煤矿有限责任公司煤矸石综合治理项目投资立项分析报告

煤矿有限责任公司煤矸石综合治理项目投资立项分析报告内容摘要：

石场 ,其中后者至今仍在使用 ,前两个因场地堆存条件有限 ,已经停止使用。 多年来 ,东煤公司煤矸石始终采用顺坡堆放方法自上而下倾倒 ,堆放场地和煤矸石堆积物都未做任何处理。 矸石场没有排水系统 ,在雨季会对矸石场形成浸泡 ,造成淋溶 ,使煤矸石中有毒有害物质随下渗水体污染地下水系。 晴天 ,空气对流 ,煤矸石体内温度升高 ,会发生自燃 ,排放出大量 CO CO、 SO H2S、 NOx等气体及烟尘物质 ,破坏了当地生态环境 ,严重污染太原市的空气质量 ,危害着人民的身体健康 ,急需进行综合治理。 已停用的煤矸石堆场 包括龙王 滩煤矸石场和杏沟梁煤矸石场两处。 龙王滩煤矸石场位于矿区东部 ,距矿区约 400m,始建于 50 年代初期。 该场地占地面积为 ,平均深约 5m,堆放了约 万 m3 煤矸石。 龙王滩区域煤炭资源基本枯竭 ,大规模的开采已经停止 ,至今尚未治理。 根据煤矿上覆岩层的厚度、岩层和顶板的性质、开采的深度以及采煤的厚度和开采工作面的宽度分析 ,地表塌陷和裂缝基本上处于稳定状态。 表层煤矸石由于长期暴露地表 ,已自然风化 ,春秋季节 ,尘土飞扬 ,遮天蔽日 ,灰尘之下是刺鼻的硫化氢气味 ,环境条件恶劣 ,急需得到治理。 杏沟梁煤矸 石场位于矿区主井南部约 400m 处 ,建于 1956 年。 该场地占地面积为 ,平均深约 ,堆放了约 万 m3 煤矸石。 煤矸石采用汽车运输 ,顺坡堆放方法堆积成山。 虽已堆放多年 ,但原堆放时场地和煤矸石堆积物都未做任何处理。 煤矸石间空隙大 ,雨天 ,有毒有害物质随地表水体下渗淋滤溶解 ,污染地下水系。 晴天 ,富硫煤矸石散发出浓烈的硫化氢气体 ,污染大气。 由于硫化氢气体的大量释放 ,煤矸石燃点降低 ,温度升高 ,造成自燃 ,使大量有毒有害物质进入大气 ,污染环境 ,至今未予治理。 经过 40 余年的使用 ,煤矸石已经堆积如山 ,东煤 公司于上世纪末停止在该场堆存煤矸石。 正在使用的煤矸石堆场 柳树渠煤矸石堆场位于矿区主井东南部约 600 m处 ,与电厂以乡间小路相隔 ,南距淖马村约 ,始建于上世纪末。 该堆场西面为低产耕地 ,呈阶梯型 ,落差约为 5m 左右 ,东面为荒沟 ,堆放矸石的堆场占地面积为约 ,平均深约12m,总容积约 万 m3。 目前低凹部已堆存约 22 万 m3 煤矸石 ,在矸石场西侧堆放电厂的粉煤灰。 矿区对煤矸石场地没有采取任何环保措施 ,仍然采用顺坡堆放方法堆积煤矸石。 小窑头村的影响现状 小窑头村 西临东煤公司 ,因采煤活动造成了土地地面塌陷、地裂缝等地质灾害。 地面塌陷的形状和规模与黄土层的厚度、基岩裂缝深度以及大气降水和地下水活动有关。 为单一塌陷 ,在空间上为陷落漏斗 ,平面截面为椭圆形 ,长轴方向一般与基岩裂隙一致。 地面塌陷长度在 ~,宽度在 ~,深度为。 地裂缝出现在采空区边界附近的拉伸变形区 ,大多表现为张性。 在基岩裸露区和坚硬岩层地段地裂缝比较明显 ,开口宽 ,延伸长。 地裂缝的形态一般为“ V”字形 ,裂缝长在 150~500米之间 ,宽 ~ ,深 ~ 间 ,落差 ~米之间。 4 煤矸石排弃量及成分性质分析 煤矸石排弃数量 煤层开采情况 本区主要含煤地层为石炭系太原组和二叠系山西组 ,共含煤 24 层 ,其中区内稳定可采的煤层主要有 1 12 和 8,目前 ,东煤公司主采 15煤层 ,其余两层为辅采煤层。 1煤层厚 4~9m,平均厚度约 m。 经化验分析 ,该煤层为富硫、低磷、低挥发份、中高热量、难熔灰份的贫煤和贫瘦煤 ,含硫量多数高于 %。 12煤层厚 ~,平均厚度约。 8煤层平均厚度约。 采煤方法采用长臂式一次采全高的采煤方法、顶板管理采用全部垮落法。 煤矸石排弃 矿区煤矸石主要来源于煤层夹石以及伪顶和顶板岩石。 1煤层厚度较大 ,煤层结构复杂 ,一般含有 3 层夹石 ,最多可达 6 层 ,各夹石厚度多在 m 以下 ,夹石总厚度约 m。 其顶板灰岩为深灰色石灰岩 ,质纯、致密坚硬 ,不易冒落 ,而灰岩与煤层间所夹的伪顶为薄层灰黑色泥岩 ,厚约~,松软易碎 ,极易塌落成为矸石。 12煤层较稳定 ,有时分叉为两层 ,夹石 1~2 层。 伪顶多为厚约 ~1m 黑色泥岩或炭质泥岩 ,质地松软易碎。 根据东煤公司煤质检测结果 ,煤的含矸率为 %,按目前年产原煤 110万 t 计算 ,每年排矸量为 万 t,井下巷道回填约需 万吨煤矸石 ,地面每年排出煤矸石数量约为 5 万 t,比重为 ,即每年排出煤矸石数量约为 万 m3。 煤矸石成分分析 煤矸石主要来源于井下采掘煤矸石 (白矸 )和井上筛选分离出来的煤矸石(黑矸 )两部分 ,其中以黑矸为主。 经化验分析 ,煤矸石化学成份见表 41。 表 41 煤矸石化学成份分析表 成份 SiO2 A1O3 FeO3 MgO CaO Na2O K2O TiO2 SO3 数值 其中硫组分以有机硫为主 ,其次为硫化铁中的硫组分 ,属于高硫岩石。 岩石所含矿物成份较为复杂 ,一般常见有 :粘土类矿物、碳酸盐类矿物、黄铁矿、石英、云母、长石等矿物以及炭质和植物化石。 煤矸石堆放对环境的影响 大气破坏 煤矸石自燃时将排放出大量的烟气 ,释放出大量有害气体 ,如 CO CO、SO H2S、 NOx 等及烟尘物质 ,浓度较大 ,污染严重。 另外 ,据山西煤田地质研究所研究 ,认为 Pb、 Cr、 Hg、 F、 As 元素都已超“工业污染源评价标准” ,已构成工业污染源。 东煤公司杏沟梁煤矸石堆场已多次发生自燃事件 ,仅 2020 年 1 月份煤矸石自燃 ,着火面积就达 1000m2左右 ,曾投资 20多万元 ,采用石灰乳灌浆 ,壤土覆盖等措施 ,进行了灭火治理 ,着火面积在一定程度上得到了控制 ,取得了较好的效果。 水质破坏 长期堆放的煤矸石经下渗水淋滤溶解 ,其中所含的如 Cu、 Pb、 Cr、 Cd、Zn、 Hg、 F、 As、 Se 等微量元素将随水体污染土地和地下水。 据山西煤田地质研究所研究 ,以生活饮用水标准和地面五类水标准评价 ,矿区煤矸石淋滤溶液中超标的元素有 Cr、 Zn、 F、 Se、 Mn、 Fe,其中 ,F、 Se、 Fe 超标较为严重 ,Se 的超标率为 %,最大超标倍数为。 F 的超标率为 %,最大超标倍数为。 Fe 的超标率为 %,最大超标倍数为 1269。 土壤破坏 堆放在地表的煤矸石山长期遭受风场的风蚀作用 ,产生大量含有各种微量元素的粉尘 ,随风飘扬时 ,通过呼吸进入人体器官 ,损害人体健康。 沉降在周围土壤和水体 ,进行污染并造成连锁反应。 煤矸石自燃倾向分析 按《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》 GBl8599?2020 中的规定“含硫量大于 %的煤矸石 ,必须采取措施防止自燃” ,而东山煤矿有限责任公司煤矸石的含硫量一般为 %左右 ,大于 %,防止自燃是本次煤矸石堆场综合治理设计中的一个关键。 煤矸石自燃机理分析 煤矸石主要由煤层中的夹矸和采煤过程混入的顶底板岩石以及煤组成 ,其夹矸和顶底板岩石岩性一般为炭质页岩、泥质页岩、泥岩、各种砂岩和硫铁矿等物质。 引起 煤矸石自燃的因素虽然很多 ,但目前研究结果表明 :硫铁矿结核体是引起煤矸石自燃的决定因素 ,水和氧气是煤矸石自燃的必要条件 ,碳元素是煤矸石自燃的物质基础。 煤层中全硫含量是由硫铁矿、有机硫和硫酸盐硫组成 ,其中硫铁矿和有机硫是缺氧还原环境中形成的 ,赋存于煤层及煤系地层中 ,呈结构和结晶状态 ,未开采前埋藏于地下 ,隔绝空气 ,难以氧化 ,由井下排出至矸石场后 ,矸石经过大面积接触氧化 ,同时释放热量 ,硫铁矿的燃点为 280℃ ,燃点较低 ,很容易引起自燃 ,从而引起其它燃物的燃烧。 其反映机理如下 : 1)在供氧充足的条件下 ,硫 铁矿与氧可发生如下反应 : 4FeS2+11O2 2FeO3+8SO2+ 2SO2+O22SO3+ 2)在供氧不足的条件下 ,硫铁矿在氧化过程中 ,析出硫磺而不是 SO2 气体。 3)由生成的三氧化硫与水作用形成硫酸 : SO3+H2O H2SO4 硫酸液体可加速煤和硫铁矿的溶解 ,降低其燃点。 由上述反应式可以得出 ,硫铁矿在氧化过程中耗氧量较小 ,氧是煤矸石自燃不可缺少的条件 ,供氧量的多少直接影响燃烧程度的大小 ,如果始终保持缺氧状态 ,就不会发生氧化自燃。 水是加速 煤矸石自燃的一个重要条件 ,由于水的存在 ,硫铁矿会产生硫酸溶液 ,并释放热量 ,促进自燃。 另外 ,矸石场其它可燃物如煤、木头等是使燃烧扩大、蔓延的必要条件。 除含硫量。