2.8.1 煤炭开采过程产生的环境问题

煤炭开采过程中产生的污染物为有害气体、废水及固体废弃物，可分别导致大气污染、水体污染、固体废弃物污染、土壤及植被破坏、生态平衡破坏等环境问题，各环境问题的形成原因及危害如表2-9所示。

（1）大气污染

煤炭开采过程中产生的气体污染包括与煤伴生的瓦斯气体，采煤坑道中产生的烟尘、尾煤、煤尘等，原煤堆场产生的扬尘。

1）与煤伴生的瓦斯气体

瓦斯是煤炭生产中极为常见的气体，是一种有害气体，其主要成分是甲烷，同时含有少量的一氧化碳、二氧化碳等。常年在井下作业的煤炭开采工人，长期受一氧化碳和二氧化碳等有害气体的伤害，会对身体健康造成极大的隐患。而且当瓦斯浓度积累到一定程度时，极易发生爆炸事故，对采煤工人的安全造成极大威胁。

为了减少瓦斯等有害气体对人体的危害，一般采用矿井通风的方式将这些有害气体排入大气中。但当大气中甲烷浓度升高时，将加剧局地的温室效应，进而引发次生灾害，最典型的就是水分蒸发加剧。对于我国来说，煤炭分布与水资源分布正好相反，往往煤炭资源丰富的地区是水资源匮乏的地区，由温室效应加剧引起的水分蒸发加剧又将导致土壤持水能力减弱，从而引起土壤沙化。

2）采煤坑道中产生的烟尘、尾煤、煤尘等

由于通风作用，在采煤坑道中，细小煤粉不可避免地被扬起而形成烟尘等。采煤工人长期处于扬尘环境中，可导致煤肺病或煤硅肺病。当坑道内的煤粉浓度积累到一定程度时，极易发生粉尘爆炸，造成严重后果，如采煤坑道遭到破坏、采煤工人受到伤害。

3）原煤堆场产生的扬尘

在原煤堆场，由于煤中水分的不断蒸发，煤块或煤粒不断破碎为更小的煤粒或煤粉，在风吹作用下就会形成扬尘。由于煤的密度比空气大，被扬起的煤粉最终仍会降落地面。降落地面的煤粉落到农作物叶面上，会减少其光合作用面积，影响农作物生长；煤粉中的一些化学物质随雨水流到周围耕地或地下水，从而污染水源，改变土壤化学成分，影响耕种；落在建筑物上，使建筑物老化加速；落在晾晒的衣物上，使衣物变脏。更为严重的，甚至会因煤粉不断累积而自燃，引起火灾。

（2）水体污染

通常，煤炭开采使得水质受到直接或间接的影响，煤矿的排水及煤矿副产品污染了地表水、地下水，不仅使得矿区周围水域、土壤遭受损害，还使得包括生活用水在内的整个水系遭受损害。煤炭开采过程中存在四种污染方式。

1）生活污水对地表水的污染

矿区人员的生活性活动排出大量的生活污水，使得各种溶解态有机物和无机盐、微生物进入地表水系统，污染生态水环境。

2）矿坑水排放对地表水的污染

在煤炭开采过程中，为保证开采的安全，会排出地表渗透水、矿坑水和洗选水等。其中，矿坑水占比例最大，含有P、Cl、As、B、Hg、Pb、Cd、Cu、Zn等元素，这些元素在化学反应的作用下产生新的化合物，导致pH值呈偏酸性，氟化物超出标准值，而且还混入了大量煤尘和有害元素等污染物，未经处理的部分矿坑水含有悬浮物、酸性和微小放射性元素，并伴有腥臭、细菌和超标的大肠杆菌，如果未经处理或处理未达标而直接排入沟渠河流等地表水体，将对地表水产生严重污染，不仅影响水生生物的生长，也对生活用水和工农业用水产生极大的影响。

3）选煤废水对地下水的污染

原煤洗选过程是将煤中的有害物质转移至洗选剂而去除，产生的洗煤废水如果直接排放，其中所含的悬浮物、重金属离子和各类浮选剂将逐渐渗入地下水，从而造成地下水污染。

4）地面塌陷

煤炭开采不仅会破坏含水层的水位，而且使其水质、水量发生变化，形成区域降落漏斗，局部地区由于水力联系形成导水带，导致地下水渗漏，引起矿区范围内地表沉陷、裂缝裂隙的形成。另外矿区的含水层、煤层被破坏，含水大幅度下降，甚至造成当地排水、供水等一系列的问题。同时由于长时间大范围在煤层浅层干旱区开采，加大了采空区面积、地面塌陷的范围以及采空区导水裂隙带，使得地表水、地下水、矿坑水之间形成直接联系，造成河川径流的大量渗漏，最终导致径流量显著减少。

煤炭开采多数以地下矿井开采为主，这种开采方式必然会造成地表塌陷，而且地表塌陷的面积要比煤炭开采面积大1倍左右，平均每开采1万吨煤炭塌陷农田0.2公顷，平均每年塌陷2万公顷。长时间的地表塌陷就会在平原地区出现积水受淹的现象，部分地区也会出现土地资源盐渍化的现象，这对土地资源的破坏是极其严重的，而在山地地区严重的地表塌陷还会引起山体滑坡和泥石流，对土地资源和生态环境产生十分不利的影响，极大破坏了生态平衡。

煤炭开采带来的水污染问题不容忽视。目前我国70%矿区缺水，40%矿区严重缺水。13个大型煤炭基地，11个在北方地区，有10个基地缺水或严重缺水，大型煤炭基地矿区开发面临水资源制约的严峻问题。另外，煤炭资源开发快速向西部生态环境脆弱地区转移，高强度开发煤炭资源给西部富煤地区的环境带来严重的影响，西部干旱缺水地区煤炭开发问题可能会更加突出，部分矿区径流与排泄条件均受到采煤活动的影响，出现了含水层疏干、地表水系断流、水质污染等水环境严重的问题。

（3）固体废弃物污染

煤炭开采过程中产生的固体废弃物污染主要来自两个方面：煤矸石和生活废弃物。

1）煤矸石污染

煤炭开采过程中会产生一种叫煤矸石的固体废弃物，这种物质是煤炭开采中最重要的固体废弃物，以前认为其没有使用价值，所以被排放出来之后也是常年的堆积在一起，这种情况就会占用矿区周边大量的土地，同时其在风化之后还会产生自燃的现象，自燃后排放出的有毒气体对矿区附近的自然环境造成了十分严重的破坏，并且在遇到暴雨后堆积成山的煤矸石还会发生滑坡的现象，直接威胁着矿区居民的人身和财产安全。

另外，煤矸石长时间堆放，形成黑灰色的人工矸石山丘地貌，这些山丘物质在风化和大气降雨淋滤等方式的作用下流入地表水和地下水系统，还会造成严重的水体污染。

2）生活废弃物污染

目前，我国煤炭开采的机械化水平还较低，大部分工作仍需以人为主。为了完成煤炭开采，每个煤矿都集结了大量的煤矿工人。煤矿工人及其家属在日常生活过程中，不可避免会产生大量的生活废弃物（俗称生活垃圾，包括厨余物、废纸、废塑料、废织物、废金属等）。这些生活废弃物在自然条件下较难被降解，长期堆积形成的垃圾山，不仅会影响环境卫生，而且会腐烂变质，产生大量的细菌和病毒，极易通过空气、水、土壤等环境媒介而传播疾病；垃圾中的腐烂物在自身降解期间会产生水分，径流水以及自然降水也会进入到垃圾中，当垃圾中的水分超出其吸收能力之后，就会渗流并流入到周围的地表水或者土壤中，从而给地表水、地下水以及土壤造成极大的污染。另外，垃圾在长期堆放过程中会产生大量的沼气，极易引起垃圾爆炸事故，给人们造成极大的损失。

（4）土壤及植被破坏

煤炭开采会对项目区内的植被及土壤造成严重的影响，具体表现为：大量作业和运输车辆的通行，使地表土壤的裸露面积增加，增加了水土流失的可能性；铺设管道、电缆等辅助工程，使表层熟土经过翻、挖等作业流程被深层的生土所替代，大大降低了土壤的营养含量；极易对植物根系造成毁灭性破坏，导致项目区内植被数量或种类的减少，不利于维持生态系统的平衡性等。

（5）破坏生态平衡

煤炭开采对生态平衡的破坏表现为三个方面：对野生动物的影响、对野生植物的影响和对林业生态系统的影响。

1）对野生动物的影响

煤炭开采对陆生动物的影响主要表现在：开采活动扰乱野生动物的栖息地、活动区域等；机械设备等会产生不同程度的噪声，对野生动物造成惊扰等。

2）对野生植物的影响

煤炭开采对野生植物的影响主要表现在施工过程中所使用的施工车辆或机械对野生植物造成碾压和破坏，使植被根系遭到彻底破坏，且被破坏的植被在短时间内无法恢复正常，进而对该项目区的生态稳定性造成严重影响。

3）对林业生态系统的影响

煤炭开采对林业生态系统造成的影响主要表现在两个方面：

① 林地面积的损失。在林地地段进行的施工活动会对现有林地造成不同程度的破坏，甚至造成大部分林地的无法恢复。针对这部分无法恢复的林地，只能将其土地利用方式转换为荒草地或其他利用类型。

② 生物量及其生产力的损失。针对能恢复的林地，其在恢复期间的生物量和生产力均呈大幅度下降，这一过程所造成的损失是巨大的。