如何控制礦山粉塵的污染

在改善和改變采礦的手族工藝過程中，使礦山的粉塵產生粉塵量最小，是控制礦山粉塵污染最有效的途徑。應用有效的技術凈化已經產生的粉塵，是治理粉塵污染的最有效的方法。那如何控制粉塵的產生呢？

根據可能的條件，應用鑿巖爆破工作量較小的采礦方法，是減少粉塵產生量的一個重要的途徑。階段自然崩落的采礦方法，強制碰落法，深孔中斷崩落法，以及深孔留礦等采礦方法的鑿巖爆破工作較小。水力采礦瞎銀、化學熔浸采礦可以消除矽塵的危害。用深孔鑿巖代替淺孔鑿巖，這樣使產生的粉塵量減少。合理的布置炮眼，控制巖礦塊度，減少二次破碎帶來的粉塵量的產生，還應該增大窿礦石的塊度，這些都是減少粉塵產生的重要的措施。

防止地面的粉塵進入到礦井下面和露天礦場，也是礦山的防塵重要的措施。其中包括：

合理的選擇廢石場、尾礦池的設置位置，防止這些粉塵的二次揚塵發生；位于礦井附近以及露天礦場附近的鍋爐房，以及其他粉塵的發塵源，必須裝有效的除塵設備。在礦山除塵器中，畢神弊主要應用的是ZC機械振打布袋除塵器和PPC脈沖布袋除塵器，這種除塵器因為除塵效果好，避免二次揚塵而受到礦山企業的青睞！選礦破碎等塵源點，最好遠離如風井，否則要采取有效的防塵措施；入風井筒附近的運輸道路及工業場地路面必須鋪水泥、柏油以及灑水清洗路面的措施；綠化礦區，入風井地段設綠化帶。

如何控制礦山粉塵的污染？

合理的選擇廢石場、尾礦池的設置位置，防止這些粉塵的二次揚塵發生；

位于礦井附近以及露天礦場附近的鍋爐房，以及其他粉塵的發塵源，必須裝有效的除塵設備。緩宴

在礦山除塵器中，主要應用的是機械振打布袋除塵器和脈沖布袋除塵器，這種除塵器因為除塵效果好，避免二次揚塵而受到礦山企業的青睞！

對于如何控制礦山粉塵的污染，在解放初期就總結出有效的措施：

即通風除塵；濕式作業；密閉塵源；個體防護；技術革新；科學管理、宣傳教育和定期的檢查。

多年以來，很多的礦山長期的遵循這種措施，有效的治理了礦山粉塵的危害。

在改善和改變采礦的工藝過程中，使礦山的粉塵產生粉塵量最小，轎哪旅是控制礦山粉塵污染最有效的途徑。應用有效的技術凈化已經產生的粉塵，是治理粉塵污染的最有效的方法。那如何控制粉塵的產生呢？

根據可能的條件，應用鑿巖爆破工作量較小的采礦方法，是減少粉塵產生量的一個重要的途徑。

階段自然崩落的采礦方法，強制碰落法，深孔中斷崩落法，以及深孔

留礦等采礦方法的鑿巖爆破工作較小。

水力采礦、化學熔浸采礦可以消除矽塵的危害。

用深孔閉凳鑿巖代替淺孔鑿巖，這樣使產生的粉塵量減少。

合理的布置炮眼，控制

巖礦塊度，減少二次破碎帶來的粉塵量的產生，還應該增大窿礦石的塊度，這些都是減少粉塵產生的重要的措施。

防止地面的粉塵進入到礦井下面和露天礦場，也是礦山的防塵重要的措施。

礦山粉塵污染源面源廣渣搜，包括掘進、破碎、貯運等，都是粉塵產生源，亦稱為無組織揚塵排放污染源。除了傳統的電、袋吸收性除塵，建防塵網，枯純可以通過化學（旱寶貝生態高校抑塵劑及配套技術，包括成膜、保濕等）、干霧除塵（模塊吹拂），除了他的經濟型，更重要如敗歷的是它的機動靈活行，便于應急機動，除塵率達到90%以上。

廢礦井“老窯水”處理的室內試驗

北方是我國重要的能源基地，煤炭開采量占到全國總開采量的70%以上。在經歷了數十年的大規模開采后，如唐山、邢臺、焦作、陽泉、晉城、潞安、徐州、淮北等礦區的多數礦井已閉坑或處于閉坑階段。初步估計在北方形成的煤礦地下采空區體積在100億m3以上，而且還在以10億m3/a以上數量增加。這些采空區絕大部分在煤礦停采后被地下水充填形成“老窯水”，并將通過各種途徑進入相鄰地下水含水層（如下伏巖溶含水層）或在充滿后流出地表，成為水資源的“永久污染源”。如山東淄博洪山煤礦和寨里煤礦1987年閉坑后，到1997年老窯積水量達到2118萬m3，對巖溶水的污染，附近羅村鎮大吊橋巖溶地下水監測孔1993年7月的硫酸鹽、HB分別從閉坑前的78.0mg/L和332mg/L增加到1997年6月的1320mg/L和1664.0mg/L，增幅分別為15.9倍和4.0倍。淄博北斜井煤礦封井約10年后，地下水充滿礦井并從回風巷溢流出地表，2010年7月我們調查流量約20L/s，其TDS為2874.05mg/L，HB為2109.43mg/L，含量941.45mg/L，水質評價地下水為Ⅴ類水，共有HB、TDS、、Cl-、Fe、Mn、COD、NH3-N9項指標超標。煤礦開采過程中的礦坑突水及其對環境的影響是各界一直關注的焦點，然而在未來隨著大量礦井的閉坑，對后煤礦開采時代的“老窯水”如不及早應對處理，必將對水環境產生深遠的、災難性的后果。

“老窯水”的處理方法有“中和法”、“濕地法”和“微生物法”，后兩種方法作者未做研究。本節僅對“中和法”的室內試驗結果進行介紹。

前人就煤礦開采活動對地下水的影響、酸性礦坑水的污染與防治等做了不少的研究。本項目利用室內浸泡試驗在水中分別添加煤+石灰、煤+石灰巖，模擬煤礦開采閉坑后對老窯水的處理，分析水中不同污染物質：Ca2+、和TFe、HB、TDS等的含量變化及其化學反應，對比分析哪種方法處理效果較好，為以后處理老窯水及礦坑水提出理論建議。

一、試驗原理與過程

煤礦中含有大量黃鐵礦，黃鐵礦在氧化環境下氧化為Fe3+，使水體pH降低，呈酸性，黃鐵礦的氧化化學過程為

中國北方巖溶地下水環境問題與保護

煤礦形成的酸性水的溶解能力大大增強，同時引起HB、TDS、Fe3+、Fe3+等以及其他一些水化學組分含量的增加。

為抑制這種單向反應的過程，根據中和原理，我們采用目前普遍試行的石灰中和法開展室內試驗，其化學原理為

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試驗的目的是了解整個反應過程。與此同前棚時為了比較反應效果，試驗中我們分以下5組同時開展觀測，各組分別是在僅留一小孔（孔徑5cm）與外界相通的500L容器內添加：

1）70kg煤+400L自來水。

2）70kg煤+10kg石灰+400L自來水。

3）70kg煤+20kg石灰巖+400L自來水。

4）+20kg石灰巖+400L自來水。

5）400L自來水。

試驗所用煤樣為陽泉礦區的15號煤，其化學組分見表10-18；浸泡用水為自來水，其化學含量見表10-19。

表10-18 試驗煤樣的部分組分質量分數

表10-19 試驗水樣的部分組分濃度

試驗工作從2010年9月到2011年5月，共計270d。實驗中逐日測定各組水的pH值、電導率及水溫，并每10天取樣進行化學分析（每次取完樣后加入自來水以保持與初始水位一致）。同時，為加速氧化反應過程，對各實驗水樣進行了曝氣。最后獲得現場日實測數據1462組，分析水樣167組（后期數據由于搬家攪動，未能采用）。

二、試驗結果

（1）現場試驗結果

現場測定的項目有pH值、水溫、電導率，根據測定結果分析有以下認識：

①組（水+煤）、③組（水+煤+石灰巖）樣品的電導率隨著時間增加而增加（圖10-17左），而且③組＞①組，是水溶解煤中礦物及方解石的結果。

②組（水+煤+石灰）樣品反應約40d后，電導率開始衰減，160d后進入平穩低值期（圖10-17右）。

①組、③組pH值總體變化不大（圖10-18左），但總體上①組樣品pH值低于③組樣品pH值，這與煤中黃鐵礦的氧化和方解石的溶解有關。各樣品的pH值動態變化與水溫呈負相關關系（圖10-18右）。

（2）水化學分析結果

本次試驗主要對各組試洞旁樣水化學常規離子進行了分析，由于后兩組各時段化學組分變化納悔橡不大，這里重點介紹前3組分析結果，具體如圖10-19、表10-20所示。從中得出以下認識：

圖10-17 現場測定各組樣品電導率動態曲線

圖10-18 現場測定各組樣品pH值動態（左）及與水溫關系（右）圖

圖10-19 各組試驗的TDS、HB、含量及pH值動態過程曲線圖

表10-20 各試驗組部分水化學含量分析結果匯總表

在160d后經過充分反應后對3組試驗水樣品方解石的飽和指數計算結果見表10-21，其中可看出，①組的SIC值最小，表明未加堿性成分的“煤礦酸性水”對方解石具有較長持續性溶解能力，這也是導致礦坑水TDS、HB普遍超標（表6-14）的重要原因。

表10-21 各組試驗水樣的方解石飽和指數（SIC）匯總表

與現場樣品測定的電導率一致，②組水中TDS、HB、pH值隨著時間增加而逐漸減小，大致在160d后，TDS、HB含量低于①組和③組，pH值也與其他兩組趨于接近。

各組水樣的含量雖然有波動（估計與溫度影響下的pH值變化有關），但①組和③組有增加的趨勢（圖10-19），而②組水中、TFe含量總體上低于①組和③組，分析認為是堿性水對煤中黃鐵礦溶解的抑制以及溶出與Ca2+結合形成石膏沉淀的結果。

3組樣品中TFe含量均隨反應時間加長而減少。

三、結果分析

實驗結果表明，②組在煤水中加入石灰的樣品，經過一定反應時間后，其TDS、HB、的含量都較其他兩組低，表明加入石灰對煤水的處理具有一定效果，其反應過程可從圖10-20中看出。很明顯，這種結果正是我們在礦坑水處理過場中所需要的。

圖10-20 ②組樣時間演化過程的水化學三線圖

第②組試驗HB、、TFe含量減少的原因主要為：一方面由于起初水中加入生石灰（CaO），生石灰與水反應生成氫氧化鈣，見式（10-3），使得水中HB含量較高，pH值較大，水呈堿性；煤中黃鐵礦（FeS2）在氧化環境下產生硫酸根和鐵離子，即

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三價鐵與OH-離子化合生成不溶于酸的氫氧化鐵沉淀物，即

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其中CaSO4微溶于水，從而使得水中Ca2+、TFe含量降低。隨著反應的進行，水中OH-離子減少，H+離子增加，pH值降低；與此同時，水中含有大量的Ca2+與結合生成石膏（CaSO4?2H2O）沉淀，從而降低了Ca2+和的含量。

硫鐵礦氧化成硫酸亞鐵可進一步氧化為硫酸鹽，僅溶于強酸性溶液，否則發生水解形成氫氧化物沉淀，第②組試驗為強堿性溶液，因此硫酸鐵發生水解形成氫氧化物沉淀，使水中TFe減少。

上述試驗可以看出，采用加入石灰的中和法處理老窯水，在160d后能達到一定的效果，石灰廉價且容易獲取，這對未來在煤礦礦井閉坑前開展老窯水的處理具有一定的參考價值。

本實驗中有兩條不足：其一是由于煤炭試樣含硫量較低，全硫僅為1.2%，因此整個實驗過程酸化的特征僅在不同實驗組的樣品比較中顯現，雖然我們安裝了曝氣裝置以加速氧化過程，但始終沒有出現pH值逐漸減少的顯著酸化過程；其二是室內環境與自然礦坑水演化存在較大差別，顯然實驗結果僅能作為參考，還不能直接應用于礦坑水的處置，野外的試驗工作還需要在今后工作中開展。