1.2煤研石对环境的影响

1.2.1煤矸石对大气环境的影响

煤矸石对大气环境的影响主要包括两个方面:

a.煤矸石在运输、堆放过程中会产生扬尘，煤矸石堆放的扬尘污染影响范围一般不超过1km;

b.煤矸石自燃排放的有害气体。煤矸石在露天堆积时易于风化成微细颗粒而被带到大气中，这些微细颗粒中的可燃性经类化合物在高温下经氧化分解、脱氢、缩聚等一系列复杂反应而形成炭黑、飞灰等粒状悬浮物并形成雾霾;煤矸石粉尘中还含有对人体有害的物质，如砷、铬、汞、铅等，还有少量天然放射性元素如Th-232、U-238、Ra-226等，这些有害的粉尘被吸入人体中会引起肺气肿、气管炎、尘肺等疾病。煤矸石中含有黄铁矿、有机硫、5%～~45%残煤和碳质泥岩等可燃物，长期堆积，日积月累，煤矸石堆内部的热量逐渐积蓄，当温度达到可燃物的燃点时便可自燃。煤矸石山自燃时，其内部温度为800~1000℃，在自燃过程中会产生大量的SO2、NOx、CO、H2S等有害气体，其中以SO2为主。其主要化学反应为:

4FeS2 11O2——8SO2 2Fe2 O3

2FeS 5O2——4SO2 2FeO

2FeS2＋2H2O＋3O2—2FeSO4＋2H2S

常年自燃的煤矸石山，每平方米燃烧面积将向大气排放约10.8g CO、约 6.5g SO2、约2g HgS和NOx。除此以外，煤矸石自燃还会产生许多严重危害环境的多环芳怪类有机污染物，如苯并芘、二苯并蒽、苯并荧蒽、二苯并荧蒽等;它们以气相形式或吸附于微细粉尘烟尘排人大气，从而加剧大气污染;特别是苯并芘具有强的致癌性。这些有害气体的排放不仅降低了煤矸石山周围的环境空气质量，影响周围居民的身体健康，还会影响周围的生态环境，使树木生长缓慢、病虫害增多，农作物减产、甚至死亡。

1.2.2煤矸石对水体环境的影响

煤矸石对水体环境的影响主要有物理污染和化学污染两种情况。
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(1)物理污染

物理污染是指雨水将煤矸石堆上的细粒冲刷下来，形成黑色淤泥细流进入河道湖泊，导致河道湖泊的淤积，使河床抬高、通航能力下降、行洪能力减弱、调蓄能力降低、水体严重污染、直接影响生产生活。为了疏浚河道湖泊、改善水环境，国家每年都要投入大量的人力、财力和物力。

(2) 化学污染

化学污染是指煤矸石中的有害微量重金属元素通过雨水淋溶进入地表水域或渗人土壤。煤矸石中除含有SiO2和 Al2O3。以及铁、锰等常量元素外，还含有铅、镉、汞、砷、铬等有害的微量重金属元素。煤矸石在露天堆放情况下，经受风吹、日晒和雨淋等风化剥蚀作用,其中的有毒重金属元素可能通过雨水淋溶进入地表水域或渗入土壤，进而通过土壤渗人浅层地下水。使地下水和地表水的可溶盐类总量增大，情况严重的会使水质酸化，酸化水体导致周围土壤的 pH值降低，可溶解性的盐类物质显著增加，使土壤中生长的植物死亡。

煤矸石淋溶液不仅污染煤矸石堆积区，还会通过各种水力联系（导水砂层、地层裂隙.农灌、河流等）发生污染转移，从而大范围地影响工农业生产，特别是水产养殖业受到危害更重。其中，毒性最大的铅、镉、汞、砷、铬能在食物链中逐渐富集，最后进人人体，对人体健康产生长远的不良影响，会引起急性、慢性中毒。

1.2.3 煤矸石对土壤环境的影响

煤矸石堆积侵占大量耕地、林地、居民地和工矿用地，将进一步加剧我国土地资源紧缺局面，且植被覆盖率低，黑色地面大面积暴露严重影响地质地貌景观。煤矸石在风化过程中可分解成部分可溶盐，Cl-、HCO3、Mg2 、Ca2 、K 、Na 等组成的含量和内陆盐渍土的盐分组成和含量类似，呈斑状分布，可随水移动，导致土壤盐渍化，影响了农作物的生长。

更为严重的是许多煤矸石中的Hg、Cr、Pb、Cu、As和Zn等有害重金属元素含量高于土壤的相应成分含量，部分有害重金属元素含量甚至是土壤的几倍。这些煤矸石中的有害重金属元素，雨水淋溶后渗入土壤，其淋溶液所携带的部分重金属元素浓度远超过国家污染物最高允许排放标准，从而破坏了土壤中的有机养分，增加了土壤中的重金属含量。我国学者对危害较大的 Hg、Cr、Pb、Cu、As和Zn 等重金属元素进行了测定，对煤矸石山及其附近土壤中重金属元素污染进行了研究。除此以外，通过雨水和地下水淋滤与离子交换以及矿物氧化分解，煤矸石还可产生其他有害物质污染土壤。

1.2.4 煤矸石对地质的影响

煤矸石的堆积可引起泥石流、坍塌、滑坡和地面塌陷等重力灾害。多数煤矿煤矸石的堆积未经设计，其堆放极不正规，一般采取绞车提升、翻矸机倾倒，自然成堆，露天堆放。煤矸石堆呈锥形，煤矸石块径数厘米至数十厘米，堆存体的煤矸石块径自然分选。运研轨道坡度多为18°~20°，单体高度20~50m，矸石堆自然休止角38°~40°。矸石山若堆积过高、坡度过大，就容易造成滑坡，部分煤矿或小煤窑往往将煤矸石简单倾倒于矿井附近的山坡、冲沟、溪沟等地势相对低洼地段。在人为开挖、降雨淋滤、山洪冲刷作用下，容易失稳引发诸如泥石流、坍塌以及滑坡等重力灾害。特别是经过较长时间的风化、氧化或雨水渗透浸泡后，煤矸石所含的残煤和黏土膨胀松软、颗粒细化，荷载能力显著降低，便可能形成重力灾害。全国已报道多起较严重的煤矸石山重力灾害。

凡大面积开采过煤的地区都存在着地面塌陷的可能性。矿区开发产生的地面塌陷，矿区地貌形态发生不规则性、一般性的塌陷，甚至根本性改变等，严重破坏了地面建筑物。分布在采空区上方的建筑物，因地表下沉而出现裂缝、下沉、歪斜，甚至倒塌。地表塌陷使铁路扭曲，公路断裂，输电线路、通讯线路、输水管道、桥梁等因塌陷而受损或报废。如山东巨野煤矿区由于地面塌陷，形成面积近570.6km2的人工浅盆地，低于潜水位的积水区面积约182.6km2﹔积水区由陆生生态系统转变为水生生态系统，土地使用功能丧失，严重破坏地表生态系统。塌陷区有近230个村庄、大约6万户农村居民需要进行房屋搬迁，给农民的生产、生活带来较大影响。

据统计，黑龙江省仅鸡西、鹤岗、双鸭山、七台河四大煤城受采空区影响的地表塌陷面积就有500多平方干米，并且每年以5~7km2速度递增。七台河市有塌陷面积185km2，占整个市区面积的11%，受灾人口19.2万人，国家每年因塌陷支付的各种赔偿费用上亿元。2002年，鸡西矿区地面塌陷面积累计达206.6km2，造成经济损失达7.34亿元。