 鋅 0.0381～0.0407

通過網路調查和資料查找，收集了多年來某礦區有關礦井水和地下水的化驗數據資料，以及環境監測站監測數據（表1）綜合分析，該煤礦礦井廢水含煤泥為主要懸浮物，有機物略有超標，糞大腸菌群超標，揮發酚超標。

2、礦井廢水回用途徑

煤礦礦井水處理後可作生產用水或生活用水，礦井生產用水主要是井下採掘設備液壓用水、消防降塵灑水，生活用水主要是沖廁、洗浴水以及深度處理後用於飲用水。水質標准分別為：

a、防塵灑水《煤礦工業礦井設計規范》（GB50215－94）

SS≤150mg/L，粒徑d<0.3mm；PH值為6～9；大腸菌群≤3個/L。

b、空壓機、液壓支柱用水水質SS≤10～200mg/L，粒徑d <0.15mm；硬度（碳酸鹽）2～7mg/L；pH值為6.5～9；濁度<20。

c、礦井洗浴水水質達到《地表水環境質量標准》（GB3838-2002）的Ⅲ類水體標准。

d、中水水質達到《生活雜用水水質標准》（CJ/T 48-1999）。

5、生活飲用水達到《生活飲用水衛生標准》（GB5749-85）。

四、處理工藝

從上表可知，M煤礦礦井廢水處理工程的設計處理能力為800～1000m3/d，處理後作為生產和生活用水，採用混凝反應、過濾、活性炭吸附及消毒工藝，流程見圖1。

圖1礦井廢水處理工藝流程

礦井廢水由井下排水泵提升至灌漿水池，部分用於黃泥灌漿，其餘廢水自流進入曝氣池，氣浮除油後進入斜板沉澱池進行初步沉澱，由提升泵提升進入混凝沉澱設備，同時加入混凝劑，經過斜管沉澱後，將絮狀物沉澱到底部而被去除，清水從上部溢流出水自流進入砂濾罐，出水自流進入清水池，清水池前投加二氧化氯進行殺菌消毒。砂濾罐的反沖冼水自流進入污泥池，上清液自流進入曝氣池，以提高礦井廢水資源的利用率。出水若用作生活用水，則砂濾罐出水進入活性炭吸附裝置處理後流入清水池用作生活用水。

五、主要處理單元

1、預沉池曝氣

礦井廢水中含有少量的有機物，通過曝氣接觸氧化去除廢水中的有機物。另外，井下液壓支柱等設備產生少量油類，通過氣浮除油，使廢水中油類達標。

2、混凝沉澱

煤礦礦井水主要污染物為懸浮物，處理懸浮物主要採用混凝沉澱法，用鋁鹽或鐵鹽做混凝劑，混凝劑混合方式採用管道混合器混合。混凝沉澱裝置採用倒喇叭口作為反應區，水流在反應區中流速逐漸降低，使廢水和混凝劑葯液的反應在反應器中逐漸全部完成。完全反應的廢水流出反應區後開始形成混凝狀物質，經過布水區進入斜管填料，由於斜管填料採用PVC六角峰窩狀填料，利用多層多格淺層沉澱，提高了沉澱效率。將絮狀物沉澱到底部而被去除，清水從上部溢流排出。

3、砂濾凈化

礦井廢水經混凝沉澱後，水中還含有較小顆粒的懸浮物和膠體，利用砂濾設備將懸浮顆粒和膠體截留在濾料的表面和內部空隙中，它是混凝沉澱裝置的後處理過程，同時也是活性炭吸附深度處理過程的預處理。砂濾罐為重力式無閥濾池，採用自動虹吸原理達到反沖洗，不需要人工單獨管理，操作簡便，管理和維護方便。砂濾罐通常採用不同等級的石英砂多層濾料。

4、活性炭吸附

該煤礦礦井廢水主要含有揮發酚，酚類屬於高毒物質，它可以通過皮膚、粘膜、口腔進入人體內，低濃度可使細胞蛋白變性，高濃度可使蛋白質沉澱。長期飲用被酚污染的水源，會引起蛋白質變性和凝固，引起頭暈、出疹、貧血及各種神經症狀，甚至中毒。處理中水用作生活飲用水，必須用活性炭吸附裝置處理。活性炭的比表面積可達800～2000m2/g，具有很強的吸附能力。該裝置採用連續式固定床吸附操作方式，活性炭吸附劑總厚度達3.5m，廢水從上向下過濾，過濾速度在4～15m/h，接觸時間一般不大於30～60min。隨著運行時間的推移，活性炭吸附了大量的吸附質，達到飽和喪失吸附能力，活性炭需更換或再生。

5、消毒

廢水中含有一定的病菌、大腸菌群，處理後回用於洗浴時，若不經過消毒，對人體皮膚傷害嚴重。所以礦井廢水處理後作為生活用水必須經過消毒處理，本工藝採用二氧化氯消毒，現場用鹽酸和氯酸鈉反應產生二氧化氯，二氧化氯無毒、穩定、高效、殺菌能力是氯的5倍以上。

六、處理工藝特點

1、以上可知A煤礦礦井廢水處理工程是根據礦井水水質特點確定工藝技術參數，採用一次提升到混凝沉澱裝置，再自流進入後續各處理構築物，出水水質穩定可靠，動力設備較少，能耗較低。

2、採用混凝沉澱裝置與砂濾罐相結合的工藝技術，主要處理構築物採用組合式鋼結構，具有佔地面積小、使用壽命長、工程投資省、工藝簡單、操作管理方便、運行成本低等特點。砂濾罐設計採用重力式無閥濾池，反沖洗完全自動，操作管理方便。

3、該煤礦礦井廢水處理系統實現了自動加葯、自動反沖洗的全過程監控，包括電控系統、上位監控系統和儀表檢測系統。儀表檢測系統包括加葯流量、處理流量 、水池液位和加葯箱液位、進水和出水濁度等連續自動檢測。

E. 礦井 井下水如何處理

礦井井下水處理方法根據水質的不同而定：

1、含懸浮物煤礦礦井水處理技術主要有混凝、沉澱和澄清、過濾和消毒。

①礦井水混凝階段所處理的對象主要是煤粉、岩粉等懸浮物及膠體雜質，它是礦井水處理工藝中一個十分重要的環節。實踐證明，混凝過程的程度對礦井水後續處理如沉澱、過濾影響很大。所以，在礦井水的處理中，應給予足夠的重視。

②沉澱和澄清：在煤礦礦井水處理中所採用的主要有平流式沉澱池、豎流式沉澱池和斜板（管式）沉澱池。澄清池主要有機械攪拌、水力循環和脈沖等。

③在煤礦礦井水處理過程中，過濾一般是指以石英砂等粒狀濾料層截留水中懸浮物。去除化學澄清和生物過程未能去除的細微顆粒和膠體物質，提高出水水質。礦井水處理可以採用過濾池。過濾池有普通快濾池、雙層濾料濾池、無閥濾池和虹吸濾池等。常採用濾料有石英砂、無煙煤、石榴石粒、磁鐵礦粒、白雲石粒、花崗岩粒等。

④水凈化處理後，細菌、病毒、有機物及臭味等並不能得到較好的去除。所以，必須進行消毒處理。消毒的目的在於殺滅水中的有害病原微生物（病原菌、病毒等），防止水致傳染病的危害。在以煤礦礦井水為生活水源水處理中，目前主要採用的是氯消毒法。消毒劑主要有：液氯、漂白粉、氯胺、次氯酸鈉等。

2、高礦化度煤礦礦井水處理技術

煤礦高礦化度礦井水的含鹽量一般在1000～3000mg/l⑴之間，屬於我國大部分地區的苦鹹水含鹽量范圍，所以，有些煤礦也稱高礦化度礦井水為苦鹹水。苦鹹水脫鹽方法主要有電滲析和反滲透技術。目前電滲析技術已成為一個大規模的化工單元過程，廣泛地用於各個行業。當進水含鹽量在500～4000mg/l時，採用電滲析是技術可行、經濟合理的；當進水含鹽量小於500mg/l時，應結合具體條件，通過技術經濟比較確定是採用電滲析還是採用離子交換或者兩者聯合。反滲透技術自從上世紀五十年代末六十年代初發展成為實用的化工單元操作以來正不斷地拓展其應用領域和規模，目前已廣泛地應用於各行業。國內外已廣泛應用於海水、苦鹹水淡化，鍋爐補給水、飲用水純化，在食品、制葯、化工、醫療、環保、礦井用水等行業中制備純透反滲水、超純水，以及各種水溶液的脫鹽、分離和濃縮。

3、煤泥水處理技術

含有煤泥等輕度污染的礦井水，這類礦井水水量不大穩定，常採用一體化凈水器進行處理，該凈水器是一種新型重力式自動沖洗式一體化凈水器,適合進水濁度≤3000mg/L,出水濁度≤3mg/l。該凈水器集絮凝、反應、沉澱、排污、反沖、污泥濃縮、集水過濾於一體,自動排泥、自動反沖洗。本裝置處理效果好,出水水質優良,自耗水量少,動力消耗省,佔地面積小,節水、節電,無需人員管理。處理後的水質達到生產和生活用水的要求。

4、煤礦生活污水處理技術

煤礦生活污水的凈化工藝：凈化裝置包括以下幾個主要環節：隔柵、破碎機、砂石捕集器、初級沉澱池、生物凈化裝置、次級沉澱池、加葯劑、消毒、再凈化、沉渣加工。在相應流程中各個環節的組合取決於污水的數量、污染組分的濃度和組成，對凈化水質量的要求以及其它條件。

5、酸性煤礦礦井水處理技術

酸性礦井水是指PH小於6.5的礦井排水，一般PH值在3.0-6.5之。其處理技術有石灰石中和法、石灰中和法、生物化學處理法、濕地生態工程處理法。

F. 大柳塔礦區地質環境保護規劃

一、礦區現有地質環境保護技術

大柳塔礦區現有治理技術方案主要包括以下3項:①礦井水處理技術;②固體廢棄物治理技術;③礦區荒漠沙丘生態環境建設技術與措施。

1.礦井水處理技術

由於礦區地處荒漠區，水資源貧乏，煤炭開發又不可避免地破壞地下水資源，因此，水資源及其利用成為制約礦區生態建設的關鍵因素之一。針對這種情況，神東公司在採用先進技術對生活污水進行處理的同時，結合礦井水和采空區及其充填物的特點，重點開發了礦井水采空區過濾凈化技術，為礦井水的凈化與利用開辟了一條新途徑。這項工程根據具體地質條件，已經在大柳塔井田成功實施。

在大柳塔井田，由於礦井廢水在采空區、集水區發生過濾、沉澱、吸附與離子交換作用、自生礦物生成作用等物理化學過程，礦井廢水中懸浮物、鈣離子及其他有害離子大幅度減少，可以直接作為工業用水。凈化後礦井水主要應用在3個方面:一是井下除塵、消防等;二是作為洗煤廠、熱電廠的工業用水;三是經進一步的凈化處理後並入管網，供生活用水。處理後的礦井水復用的經濟效應極其顯著。就大柳塔礦來看，每小時礦井水流量為280m³左右，全年可達245萬m³。礦區工業用水的價格為3.2元/m³，排污費為0.96元/m³，因此，利用礦井水可產生經濟效益784萬元/a，節省排污費235餘萬元/a，每年的直接經濟效益為1019餘萬元。

礦井水利用的環保生態效益主要表現在以下幾個方面:一是基本消除了礦井水引起的地表水體的污染;二是減少了地表水體水量的利用，有利於地表生態環境的維持與改善;三是減少了地下水開采量，減緩地下水位的下降，維持表土層的保水能力，防止水土流失;四是礦井水可直接應用於礦區和周邊地區的綠化與生態改善。

2.固體廢棄物治理技術

礦區開發初期，亂倒矸石土渣的現象極為普遍，由於沒有固定的排矸場地，矸石廢渣任意向河槽溝道傾倒，致使大量矸石湧入烏蘭木倫河，河床不斷提高，礦區向黃河輸沙量劇增。活雞兔礦點沿河床布設的大小17個煤礦，對礦渣無任何處理措施，都向河槽傾倒，使原來150m寬的河道只剩下十幾米。

後來，按照規劃設計分區徵用了溝壑地、開設了矸石場，在溝口建起渣壩，集中有序分層排放，在矸石礦渣處理方面取得了一定的成效。但是，井下矸石礦渣向地面排放處理存在兩個致命的弱點:汽車排矸及矸石場平整管理費用較高;矸石礦渣中摻雜的碎煤自燃對周邊環境的嚴重污染。據統計，大柳塔煤礦以前井下向地面排矸費噸公里0.65元，每年僅排矸費一項達百萬元以上。礦區空氣污染曾經上升到中度。

礦區在進行深入研究後，決定採用矸石礦渣的井下處理的方法消除矸石污染。在礦井設計和建設階段考慮和實施井下矸石礦渣井下處理技術，在井下消化處理全部矸石。用礦用鏟車配合無軌自卸膠輪車將生產過程中產生的矸石礦渣就近排至聯巷、排矸巷、施工巷以及其他廢棄的巷道內，並配以矸石自燃防治措施，取得了良好的效果。各礦每年節省排矸費上百萬元，環境生態效益也十分明顯:不佔用土地，杜絕了煤矸石中有毒有害物質在風化和淋濾作用下對環境和水體的污染;杜絕了煤矸石的自燃，降低了空氣中硫化物以及其他有毒有害物質的含量。

3.礦區荒漠沙丘生態環境建設技術與措施

神東公司通過積極的研究、實踐、總結，礦區形成了一套成功的生態建設技術體系。主要有抗逆造林系列技術、風沙治理系列技術、水土流失治理系列技術等，取得了顯著的生態和經濟效益。

(1)抗逆造林系列技術

針對礦區乾旱、貧瘠、品種少等逆性條件及其對造林的制約，採取了一系列抗逆造林技術，包括:種苗建設技術和抗旱造林技術。種苗建設技術就是選擇適宜種苗並對其進行引種，進行適應性栽培，使礦區生物物種具有多樣性，且這些植物具有較好的抗逆性，從而達到了具有較好生態效益的目的。抗旱造林技術，包括林分結構優化配置、抗旱保水保肥技術、灌溉管網造林和平衡施肥技術4個方面，為保證造林效果、提高成林率提供了良好的保證。

(2)風沙治理系列技術

由於風沙對礦區生產、生活的影響嚴重，礦區在分析礦區沙地的有關條件後，確定了以植物措施為主，以工程措施為輔，多種手段快速、大面積地治理流沙的技術路線。在不同地段採取不同的技術措施。包括高大流動沙丘植被恢復技術，半固定沙丘植被恢復技術，沙地針葉林造林技術。

(3)水土流失治理系列技術

礦區溝壑縱橫、溝深谷陡，地形支離破碎。風化破碎的基岩、疏鬆易蝕的風成沙與黃土、經常發生的暴雨使該區成為黃河中游水土流失最為嚴重的地區之一。此外，采礦、築路等人為活動也是水土流失的誘導因素。

在水土流失防治中，神東公司應用了具有礦區特點的水土保持系列技術。其中，整地技術是水土保持最普遍的與最有效的技術。通過改變小地形，把坡面局部地改為平地、反坡或下窪地，改變了地表徑流的形成條件，並形成一定的積水容積。從而改善土壤水分條件、溫度條件與養分狀況，整地技術包括魚鱗坑整地技術、水平溝整地技術、撩壕整地技術和植樹造林技術，取得了良好的治理效果(葉青，2002)。

二、環境保護技術對煤炭開發的促進作用

礦產的開發不僅會破壞環境，而且影響礦業開發活動自身的發展。如果控製得當，礦產開發引起的環境地質效應還會造福人類，改善環境，並取得巨大的經濟效益(張發旺等，2001a)。

對於煤炭開發來說，很容易因塌陷破壞或預先降壓而疏幹上部含水層，而水資源對於乾旱地區至關重要，因此，採取合理的頂板管理保護含水層不被破壞，或者保護被疏乾的地下水不被污染，或者對受到污染的地下水進行處理，都可能會是經濟可行的辦法(張發旺等，2001b)。

本項目以1989年的TM數據、2002年的ETM⁺數據為基礎，對研究區不同時段礦區土地利用的變化進行監測，對比分析研究區環境變化情況，並結合礦山開採的速度等實際情況分析採取積極的環境保護措施之後對礦區地質生態環境的改善。

結合礦區實際情況，對礦區土地利用類型進行如下分類:耕地、草地、河流、居民地、裸地。然後，根據研究區各土地利用類型影像特徵，包括從色調、形狀、陰影、紋理及影像結構等方面對提取的可視地物要素進行影像的定性分析。通過對這些地物要素其影像的定性分析，總結、歸納出這些地物要素各自所具有的影像特徵，以此作為這些地物要素的解譯標志和依據，後利用監督分類法開展大柳塔礦區土地利用、覆被動態變化調查，定性分析煤礦開采對區域生態環境的影響。

大柳塔礦區1989年、2002年礦區土地利用、覆被遙感解譯圖見圖4-35、圖4-36。1989年及2002年大柳塔礦區各類土地利用/覆被類型占研究區面積的直方圖如圖4-37所示，由圖可以看出，在6類覆被類型中，草地(荒草坡)、耕地面積基本上沒有發生多大變化，林地所佔比重有所擴大，裸地相對縮小，沙漠控制面積有所減少，但區內的地表水資源也日漸匱乏。

圖4-35 大柳塔礦區1989年土地利用/覆被遙感解譯圖

採煤對地表植被的影響，是礦區生態環境惡化的直接原因。土壤和水分是植物生存的必要條件，煤炭開采引發的地面塌陷與地裂縫造成了水土流失和土壤侵蝕，以及地表水和土壤水的破壞，必然對地表植被產生嚴重影響。圖4-38為1989年及2002年大柳塔礦區的標准化植被指數分布圖。圖4-39為1989年及2002年大柳塔礦區的標准化植被指數分布圖變化趨勢圖，其中綠色部分為標准化植被指數增大的區域，表示在相對於1989年，2002年該處的植被更加發育，反之，黃色則表示植被遭受到了破壞，植被指數下降。

從以上分析可以看出，由於神華集團神東公司在煤炭開發的同時，採取了一系列積極有效的環境保護措施，控制了土地沙化進程、改善了地表植被覆蓋狀況，取得了良好的環境效益、經濟效益和社會效益。

大柳塔礦是神東公司第一個井下開採的礦井，由於當時仍按照傳統方法向地面排矸，不僅需要為矸石運輸投入每噸公里0.65元的費用，還堵塞了河道，引起了嚴重的空氣污染。大柳塔礦初期每年僅排矸費用就達百萬元以上，後期為了治理矸石山，2000年大柳塔礦投資70萬元，通過採用分層排放填溝造地、上覆黃土、平整碾壓，然後植樹種草綠化了矸石場，治理面積5.33hm²。

圖4-36 大柳塔礦區2002年土地利用/覆被遙感解譯圖

圖4-37 1989年及2002年大柳塔礦區各類土地利用/覆被類型

近年來，為了提高效益、降低成本、減少污染，神東公司在新礦井設計之初就規劃了矸石和礦渣井下處理，在井下消化全部矸石，並對排矸巷進行封閉、隔水，防止產生新的污染。採用矸石礦渣井下處置技術，完全可以達到井下矸石不升井就地消化處理的目的，各礦每個可節省排矸費用上百萬元。其生態環境效益也十分明顯，主要表現在:不佔用土地，杜絕了煤矸石中有毒有害物質在風化和淋濾作用下對環境的污染，杜絕了煤矸石的自燃，降低了空氣中硫化物及其他有毒有害物質的含量。

另外，神東公司還採取各種措施對礦井水進行處理，復用。處理後的礦井水復用的經濟效應極其顯著。以大柳塔礦為例，每小時礦井水流量為280m³左右，全年可達245萬m³。礦區工業用水的價格為3.2元/m³，排污費為0.96元/m³，因此，利用礦井水可產生經濟效益784萬元/a，節省排污費235餘萬元/a。每年可獲得經濟效益1019萬余元。礦井水利用的環保生態效益主要表現在以下幾個方面:一是基本消除了礦井水引起的地表水體的污染;二是減少了地表水體水量的利用，有利於地表生態環境的維持與改善;三是減少了地下水開采量，減緩地下水位的下降，維持表土層的保水能力，防止水土流失;四是礦井水可直接應用於礦區和周邊地區的綠化與生態改善。

圖4-38 1989年及2002年大柳塔礦區標准化植被指數分布圖

圖4-39 1989年及2002年大柳塔礦區標准化植被指數變化趨勢圖(綠色為標准化植被指數增加區;黃色為標准化植被指數減低區)

為了保護生態環境，神東公司還採取多種措施進行植樹造林。到2002年底，神東礦區累計營造喬灌木2488萬株(穴)，按年產生物量計算，每年可創造直接經濟產值1990萬元;種苗基地每年可銷售苗木200萬株，創造產值200萬元。生態功能的增加，大大降低了煤灰分，提高了煤質。採取治沙措施的露天采坑，當平均風速為8.4m/s時，兩小時的進沙量為19.58/m³，未經治理的煤礦集沙量為331.1g/m²，二者效果之比為1∶17，精煤進沙塵量降低94%，煤質提高，每噸煤的銷售收入增加1.925元。礦區露天開采按200萬t/a計算，則每年可增加煤炭銷售收入385萬元。經濟效益還表現在延長了機械設備使用期，每年可節約維修費500萬元:避免了沙塵暴造成公路停運，提高公路運輸產值535萬元，水源涵養林的營造有效沉降了水中的含沙，每年節約供水系統清排沙費160萬元(葉青等，2002)。

截至2006年年底，神東煤炭分公司累計投入生態治理專項資金超過5億元，其中2006年投入超過5000萬元;完成生態治理面積145km²，已治理面積大約是開采面積的3倍。神東礦區林草覆蓋率由開發初期的3%～11%提高到目前的59.4%。

在各種環保措施的保障下，神東公司近年來實現了持續快速發展，原煤產量連續7年實現千萬噸增長，2004年集團原煤年生產力已達1億3000萬t。

三、現有地質環境保護技術的不足及治理措施

雖然大柳塔現有地質環境保護技術對煤炭開發起到了良好的促進作用，採取的一系列保護礦區植被和水資源的措施，取得了一定的環境效益、經濟效益和社會效益。但在地面塌陷的治理與土壤保護、土壤水綜合利用方面還存在不足，周邊地方及個人小煤礦存在的地質環境問題的治理也不容忽視。

1.地面塌陷治理與土壤保護技術

前已述及，大柳塔礦區最大的地質環境問題在於地面塌陷與地裂縫。許多其他地質環境問題:諸如土壤環境破壞、地下水系統破壞等也是由地面塌陷與地裂縫引起的。目前礦區對地面塌陷與地裂縫的治理僅是在礦井生產期間組織人力，對採煤後地表出現的裂縫進行充填。對於封閉礦井范圍內出現的塌陷坑、洞、塌陷台階等，未見其實施填平修復以及其他治理措施。

對地下開采引起的塌陷區，因其所在地區的地勢地貌、水文氣象等條件的不同，對土地的破壞程度和復墾方法均有所不同。對於地處黃土丘陵地與毛烏素沙地邊緣的大柳塔礦區而言，可採用原位土壤保護技術，適用的方法主要包括充填復墾、泥漿復墾等工程技術。鑒於大柳塔礦區採煤塌陷破壞了很多耕地，對耕地的恢復復墾非常重要。因此，還需要結合一些生物復墾技術，改善土壤的結構，使復墾後的土壤更有利於提高作物產量。

2.塌陷區土壤水綜合利用技術

大柳塔礦區地處西北乾旱區，水資源極其缺乏。而采礦活動又造成水資源量的損耗及水質的惡化，使可用水資源大為減少。盡管礦區施行了礦井水資源化的治理，取得了一定的成效，但仍不足以解決礦區水源的根本問題。土壤水的綜合利用是西北乾旱地區生態環境建設的發展趨勢。對於水資源極度缺乏的礦區，土壤水的有效利用尤為重要。

採用微地貌與覆蓋措施有機結合的土壤水利用技術能夠改變土壤水流動系統特徵，調控土壤水流動系統的上下邊界條件，改善土壤淺部介質的滲透性與儲水性，增加降水入滲，減少土面蒸發，從而優化田間微水文系統、微氣候系統，改變土壤的微生態環境，使土壤水分、鹽分、養分、溫度、透氣性等要素的時空分布更有利於植被的生長(靳孟貴等，1998)。

根據靳孟貴等對土壤水利用技術的研究，目前可行的土壤水利用技術包括蓋膜穴播、縮行密植、秸稈覆蓋、溝播等。不蓋秸稈溝播的過氧化氫酶活性最高，蓋秸稈溝播與覆膜穴播的相差不大，而密植的活性最低。縮行密植促使作物根系深扎，使得作物利用土壤水的范圍下移，有利於作物利用深部土壤水，擴大了根系匯流系統，增加可利用土壤水資源。同時，利用小麥自身增加田間覆蓋，抑制棵間蒸發，縮小土面蒸發流動系統，在乾旱條件下形成有利於作物生長的土壤水流動系統。溝播使得各生態因子(溫度、濕度、鹽分、pH值等)處於適宜的狀態，微生物學過程及作物代謝活動較好，所以土壤過氧化氫酶活性也最高。秸稈還田可以改變淺部土壤的滲透性與儲水性，減少土面蒸發，減少灌溉水和降水的深層滲漏，降低了晝夜溫差(靳孟貴等，2003)。各種土壤水利用技術對土壤淺層的微生態環境影響較大，對深層土壤影響較小。

礦區耕地由於受到塌陷及地裂縫的影響，農作物產量受到影響。採用土壤水利用技術，不但有利於農作物生長、增加產量，而且對於礦區塌陷土地的植被恢復、生態環境重建也有積極的促進作用。

3.周邊地方煤礦的地質環境治理

大柳塔煤礦周邊有許多正在開採的地方鄉鎮或個人小煤礦。包括神木縣蘇家壕礦、賈家畔時令梁礦、張家渠礦、昌盛煤礦、後柳塔礦、東風聯營礦等。這些鄉鎮煤礦(多為私營煤礦)存在著私開亂挖、傷亡事故多、危及煤礦及礦工安全、環境污染嚴重等問題(洪勇等，2006)。主要原因是煤礦主對礦山的地質條件沒有足夠的認識，對采礦引起的地質環境問題不夠重視，在經濟利益的驅使下，沒及時做好地質環境問題的防護措施，對破壞的地質環境也不能及時有效地治理。對於小煤礦的治理技術，完全可以沿用前文所述相關技術，包括塌陷區土地復墾的各種技術、礦井水資源化的技術、生態修復的種植技術等。

但是，對於小煤礦的地質環境治理，不光涉及技術問題，更重要的是制度與管理的問題。許多環節的技術難度並不大，而是由於小煤礦主的思想觀念及對大局認識的不足，以及對短期經濟利益的盲目追求，使得這項工作難以堅持下去。故需要有關部門能制定出切實可行的政策，採取有效的監督管理制度，使其工作規范化、系統化、制度化，在小煤礦生產中具體落實下來，使小煤礦能持續健康地發展，為實現經濟建設的可持續發展戰略作出新的貢獻(趙福平等，2003)。

四、礦區地質環境保護規劃

利用大柳塔礦區地質環境調查結果，針對大柳塔礦區存在的主要地質環境問題，結合已有地質環境保護技術及改進方案，本著「採煤保水保生態」的基本原則，在本項目研究重點的基礎上，制定大柳塔礦區地質環境保護規劃方案。

1.大柳塔礦區地質環境保護目標

按照大柳塔礦區生態地質環境保護與治理的相關法律、法規，在認真分析規劃區域內自然地理條件與社會經濟發展現狀、礦區生態地質環境現狀，礦區地質環境保護與治理現狀及存在的問題等背景的基礎上，制定科學的、可操作的規劃目標，包括以下3個方面:

1)整治採煤塌陷土地，尤其是耕地，使之恢復到適宜植物生長、重點是恢復農作物可耕作的狀態;

2)使土壤水資源得到有效利用;

3)使礦區周邊由於小煤礦引起的各種地質環境問題得到有效解決。

2.大柳塔礦區地質環境保護的重點區域

根據大柳塔礦區所處地質環境和地貌特徵、礦區地質災害隱患特徵及礦區地質環境影響程度和涉及面大小等因素，劃分礦區生態地質環境保護與治理的重點區(圖4-40)。

圖4-40 大柳塔礦區地質環境保護規劃示意圖

在大柳塔礦區地質環境保護現狀的基礎上，確定出地質環境治理的重點區域首先是采空區，一般而言，採用長臂式井峒開采方式，只要采過的地方必然塌陷，因此，采空區是需要治理的重點區域;其次是礦區周邊地方煤礦治理區，大柳塔礦區周邊有些小煤礦存在越界開採的行為，造成許多地質環境問題，但由於采區歸屬的不明確，地質環境治理的責任也就不明確，因此需要進行重點治理。

3.大柳塔礦區地質環境保護治理項目

根據礦區地質環境保護目標與重點區域，結合礦區現有地質環境保護技術及優化方案，可設立以下3個礦區地質環境保護治理項目，並對不同類型地質環境問題提出相應的治理方案，提出具體安排建議及規劃實施的對策措施。

(1)大柳塔礦區採煤塌陷區綜合治理

大柳塔礦區從1985年創建至2005年底，采空區面積已達27.087km²，地面塌陷影響面積達48.23～54.64km²(徐友寧等，2008)。在綜合機械化開采技術條件下，形成即采即塌的塌陷模式。大規模的塌陷土地，尤其是原農耕地，需要進行綜合治理。

·塌陷區復墾方案

採煤塌陷區土地復墾根據塌陷前的土地利用類型採取相應的技術措施。採煤前的非農耕地，採取自然恢復的技術措施。在沒有其他干擾的情況下，3年後塌陷區地面穩定，植被基本恢復到塌陷前的狀況，所以，不幹擾、不繼續破壞是塌陷區最經濟也是非常有效的復墾措施。

對塌陷前的農耕地，為了盡快恢復其生產力，要採用一些適宜的治理技術進行重點治理恢復。大柳塔礦區塌陷地大部分屬於山地和丘陵，地勢不平，塌陷區與原始地貌差別不大，裂縫較多，潛水位很低，因此，在不影響耕種的情況下，及時填塞裂縫、適當平整後不作其他治理，直接進行復墾;在部分地表破壞較嚴重、塌陷較深地段，可採用在塌陷區內先充填後覆土的改造方法，然後復墾。

·適宜作物種選擇方案

大柳塔礦區有效土層瘠薄，環境條件比較脆弱，要提高作物的產量，就要選擇耐瘠薄、耐乾旱抗性強的作物種。同時，在選種時還要考慮在相同的投入下，作物收益越高越好。礦區生長較好的作物品種包括馬鈴薯、玉米、黍子等，抗旱、受塌陷影響小，可在復墾後繼續播種。

(2)大柳塔礦區土壤水綜合利用方案

大柳塔礦區水資源短缺，如果能夠有效利用土壤水資源作為農耕、生態用水，可產生極大的經濟效益、社會效益及生態效益。因此，需要在塌陷區土地復墾後，採用各種土壤水利用技術，綜合利用土壤水資源，為礦區經濟有效地恢復農耕地與生態植被提供保障。

可採用深翻蓄水保墒技術、秸稈高茬還田技術、倒茬輪作技術、微地貌與覆蓋措施有機結合的土壤水利用技術等達到綜合有效利用土壤水的目的。

·深翻蓄水保墒技術

大柳塔礦區以旱作農業為主，多年平均降雨量僅368.2mm。最大限度地蓄水保墒和提高水分利用率，能夠提高土壤含水量，接納秋季雨水，達到「秋雨春用」的目的。目前主要推廣機械深松耕、伏秋機械深耕、山地轉頭犁深翻和人工鐵杴深翻4種形式。

·秸稈高茬還田技術

秸稈高茬還田技術就是在地面保留足夠數量的作物殘茬或秸稈，以保護土壤，減少土壤水分的損失。植物殘留物吸收大量地面水，延遲了地表的水流，使水分有更多的時間滲入地下。根據生產實際，並針對伏秋旱象確定留茬，若伏秋雨水充足，留茬20cm以上，乾旱則留茬20cm以下。

·倒茬輪作技術

合理輪作是通過肥(施用有機肥、肥田保水)、作(農作物調劑用水)、蓄(改善土壤條件，擴大蓄水量)、用(挖掘不同層次的有效水，加以利用)等途徑來解決有限天然供水下的農業持續增產問題。在大多數情況下，適合當地的輪作能提高水分利用率。輪作倒茬種植結構根據作物種以及其生物學特性而制定，一般深根性作物與淺根性作物、禾類作物與豆、薯類作物搭配，輪作地一般都要加進經濟作物，總產值也高(神華集團，2007)。

·微地貌與覆蓋措施有機結合的土壤水利用技術

該技術能夠改變土壤水流動系統特徵，調控土壤水流動系統的上下邊界條件，改善土壤淺部介質的滲透性與儲水性，增加降水入滲，減少土面蒸發，從而使土地更有利於植被的生長。根據塌陷區的地貌類型及作物類型，研究區內可行的技術應為秸稈覆蓋、溝播方式。

(3)大柳塔礦區周邊地方煤礦地質環境保護治理

大柳塔礦區周邊歸屬地方或個人的小型煤礦，無論是否存在越界開采，均使開采地的地質環境遭到較大破壞。產生的地面塌陷、地裂縫、煤矸石佔地、水土環境污染等地質環境問題需要進行綜合治理。該治理項目，技術上仍採用前述大柳塔礦區各種地質環境保護治理適用技術。關鍵在管理制度上存在的問題，建議採取以下措施:首先，堅持依法治理的原則，結合實際情況，制定相應的《大柳塔地方煤礦地質環境治理與保護條例》，對大柳塔地方煤礦地質環境治理的責任劃分、治理目標、治理原則、指導思想、辦理程序、獎懲兌現等具體事宜做出明確規定，從而將該區地方煤礦地質環境治理與保護納入法制化、制度化的軌道，增加工作透明度，保證地質環境有序治理。

其次，在治理費用方面，主要採取收取地質環境治理保護費用的方式，按照制定的條例，對區內地方煤礦強制收取生態地質環境保護治理費用。依據「誰破壞、誰治理」的原則，將地質環境治理保護納入煤炭生產成本，向造成地質環境破壞的煤炭企業收取一定比例的治理費用，並將耕地開墾費、耕地佔用費等捆綁起來使用。

最後，要依法監督地質環境治理與保護條例的執行情況，加大執行力度，實行嚴格的目標責任制，使治理工作有組織、有計劃地向前推進。