第九章_煤礦環(huán)境地質(zhì)ppt課件

1、第九章第九章 煤礦環(huán)境地質(zhì)煤礦環(huán)境地質(zhì) 環(huán)境地質(zhì)學(xué)是人類活動(dòng)及各種地質(zhì)作環(huán)境地質(zhì)學(xué)是人類活動(dòng)及各種地質(zhì)作用對(duì)環(huán)境的綜合影響的學(xué)科，它是地質(zhì)學(xué)用對(duì)環(huán)境的綜合影響的學(xué)科，它是地質(zhì)學(xué)的一個(gè)分支，也是環(huán)境地學(xué)的組成部分。的一個(gè)分支，也是環(huán)境地學(xué)的組成部分。 主要內(nèi)容有主要內(nèi)容有: 原生地質(zhì)環(huán)境：是由各種內(nèi)、外動(dòng)力作原生地質(zhì)環(huán)境：是由各種內(nèi)、外動(dòng)力作用所造成的，是通過(guò)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、用所造成的，是通過(guò)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、巖漿活動(dòng)、地震作用、風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、堆積、成地震作用、風(fēng)化、剝蝕、搬運(yùn)、堆積、成巖等各種作用的影響而形成的地質(zhì)環(huán)境；巖等各種作用的影響而形成的地質(zhì)環(huán)境； 次生地質(zhì)環(huán)境：是由人為地質(zhì)作用所造次

2、生地質(zhì)環(huán)境：是由人為地質(zhì)作用所造成的環(huán)境。即現(xiàn)代人類在對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行成的環(huán)境。即現(xiàn)代人類在對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中所造成的地質(zhì)環(huán)境乃是開(kāi)發(fā)和利用過(guò)程中所造成的地質(zhì)環(huán)境乃是人為地質(zhì)作用引起的次生環(huán)境。人為地質(zhì)作用引起的次生環(huán)境。 煤礦地質(zhì)環(huán)境研究的內(nèi)容廣泛且綜合性強(qiáng)；是煤礦地質(zhì)環(huán)境研究的內(nèi)容廣泛且綜合性強(qiáng)；是以地質(zhì)學(xué)和環(huán)境學(xué)的理論和方法為基礎(chǔ)，以地質(zhì)因以地質(zhì)學(xué)和環(huán)境學(xué)的理論和方法為基礎(chǔ)，以地質(zhì)因素引起的環(huán)境問(wèn)題為研究對(duì)象，以煤礦開(kāi)采過(guò)程引素引起的環(huán)境問(wèn)題為研究對(duì)象，以煤礦開(kāi)采過(guò)程引起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題為重點(diǎn)，分析地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)起的環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題為重點(diǎn)，分析地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和煤炭開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)之

3、間的相互作用和影響；研境和煤炭開(kāi)發(fā)利用活動(dòng)之間的相互作用和影響；研究礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)特征和各種地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、泥究礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)特征和各種地質(zhì)災(zāi)害如滑坡、泥石流、地震、礦山巖移等引起的環(huán)境問(wèn)題及其災(zāi)石流、地震、礦山巖移等引起的環(huán)境問(wèn)題及其災(zāi)害預(yù)防和防治方法；探討采礦活動(dòng)產(chǎn)生的地質(zhì)作用害預(yù)防和防治方法；探討采礦活動(dòng)產(chǎn)生的地質(zhì)作用對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響以及誘發(fā)得環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題；揭示對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響以及誘發(fā)得環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題；揭示礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境中的化學(xué)元素與人體健康的關(guān)系；提礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境中的化學(xué)元素與人體健康的關(guān)系；提出改善和控制礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量的地質(zhì)原理和方法。出改善和控制礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量的地質(zhì)原理和方法。第一節(jié)第一節(jié) 煤礦

4、環(huán)境污染因素及危害煤礦環(huán)境污染因素及危害一、煤礦環(huán)境污染因素一、煤礦環(huán)境污染因素 （一固體廢物矸石、露天礦剝（一固體廢物矸石、露天礦剝離物、離物、 煤泥、粉煤灰、和生活垃圾煤泥、粉煤灰、和生活垃圾等）等）1、矸石、矸石 矸石是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的巖矸石是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的巖石的統(tǒng)稱，包括煤礦采掘過(guò)程中排石的統(tǒng)稱，包括煤礦采掘過(guò)程中排出的巖石、混入煤中的巖石、采空出的巖石、混入煤中的巖石、采空區(qū)垮落的巖石、工作面冒落的巖石區(qū)垮落的巖石、工作面冒落的巖石及選煤過(guò)程中分離出來(lái)的碳質(zhì)巖等。及選煤過(guò)程中分離出來(lái)的碳質(zhì)巖等。 煤矸石是矸石的一種，是成煤過(guò)程中與煤層伴生、煤矸石是矸石的一種，是成煤過(guò)程中與

5、煤層伴生、灰分通常大于灰分通常大于50%50%，發(fā)熱量一般在，發(fā)熱量一般在3.38.3 MJ/kg3.38.3 MJ/kg的一種的一種碳質(zhì)巖石。碳質(zhì)巖石。 矸石排放量取決于煤層條件、開(kāi)采方法、選煤工藝矸石排放量取決于煤層條件、開(kāi)采方法、選煤工藝等。一般每采等。一般每采1t1t原煤排矸原煤排矸0.2t0.2t，若包括掘進(jìn)矸石平均可，若包括掘進(jìn)矸石平均可達(dá)達(dá)1t1t。矸石常有炭質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖、灰?guī)r等組成；礦。矸石常有炭質(zhì)泥巖、泥巖、砂巖、灰?guī)r等組成；礦物成分主要有高嶺石、蒙脫石、石英、伊利石、方解石、物成分主要有高嶺石、蒙脫石、石英、伊利石、方解石、黃鐵礦、白云石、水鋁石等，也含有少量稀有金屬

6、礦物；黃鐵礦、白云石、水鋁石等，也含有少量稀有金屬礦物；化學(xué)成分以化學(xué)成分以siO2(siO2(含量含量50%70%50%70%）AI2O3(AI2O3(含量含量20%30%20%30%）為）為主，并有含量不等的主，并有含量不等的Te2O3Te2O3、CaOCaO、MgOMgO、TiO2TiO2、 k2Ok2O、NaO2NaO2、p2O5p2O5和和V2O5V2O5等。等。 2、露天礦剝離物、露天礦剝離物 露天剝離物的巖石組成和排放量取決于煤露天剝離物的巖石組成和排放量取決于煤層上覆巖層的性質(zhì)、煤層的埋藏深度和賦存條件、層上覆巖層的性質(zhì)、煤層的埋藏深度和賦存條件、地形條件和剝離厚度等。地形條件

7、和剝離厚度等。 剝離層一般有泥巖、砂巖、灰?guī)r及松散沉積剝離層一般有泥巖、砂巖、灰?guī)r及松散沉積物，其中泥質(zhì)巖石主要的。物，其中泥質(zhì)巖石主要的。3、煤泥、煤泥 煤泥是煤炭在開(kāi)采、運(yùn)輸、洗選等過(guò)程中產(chǎn)生煤泥是煤炭在開(kāi)采、運(yùn)輸、洗選等過(guò)程中產(chǎn)生的泥狀物質(zhì)。的泥狀物質(zhì)。 其形成與煤及矸石的物理性質(zhì)、煤炭開(kāi)采和運(yùn)其形成與煤及矸石的物理性質(zhì)、煤炭開(kāi)采和運(yùn)輸方法、洗選工藝、煤泥的處理系統(tǒng)有關(guān)。輸方法、洗選工藝、煤泥的處理系統(tǒng)有關(guān)。 煤泥一般呈塑性體或松散體或泥固體，灰分含煤泥一般呈塑性體或松散體或泥固體，灰分含量高、粘土礦物多，熱值低，持水性強(qiáng)。量高、粘土礦物多，熱值低，持水性強(qiáng)。 （二廢水（二廢水主要有：主

8、要有： 采礦廢水；采礦廢水； 選煤廢水；選煤廢水； 生活廢水；生活廢水； 其他附屬工業(yè)廢水。其他附屬工業(yè)廢水。1、采礦廢水是指外排得礦井水，是伴隨礦、采礦廢水是指外排得礦井水，是伴隨礦井開(kāi)采而產(chǎn)生的地表滲透水、地下含水層井開(kāi)采而產(chǎn)生的地表滲透水、地下含水層滲流水和疏放水以及采掘生產(chǎn)和防塵用水滲流水和疏放水以及采掘生產(chǎn)和防塵用水等組成，是煤礦排放量最大的一種廢水。等組成，是煤礦排放量最大的一種廢水。 據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦每據(jù)有關(guān)資料顯示，我國(guó)國(guó)有重點(diǎn)煤礦每年外排礦井水超過(guò)年外排礦井水超過(guò)20億億m3，平均噸煤排水，平均噸煤排水4m3左右，焦作礦務(wù)局王封礦噸煤排水量高左右，焦作礦務(wù)局王

9、封礦噸煤排水量高達(dá)達(dá)80m3。 煤礦礦井水質(zhì)區(qū)域水文地質(zhì)條件、煤礦礦井水質(zhì)區(qū)域水文地質(zhì)條件、 煤質(zhì)狀況等差異而有所不同。根據(jù)礦井水質(zhì)煤質(zhì)狀況等差異而有所不同。根據(jù)礦井水質(zhì)可將礦井水分為五種類型?？蓪⒌V井水分為五種類型。潔凈礦井水：未被污染的干凈礦井外排水。潔凈礦井水：未被污染的干凈礦井外排水。水質(zhì)呈中性，低礦化度，低濁度，不含有毒水質(zhì)呈中性，低礦化度，低濁度，不含有毒有害離子，基本符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。有的有害離子，基本符合生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)。有的含有多種微量元素，可開(kāi)發(fā)為礦泉水。含有多種微量元素，可開(kāi)發(fā)為礦泉水。含懸浮物礦井水：水質(zhì)呈中性，礦化含懸浮物礦井水：水質(zhì)呈中性，礦化度小于度小于1000m

10、g/L，不含有有毒有害元，不含有有毒有害元素，且金屬離子很少，含有大量的懸素，且金屬離子很少，含有大量的懸浮物、少量可溶性有機(jī)物和細(xì)菌等。浮物、少量可溶性有機(jī)物和細(xì)菌等。高礦化度礦井水；水質(zhì)多呈中性或弱高礦化度礦井水；水質(zhì)多呈中性或弱堿性，含堿性，含SO2-4、CI-、Ca2+、K+、Na+、HCO-等離子，礦化度無(wú)機(jī)鹽等離子，礦化度無(wú)機(jī)鹽總含量大于總含量大于1000mg/L，帶有苦澀味。，帶有苦澀味。酸性礦井水：指酸性礦井水：指pH值小于值小于5.5的礦井的礦井水。其形成主要原因是煤層及圍巖含水。其形成主要原因是煤層及圍巖含硫量偏高，并與礦井密閉程度、大氣硫量偏高，并與礦井密閉程度、大氣流通

11、狀況、礦井水來(lái)源與流徑、開(kāi)采流通狀況、礦井水來(lái)源與流徑、開(kāi)采深度因素有關(guān)。深度因素有關(guān)。含特殊污染物礦井水：根據(jù)含污染物含特殊污染物礦井水：根據(jù)含污染物種類可分為含氟礦井水、含重金屬元種類可分為含氟礦井水、含重金屬元素礦井水、含放射性元素礦井水、含素礦井水、含放射性元素礦井水、含油類礦井水等。油類礦井水等。2、選煤廢水、選煤廢水 選煤廢水是煤炭濕洗法洗選過(guò)程選煤廢水是煤炭濕洗法洗選過(guò)程中產(chǎn)生的廢水，其中含有大量懸浮煤中產(chǎn)生的廢水，其中含有大量懸浮煤粒，故稱其為煤泥水。粒，故稱其為煤泥水。 此外，廢水中還有一定量的石油類、此外，廢水中還有一定量的石油類、酚類、醇類、聚丙烯酰胺等有毒有機(jī)酚類、醇類

12、、聚丙烯酰胺等有毒有機(jī)藥劑和煤中滲出的各種離子和放射性藥劑和煤中滲出的各種離子和放射性元素等。元素等。 因此，選煤廢水是一種有毒廢水。因此，選煤廢水是一種有毒廢水。 我國(guó)目前煤洗我國(guó)目前煤洗1t原煤約外排原煤約外排0.81m3廢水，年外排煤泥水總量達(dá)千萬(wàn)廢水，年外排煤泥水總量達(dá)千萬(wàn)m3,隨隨著我國(guó)原煤入洗率的提高，選煤廢水著我國(guó)原煤入洗率的提高，選煤廢水不斷增加。不斷增加。 3、其他工業(yè)廢水、其他工業(yè)廢水 指機(jī)修廠、火藥廠、礦燈廠、焦化廠指機(jī)修廠、火藥廠、礦燈廠、焦化廠等煤礦附屬企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。等煤礦附屬企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水。 目前，我國(guó)此類廢水排放量在目前，我國(guó)此類廢水排放

13、量在20003000萬(wàn)萬(wàn)m3之間。之間。（請(qǐng)看書（請(qǐng)看書182頁(yè)我國(guó)部分煤礦各種廢水情況）頁(yè)我國(guó)部分煤礦各種廢水情況）（三廢氣（三廢氣煤礦廢氣主要包括：采礦廢氣；煤礦廢氣主要包括：采礦廢氣； 燃煤廢氣；燃煤廢氣； 煤和矸石自然廢氣。煤和矸石自然廢氣。1、采礦廢氣、采礦廢氣、 主要是指由礦井中排出的廢氣。它是井下人員主要是指由礦井中排出的廢氣。它是井下人員呼吸、爆破、充電、坑木腐爛、沒(méi)巖層氧化等所呼吸、爆破、充電、坑木腐爛、沒(méi)巖層氧化等所產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)和煤層及圍巖、地下水等釋放的產(chǎn)生的氣態(tài)物質(zhì)和煤層及圍巖、地下水等釋放的天然氣污染井下空氣而形成的。天然氣污染井下空氣而形成的。 其中含有多種有害成

14、分，包括以甲烷為主的烷其中含有多種有害成分，包括以甲烷為主的烷烴、芳香烴、氫等可燃性氣體和二氧化碳、氮等烴、芳香烴、氫等可燃性氣體和二氧化碳、氮等窒息性氣體，以硫化氫、一氧化碳、二氧化碳、窒息性氣體，以硫化氫、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、二氧化氮等有毒氣體。二氧化硫、二氧化氮等有毒氣體。 2、燃煤廢氣、燃煤廢氣 是指煤礦區(qū)鍋窯爐和民用灶燃煤產(chǎn)生的廢氣。是指煤礦區(qū)鍋窯爐和民用灶燃煤產(chǎn)生的廢氣。 其中含有煙塵、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、其中含有煙塵、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、氫氧化合物等有害成分。氫氧化合物等有害成分。 這些有害物質(zhì)的產(chǎn)生量隨煤、燃燒方式、燃燒條這些有害物質(zhì)的產(chǎn)生量隨煤、

15、燃燒方式、燃燒條件的不同而又很大的差異。件的不同而又很大的差異。 燃燒燃燒1t煤科產(chǎn)生一氧化碳煤科產(chǎn)生一氧化碳0.545kg，碳?xì)浠衔铮細(xì)浠衔?.1545kg、氮氧化物、氮氧化物1.52.7kg、醛類、醛類0.0025kg、硫氧化物硫氧化物19ss為煤中硫含量為煤中硫含量kg、煙塵、煙塵18AA為煤的灰分產(chǎn)率為煤的灰分產(chǎn)率kg。 燃煤廢氣是大氣污染的主要來(lái)源，約占大氣污染燃煤廢氣是大氣污染的主要來(lái)源，約占大氣污染總量的總量的70%。3、自然廢氣、自然廢氣 是指煤矸石發(fā)生自然過(guò)程中產(chǎn)生的廢是指煤矸石發(fā)生自然過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣，其成分與燃煤廢氣相同或類似。氣，其成分與燃煤廢氣相同或類似。 煤主

16、要是由可燃物質(zhì)構(gòu)成的，煤矸石中煤主要是由可燃物質(zhì)構(gòu)成的，煤矸石中含有一定量的可燃物，他們?cè)谝欢l件下含有一定量的可燃物，他們?cè)谝欢l件下會(huì)因緩慢氧化熱的大量聚集而自然發(fā)火。會(huì)因緩慢氧化熱的大量聚集而自然發(fā)火。 其表現(xiàn)形式有煤層露頭著火、開(kāi)采地表其表現(xiàn)形式有煤層露頭著火、開(kāi)采地表沉陷露風(fēng)區(qū)著火、地面煤堆和矸石著火、沉陷露風(fēng)區(qū)著火、地面煤堆和矸石著火、井下煤壁著火等。井下煤壁著火等。 煤和煤矸石自然現(xiàn)象在我國(guó)較為嚴(yán)重。煤和煤矸石自然現(xiàn)象在我國(guó)較為嚴(yán)重。（四粉層（四粉層 煤礦的采掘、運(yùn)輸、選煤等生產(chǎn)過(guò)程以煤礦的采掘、運(yùn)輸、選煤等生產(chǎn)過(guò)程以及燃煤、煤層和矸石山自然等都會(huì)產(chǎn)生粉及燃煤、煤層和矸石山自然等

17、都會(huì)產(chǎn)生粉層，其中采掘過(guò)程是煤礦產(chǎn)塵的主要因素。層，其中采掘過(guò)程是煤礦產(chǎn)塵的主要因素。 如在地下開(kāi)采中，采掘工作面產(chǎn)生的粉如在地下開(kāi)采中，采掘工作面產(chǎn)生的粉塵可占礦井產(chǎn)塵總量的塵可占礦井產(chǎn)塵總量的70%85%。煤礦作。煤礦作業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵總粉塵、呼吸性粉塵業(yè)場(chǎng)所空氣中粉塵總粉塵、呼吸性粉塵濃度應(yīng)符合下表要求。濃度應(yīng)符合下表要求。粉塵中游離粉塵中游離SiOSiO2 2最高允許濃度最高允許濃度/mg.m/mg.m-3-3總粉塵總粉塵呼吸性粉塵呼吸性粉塵101010103.53.51010 50502 21 15050 80802 20.50.580802 20.30.3 煤礦粉塵以煤塵為主，也有

18、巖粉和其煤礦粉塵以煤塵為主，也有巖粉和其他物質(zhì)粉塵。他物質(zhì)粉塵。 其中含有砷、鉻、隔、硒、鈹、鋅等其中含有砷、鉻、隔、硒、鈹、鋅等微量有害元素和鈾、釷、鈷等放射性元素，微量有害元素和鈾、釷、鈷等放射性元素，并具有濕潤(rùn)性、粘附性、電荷性、爆炸性、并具有濕潤(rùn)性、粘附性、電荷性、爆炸性、氣溶性等一下特殊性質(zhì)，可懸浮與礦井水氣溶性等一下特殊性質(zhì)，可懸浮與礦井水之中或沉浮與各種物體表面。之中或沉浮與各種物體表面。 產(chǎn)塵量一般與煤及夾矸的性質(zhì)、采煤產(chǎn)塵量一般與煤及夾矸的性質(zhì)、采煤方法、地質(zhì)構(gòu)造的破壞程度以及煤層的賦方法、地質(zhì)構(gòu)造的破壞程度以及煤層的賦存狀況和水文地質(zhì)條件等因素有關(guān)。存狀況和水文地質(zhì)條件等因

19、素有關(guān)。（五巖體移動(dòng)（五巖體移動(dòng) 巖體移動(dòng)簡(jiǎn)稱巖移，它是指在外界因素影響下，巖體移動(dòng)簡(jiǎn)稱巖移，它是指在外界因素影響下，地殼巖體失去原有的平衡狀態(tài)而發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象。地殼巖體失去原有的平衡狀態(tài)而發(fā)生移動(dòng)的現(xiàn)象。 礦山巖體移動(dòng)主要由采礦活動(dòng)引起的，煤層自礦山巖體移動(dòng)主要由采礦活動(dòng)引起的，煤層自燃、矸石堆積等也可引起巖體移動(dòng)。燃、矸石堆積等也可引起巖體移動(dòng)。 由采礦活動(dòng)引起并直接破壞環(huán)境的巖體移動(dòng)主由采礦活動(dòng)引起并直接破壞環(huán)境的巖體移動(dòng)主要包括地下開(kāi)采造成的地表移動(dòng)和露天開(kāi)采引起要包括地下開(kāi)采造成的地表移動(dòng)和露天開(kāi)采引起的滑坡。由于煤礦多為地下開(kāi)采，因此，煤礦區(qū)的滑坡。由于煤礦多為地下開(kāi)采，因此，煤礦區(qū)分布廣泛且對(duì)環(huán)境破壞最強(qiáng)的是采礦地表移動(dòng)。分布廣泛且對(duì)環(huán)境破壞最強(qiáng)的是采礦地表移動(dòng)。 當(dāng)煤層被采出以后，煤層頂板及上覆當(dāng)煤層被采出以后，煤層頂板及上覆巖層在重力作用下發(fā)生坍塌，這種坍塌波巖層在重力作用下發(fā)生坍塌，這種坍塌波及到地表時(shí)，便形成了地表移動(dòng)。因此，及到地表時(shí)，便形成了地表移動(dòng)。因此，采礦塌陷均分布于礦井采空區(qū)上方，其變采礦塌陷均分布于礦井采空區(qū)上方，其變形形式有地表塌陷、凹陷和斷裂。形形式有地表塌陷、凹陷和斷裂。 漏斗狀陷坑和階梯狀斷裂：這類地表移漏斗狀陷坑和階梯狀斷裂：這類地表移動(dòng)發(fā)生突然、快速、劇烈、危害嚴(yán)重但破動(dòng)發(fā)生突然、快速、劇烈、危害嚴(yán)重