矿业高质量发展建设中生态环境保护修复之促进煤炭保质增效暨煤矿大气TSP与自燃防控抑尘技术

一、背景

    2022年全国两会上，“双碳”目标成为关注热点。习近平总书记在十八大以来多次强调，要坚持绿水青山就是金山银山的理念，坚定不移走生态优先、绿色发展之路。要继续打好污染防治攻坚战，加强大气、水、土壤污染综合治理，持续改善城乡环境。

    中共中央 国务院《关于全面加强生态环境保护 坚决打好污染防治攻坚战的意见》、工业和信息化部等六部委《关于“十四五”推动石化化工行业高质量发展的指导意见》及中国煤炭工业协会发布《煤炭工业“十四五”高质量发展指导意见》，全面推进煤炭清洁生产、全面实施中央及省市持续“天蓝、土净、地绿、水清”攻坚行动，始终不断研究煤炭开采、排矸场、物流、装卸及堆垛扬尘控制，持续创新治理措施，优化新技术新产品的应用，减少煤炭风损，降低煤粉、煤炭自燃排放物对大气环境的影响。

二、常规治理形式

    2.1洒水抑尘

    目前涉及扬尘污染源（采区、爆破、装卸、道路运输、排土场、排矸场、储煤堆场等，包括静态裸露和动态携带）防治基本采用洒水抑尘、自燃区物理清除。

    洒水抑尘对煤炭存在诸多问题：

    2.1.1加速氢氧活动，自燃风险提高

    煤炭中的碳、氢与空气中的氧气发生物理化学反应是煤自燃的根本原因。煤的自燃都是从内开始，逐渐向外扩展。煤的氧化是放热反应，如果热量不能及时散发掉，将使煤的堆积温度升高，反过来又加速煤的氧化，放出更多的可燃质和热量。当热量聚集，温度上升到一定值时，即会引起可燃物质燃烧而自燃。

    基于上述，如果经常洒水（或天然降雨水），通过淋溶会加速氢氧活动频繁，加大其自燃几率，造成能源损失，燃烧中排放的二氧化硫及其他有害物质作用于大气环境中，造成更大环境污染。

    2.1.2降低煤质，造成经济损失

    煤炭（含露天采面、堆垛、排矸场）暴露于空气中，表面与空气充分接触原本就会氧化。通过洒水于表面导致煤炭发生化学反应，加速表层煤炭氧化风化，降低煤炭发热量，增加煤炭灰分量，造成经济损失（煤炭价格是基于其发热量卡cal*单价）。煤炭表面灰分量增加，受季风影响还会加大粉尘量作用于大气中，风损及风蚀也会随之增加。

    2.1.3抑尘效果不明显

    我国北方煤炭产区，大都风力大、风速快，地表温度高，蒸发量大。洒水后表面水分很快会蒸发流失，扬尘依然严重。

    2.1.4资源消耗与大气环境并重

    煤炭产区水资源紧张，大量洒水抑尘将消耗大量水资源。此外，如果用水车喷洒，载重车排放的氮化物又将作用于大气环境中，形成不良循环效应。

    2.2物理覆盖

    物理覆盖泛指绿网布、遮阳网、苫布等，主要是煤炭物流园、煤炭码头临时堆存，煤矿基本实现筒仓或全封闭煤棚。

    由于煤炭裸露面大，作业安全隐患多，人力物力成本巨大，很难实现物理覆盖。再者，绿网布和遮阳网不能降解，风化后难以回收，塑料碎削会造成地表水、土壤和大气环境污染。

三、生态高效抑尘结膜与氢氧阻隔防自燃

    2006年开始进行抑尘剂的开发，并在煤矿及铁路煤炭运输领域得到广泛应用。通过不断开发试验，已在煤炭防自燃、焦煤粉运输抑尘、矿粉储运抑尘等方面获得多个科技成果，并得到较好的推广应用。

    生态高效抑尘新材料是由新型多功能高分子聚合物组成，该聚合物分子间有一定的交联度形成网状结构，同时聚合物分子间有各种离子基团，能与离子之间产生较强的亲合力。通过捕捉和吸附并团聚粉尘微粒紧锁在其既疏松而又不失坚固的网状结构之内，起到湿润、粘接、凝结、吸湿、防尘、阻燃的作用。经环保、煤炭等多个国家权威部门测试，无毒无害、无污染、抗风蚀、抗雨淋、不伤害土壤和植物、不影响煤炭燃烧质量，对煤炭防自燃与同步抑尘效果好、时间长。

    在煤炭储运应用生态高效抑尘新材料过程中，业主为了防盗、证明已喷洒抑尘防尘，采用标记技术区分，得到广泛认可。

大型煤炭露天堆场（新疆/广东）自燃及治理效果对照

四、几点思考与建议

    随着环保执法力度加大、民众环保意识增强、企业环保投入增加，联合执法检查将成常态化。

    1、加大煤炭矿山智能化管理。包括标准规范的控制中心、人员设备定位系统，边坡位移、水土保持、土壤环境、大气环境、采空区与排矸场地质环境，露天采场地质浅层温度和气体等的监测。便于实时掌握矿山详情，完善预警与应急管理机制；

    2、加强矿山目视化管理。目视化是关系矿山形象，是有效传播美誉的一张名片，包括道路、标识标牌、观景台及观景区域治理、宣传片及信息系统等。

    3、加大对煤炭矿山的采、选、洗、加、运的技术与装备优化，确保环境扰动小、资源利用最大化，全面实现“采煤不见煤、过程不见尘”。