【學(xué)習(xí)課件】第九章-煤礦環(huán)境地質(zhì)

1、第九章 煤礦環(huán)境地質(zhì)編輯ppt 環(huán)境地質(zhì)學(xué)是人類活動及各種地質(zhì)作用對環(huán)境的綜合影響的學(xué)科，它是地質(zhì)學(xué)的一個分支，也是環(huán)境地學(xué)的組成部分。 主要內(nèi)容有: 原生地質(zhì)環(huán)境：是由各種內(nèi)、外動力作用所造成的，是通過構(gòu)造運動、巖漿活動、地震作用、風(fēng)化、剝蝕、搬運、沉積、成巖等各種作用的影響而形成的地質(zhì)環(huán)境； 次生地質(zhì)環(huán)境：是由人為地質(zhì)作用所造成的環(huán)境。即現(xiàn)代人類在對礦產(chǎn)資源進行開發(fā)和利用過程中所造成的地質(zhì)環(huán)境乃是人為地質(zhì)作用引起的次生環(huán)境。編輯ppt 煤礦地質(zhì)環(huán)境研究的內(nèi)容廣泛且綜合性強；是以地質(zhì)學(xué)和環(huán)境學(xué)的理論和方法為基礎(chǔ)，以地質(zhì)因素引起的環(huán)境問題為研究對象，以煤礦開采過程引起的環(huán)境地質(zhì)問題為重點，分析

2、地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和煤炭開發(fā)利用活動之間的相互作用和影響；研究礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)特征和各種地質(zhì)災(zāi)害（如滑坡、泥石流、地震、礦山巖移等）引起的環(huán)境問題及其災(zāi)害預(yù)防和防治方法；探討采礦活動產(chǎn)生的地質(zhì)作用對地質(zhì)環(huán)境的影響以及誘發(fā)得環(huán)境地質(zhì)問題；揭示礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境中的化學(xué)元素與人體健康的關(guān)系；提出改善和控制礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量的地質(zhì)原理和方法。編輯ppt第一節(jié) 煤礦環(huán)境污染因素及危害一、煤礦環(huán)境污染因素 （一）固體廢物（矸石、露天礦剝離物、 煤泥、粉煤灰、和生活垃圾等）1、矸石 矸石是煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的巖石的統(tǒng)稱，包括煤礦采掘過程中排出的巖石、混入煤中的巖石、采空區(qū)垮落的巖石、工作面冒落的巖石及選煤過程中分離出來的

3、碳質(zhì)巖等。編輯ppt 煤矸石是矸石的一種，是成煤過程中與煤層伴生、灰分通常大于50%，發(fā)熱量一般在3.38.3 MJ/kg的一種碳質(zhì)巖石。 矸石排放量取決于煤層條件、開采方法、選煤工藝等。一般每采1t原煤排矸0.2t，若包括掘進矸石平均可達1t。矸石常有炭質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖、灰?guī)r等組成；礦物成分主要有高嶺石、蒙脫石、石英、伊利石、方解石、黃鐵礦、白云石、水鋁石等，也含有少量稀有金屬礦物；化學(xué)成分以siO2(含量50%70%）AI2O3(含量20%30%）為主，并有含量不等的Te2O3、CaO、MgO、TiO2、 k2O、NaO2、p2O5和V2O5等。 編輯ppt2、露天礦剝離物 露天剝離物的

4、巖石組成和排放量取決于煤層上覆巖層的性質(zhì)、煤層的埋藏深度和賦存條件、地形條件和剝離厚度等。 剝離層一般有泥巖、砂巖、灰?guī)r及松散沉積物，其中泥質(zhì)巖石主要的。3、煤泥 煤泥是煤炭在開采、運輸、洗選等過程中產(chǎn)生的泥狀物質(zhì)。 其形成與煤及矸石的物理性質(zhì)、煤炭開采和運輸方法、洗選工藝、煤泥的處理系統(tǒng)有關(guān)。 煤泥一般呈塑性體或松散體或泥固體，灰分含量高、粘土礦物多，熱值低，持水性強。 編輯ppt（二）廢水主要有： 采礦廢水； 選煤廢水； 生活廢水； 其他附屬工業(yè)廢水。1、采礦廢水是指外排得礦井水，是伴隨礦井開采而產(chǎn)生的地表滲透水、地下含水層滲流水和疏放水以及采掘生產(chǎn)和防塵用水等組成，是煤礦排放量最大的一種

5、廢水。 編輯ppt 據(jù)有關(guān)資料顯示，我國國有重點煤礦每年外排礦井水超過20億m3，平均噸煤排水4m3左右，焦作礦務(wù)局王封礦噸煤排水量高達80m3。 煤礦礦井水質(zhì)區(qū)域水文地質(zhì)條件、 煤質(zhì)狀況等差異而有所不同。根據(jù)礦井水質(zhì)可將礦井水分為五種類型。潔凈礦井水：未被污染的干凈礦井外排水。水質(zhì)呈中性，低礦化度，低濁度，不含有毒有害離子，基本符合生活飲用水標準。有的含有多種微量元素，可開發(fā)為礦泉水。編輯ppt含懸浮物礦井水：水質(zhì)呈中性，礦化度小于1000mg/L，不含有有毒有害元素，且金屬離子很少，含有大量的懸浮物、少量可溶性有機物和細菌等。高礦化度礦井水；水質(zhì)多呈中性或弱堿性，含SO2-4、CI-、Ca

6、2+、K+、Na+、HCO-等離子，礦化度（無機鹽總含量）大于1000mg/L，帶有苦澀味。編輯ppt酸性礦井水：指pH值小于5.5的礦井水。其形成主要原因是煤層及圍巖含硫量偏高，并與礦井密閉程度、大氣流通狀況、礦井水來源與流徑、開采深度因素有關(guān)。含特殊污染物礦井水：根據(jù)含污染物種類可分為含氟礦井水、含重金屬元素礦井水、含放射性元素礦井水、含油類礦井水等。編輯ppt2、選煤廢水 選煤廢水是煤炭濕洗法洗選過程中產(chǎn)生的廢水，其中含有大量懸浮煤粒，故稱其為煤泥水。 此外，廢水中還有一定量的石油類、酚類、醇類、聚丙烯酰胺等有毒有機藥劑和煤中滲出的各種離子和放射性元素等。 因此，選煤廢水是一種有毒廢水。

7、 我國目前煤洗1t原煤約外排0.81m3廢水，年外排煤泥水總量達千萬m3,隨著我國原煤入洗率的提高，選煤廢水不斷增加。 編輯ppt3、其他工業(yè)廢水 指機修廠、火藥廠、礦燈廠、焦化廠等煤礦附屬企業(yè)在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水。 目前，我國此類廢水排放量在20003000萬m3之間。（請看書182頁我國部分煤礦各種廢水情況）編輯ppt（三）廢氣煤礦廢氣主要包括：采礦廢氣； 燃煤廢氣； 煤和矸石自然廢氣。1、采礦廢氣、 主要是指由礦井中排出的廢氣。它是井下人員呼吸、爆破、充電、坑木腐爛、沒巖層氧化等所產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)和煤層及圍巖、地下水等釋放的天然氣污染井下空氣而形成的。 其中含有多種有害成分，包括以甲烷為

8、主的烷烴、芳香烴、氫等可燃性氣體和二氧化碳、氮等窒息性氣體，以硫化氫、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等有毒氣體。編輯ppt 2、燃煤廢氣 是指煤礦區(qū)鍋（窯）爐和民用灶燃煤產(chǎn)生的廢氣。 其中含有煙塵、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、氫氧化合物等有害成分。 這些有害物質(zhì)的產(chǎn)生量隨煤、燃燒方式、燃燒條件的不同而又很大的差異。 燃燒1t煤科產(chǎn)生一氧化碳0.545kg，碳氫化合物0.1545kg、氮氧化物1.52.7kg、醛類0.0025kg、硫氧化物19s（s為煤中硫含量）kg、煙塵（18）A（A為煤的灰分產(chǎn)率）kg。 燃煤廢氣是大氣污染的主要來源，約占大氣污染總量的70%。編輯ppt3、自然廢

9、氣 是指煤矸石發(fā)生自然過程中產(chǎn)生的廢氣，其成分與燃煤廢氣相同或類似。 煤主要是由可燃物質(zhì)構(gòu)成的，煤矸石中含有一定量的可燃物，他們在一定條件下會因緩慢氧化熱的大量聚集而自然發(fā)火。 其表現(xiàn)形式有煤層露頭著火、開采地表沉陷露風(fēng)區(qū)著火、地面煤堆和矸石著火、井下煤壁著火等。 煤和煤矸石自然現(xiàn)象在我國較為嚴重。編輯ppt（四）粉層 煤礦的采掘、運輸、選煤等生產(chǎn)過程以及燃煤、煤層和矸石山自然等都會產(chǎn)生粉層，其中采掘過程是煤礦產(chǎn)塵的主要因素。 如在地下開采中，采掘工作面產(chǎn)生的粉塵可占礦井產(chǎn)塵總量的70%85%。煤礦作業(yè)場所空氣中粉塵（總粉塵、呼吸性粉塵）濃度應(yīng)符合下表要求。粉塵中游離SiO2最高允許濃度/mg

10、.m-3總粉塵呼吸性粉塵10103.510 502150 8020.58020.3編輯ppt 煤礦粉塵以煤塵為主，也有巖粉和其他物質(zhì)粉塵。 其中含有砷、鉻、隔、硒、鈹、鋅等微量有害元素和鈾、釷、鈷等放射性元素，并具有濕潤性、粘附性、電荷性、爆炸性、氣溶性等一下特殊性質(zhì)，可懸浮與礦井水之中或沉浮與各種物體表面。 產(chǎn)塵量一般與煤及夾矸的性質(zhì)、采煤方法、地質(zhì)構(gòu)造的破壞程度以及煤層的賦存狀況和水文地質(zhì)條件等因素有關(guān)。編輯ppt（五）巖體移動 巖體移動簡稱巖移，它是指在外界因素影響下，地殼巖體失去原有的平衡狀態(tài)而發(fā)生移動的現(xiàn)象。 礦山巖體移動主要由采礦活動引起的，煤層自燃、矸石堆積等也可引起巖體移動。

11、由采礦活動引起并直接破壞環(huán)境的巖體移動主要包括地下開采造成的地表移動和露天開采引起的滑坡。由于煤礦多為地下開采，因此，煤礦區(qū)分布廣泛且對環(huán)境破壞最強的是采礦地表移動。 編輯ppt 當(dāng)煤層被采出以后，煤層頂板及上覆巖層在重力作用下發(fā)生坍塌，這種坍塌波及到地表時，便形成了地表移動。因此，采礦塌陷均分布于礦井采空區(qū)上方，其變形形式有地表塌陷、凹陷和斷裂。 漏斗狀陷坑和階梯狀斷裂：這類地表移動發(fā)生突然、快速、強烈、危害嚴重但破壞范圍?。恢饕跍\部急傾斜煤層采空區(qū)和開采深度與煤層開采厚度之比小于20的緩傾斜煤層采空區(qū)以及較大地質(zhì)構(gòu)造分布區(qū)。編輯ppt緩波狀沉陷盆地：這類地表移動過程比較緩慢，且在時空上是連續(xù)的，一般范圍較大；主要分布于深部急傾斜煤層采空區(qū)和開采深度與煤層開采厚度之比大于20 的緩傾斜煤層采空區(qū)。 一般來說，地表移動的最大深度約為煤層開采厚度的70%80