[发明专利]煤矸石山生态环境综合治理方法

说明书

技术领域

本发明属于矿产废弃物的治理及生态环境恢复领域，涉及煤矸石山生态环境综合治理方法。 

背景技术

煤矸石是在成煤过程中与煤层伴生比煤坚硬的一种黑灰色岩石，在采煤和洗煤过程中被摘选出，含碳的煤矸石发热量一般为800～1500卡/克，其无机成分主要是硅、铝、钙、镁及铁的氧化物和某些稀有金属。煤矸石是我国生成最多的工业固体废弃物，年约1.5亿吨，约为原煤产量的15％甚至更多，占全国总固体废弃物的20％以上，在煤炭生产中产生的煤矸石绝大多数采取皮带输送机沿堆积角递增延伸输送的方式排放，煤矸石颗粒自然垂落堆积形成锥形煤矸石山，据统计，我国统配煤矿现有煤矸石山约1500余座，若以全国所有煤矿计，则有各种堆积场数万个，且随着煤产量的增加而增加。由于煤矸石源于地下并含有一定数量的碳、硫等矿物质，缺少生物种源和物种存活条件，堆积成山后又长期荒芜裸露，突兀的黑山产生视觉污染，日益风化的颗粒物产生扬尘污染、氧化矿物质产生有害气体污染、淋溶渗漏产生有害水污染，四大污染直接威胁人们的生存环境，遇到诱发因素还易发生燃、爆、垮、塌等灾害。 

上世纪60年代以来，世界各国开始采取各种措施努力治理相关污染，逐步认识到构建生态植被是消除煤矸石山四大污染的有效途径，我国经20年的探索，约有十几座煤矸石山得到绿化，但效果远不尽人意，甚而有的已得到绿化的煤矸石山悄然起火，发生自燃而前功尽弃，成为狼烟袅袅碳木遍岭的火烧迹地；问题在于，煤矸石山的防火、灭火、消灾这一难解的命题，一直未能有效解决，更没有作为保障条件与构建生态植被相结合。 

现有技术中，煤矸石山自燃的防治措施主要有：第一、消除可燃物法，予清除的可燃物是煤矸石的内含物，在现有技术条件下不可能；第二、泡沫法，此法对爆发性的燃烧很有效，但对于煤矸石山漫长的自燃孕育期、发展期却收效甚微；第三、覆土法，常规的覆土是依靠松散颗粒物封堵煤矸石山的孔洞、缝隙，达到减少水分渗入防止氧化增温和减少空气流通以隔绝空气的防火目的，半干的颗粒物作为覆土层，即便有足够的厚度和碾压强度，其密度也较小，因此，封闭效果差，易流失，并且人力、物力资源消耗大；第四、挖除火源法，犹如火中取栗，危险极大，并且需要劈山救火，几乎是无法进行，第五、注水法，注水降温必然产生大量流失水污染，还会诱发更多的煤矸石氧化，第六、注浆法，在燃烧区打孔以注浆管对深部或浅部注入固体含量浓度为15％的含土壤 的碱性浆液，依靠水的蒸发降温和物质的包裹隔氧作用灭火阻燃；前三种以防火为主，后三种是头疼医头脚疼医脚的针对性灭火措施，并且普遍认为注浆法是最为有效的方案，但是，一、灭火的工艺和实际操作难度大，注浆是以重力流动性渗入封堵燃烧区近处的孔洞、缝隙阻断空气和以水分蒸发降温达到灭火，浆液固体含量浓度只有15％，颗粒物易沉降聚集影响注浆到位。二、没有成熟的技术可操作，施工工艺复杂、随意性大、大面积应用难度大，三、在于仅针对已自燃的煤矸石山的燃烧区灭火实施，对煤矸石山防火、生态环境综合治理的整体方法不具有现实的应用性。 

现有技术中，构建生态植被的方法着眼点主要集中在：第一、有利于蓄水保熵的整形整地，如以山地农垦模式建造梯田，并配套水土保持和排水工程，但这会严重扰乱煤矸石山体自然形成的结构，扰动表层细颗粒，暴露透气孔隙，增大水渗入速度和渗入量，加剧氧化反应而放热，从而不利于防火，第二、调整酸性基础环境的封堵层及土壤改良，主要是对煤矸石山体表面覆盖并碾压碱性材料和土壤，但碾压形成覆盖兼封堵层难度高，工程量大，并且碾压强度及兼顾的防火效果均难以保证，第三、在封堵层上覆一定厚度的适种土壤——即表层土，工程量大，工期长，投资大，第四，植物选择、配置、种植，从已绿化的煤矸石山情况看，大多以乔木、筑路造亭、建设园林景观为终极目标，这不仅耗资巨大，也与生态恢复理论的封山育林的规则理念相违背，并存在很大的灾害隐患，因为乔木移栽主根受损，难以维持日渐发达的树冠，天长日久难免倒树翻兜，暴露透气孔隙，另外乔木根系深入内层则引导水流渗透，不利防火，而且乔木会不断增加山体负荷，一旦山体底部具有燃空穴洞力不可支，垮塌将不可免；更重要的是构建生态植被并没有以可靠有效的防火、灭火措施为保障条件，因此煤矸石山生态环境综合治理结果至今效果远不尽人意，难免会前功尽弃，使人忧心，发人深省。 

发明内容

解决的技术问题：