作者：邢洪魁 (枣庄矿业集团高庄煤业有限公司, 山东 微山 277605)

摘 要: 高庄煤业公司针对地面煤粉尘治理存在的不足, 结合公司实际和国家有关新的标 准要求, 采取了封闭地面煤场、 矸石场等露天储存场, 建造井下储煤仓, 在封闭煤场安装自动 喷洒系统, 在煤场外和运煤道路安装冲洗设施, 建造地面煤场矿井水回用防尘系统, 建造运煤 车辆冲洗和防尘污水收集系统, 实施地面煤场全硬化处理, 建造挡风抑尘设施和种植高大乔木 等综合治理措施, 并借助自动视频监控和 PM10 自动监测系统等现代化监督管理手段, 最大限 度地降低了粉尘对环境的影响, 取得了较好的环境、 经济和社会效益。

关键词: 煤矿; 地面设施; 煤粉尘; 综合治理; 实施效果

1 概 述

随着国家对大气污染治理管理力度的不断加 大, 对煤矿煤粉尘的治理要求也越来越严格。 为 减少煤矿煤粉尘的产生及对大气环境的影响, 作 为煤炭主管部门的济宁市能源局(原煤炭局)按照 国家、 省和市有关部门要求, 先后修订出台了 《济宁市煤场、 矸石堆场扬尘治理工作导则》 等 文件, 要求煤炭从井下提升到地面后, 在洗选、 贮存、 装卸、 运输过程中的扬尘治理必须符合 《导则》 相关规定, 否则进行处罚或停产治理整 顿。 为达到上述要求, 避免因煤粉尘治理不到位 给公司带来不必要的损失, 枣庄矿业集团高庄煤 业有限公司(以下简称高煤公司)及时根据新标准 要求进行了地面煤粉尘综合治理技术的研究和应 用, 取得了较好的效果, 达到了预期目的。

2 粉尘污染现状分析

多年来, 高煤公司一直比较重视地面大气污 染治理工作, 先后投资 1 000 多万元对地面大气 污染进行了综合治理, 取得了较好的环境效果, 得到当地部门的高度认可。 但随着国家标准要求 的不断提高, 原有的治理措施和管理手段已不能 适应目前新的标准要求, 必须随着形势的变化而 不断提升完善。 为此, 公司对照新标准要求及时 排查了自身问题和不足。

2. 1 地面原煤提升和洗煤系统存在的问题

主井口的原煤提升罐笼卸载点和原煤破碎、 筛分及选煤各胶带转载点均未安装喷雾洒水降尘 设施, 各胶带未密封, 在洗煤生产过程中易产生 煤尘, 污染外界环境和影响职工健康。

2. 2 地面煤炭和矸石储存场存在的问题

为减少地面煤炭存储对环境的影响, 便于火 车运输, 地面原建有 6 000 t 精煤仓和 4 000 t 精 煤仓各 1 座, 另外还建有 6 000 t 的原煤仓 1 座和 1 000 t 原煤缓冲仓 1 座, 但部分原煤和精煤以及 洗煤副产品中的中煤、 矸石、 煤泥落地露天存 放。 虽然曾使用防尘网覆盖和洒水抑尘, 但效果 不佳, 在装卸作业时还有扬尘产生。

2. 3 煤场防尘方面存在的问题

以前, 煤场和矸石场防尘及冲车用水全部使 用深井水, 每年需要缴纳大量的水资源税。 受矿井地质水文条件限制, 经常由于用水过度、 地下 水位下降而导致井壁坍塌, 造成职工生活用水紧 张, 更无法保障煤场和矸石场防尘和冲车用水需 要, 防尘效果不佳, 影响了煤炭地销正常发运。 而公司处理后的矿井水水质较好, 目前除了井下 和洗煤使用外, 剩余部分外排, 造成水资源浪费 并缴纳环保税。 若对该水消毒后代替深井水, 完 全可以满足煤场消防、 降尘和冲车使用, 但需要 设计建造专门用于地面防尘的矿井水回用系统。


2. 4 煤场洒水降尘系统存在的问题

为了降低煤场和矸石场装卸过程中产生的扬 尘, 只在原煤(精煤)装卸处安装了 2 台喷雾炮, 在其他煤场和矸石场安装了简单的局部喷洒降尘 系统, 不能做到全覆盖, 存在抑尘死角和盲区。 也未实现自动喷洒或定时喷洒, 只能靠人工操作 控制洒水降尘, 无法掌握洒水降尘压力是否符合 要求。 另外, 由于煤场和矸石场地面没有硬化, 地面凸凹不平, 遇到下雨或煤场洒水多时, 常造 成地面泥泞不堪及污水渗透到地下, 污染地下水 源, 加之地面煤泥被车轮带走, 影响外界环境。

2. 5 运煤车辆缺少自动冲洗控制系统

为了保证运煤车辆不携带煤泥外出, 运煤车 辆采用人工冲洗和覆盖, 劳动强度大, 且不易控 制冲洗时间, 车辆冲洗和覆盖效果差, 耗费时间 长, 影响煤炭正常发运, 常被环保部门通报批评。

2. 6 缺少防尘废水排放和收集系统

原煤场未建造专门的防尘水排水系统和冲车 水收集系统, 经常造成煤场污水四溢, 特别是矿 外运煤道路, 由于天天洒水降尘, 导致路两侧雨 水沟积水而无处排放, 影响周围居民生活。

2. 7 缺少现代化的管理设备和技术

由于没有现代化的管理设施, 无法随时掌握 现场防尘情况和防尘质量, 只有工作人员到现场 检查时才能看出措施落实情况, 浪费时间和精 力, 给日常管理工作带来极大不便, 稍有监督管 理不到位, 就会受到地方部门通报或处罚。

3 项目研究实施 为了解决煤粉尘防治存在的问题和不足, 对 照标准要求, 经过大量调研, 结合现场实际, 公 司研究制定了相应的综合治理和管理措施。

3. 1 地面原煤运输和洗选系统及各转载点的防 降尘措施

为最大限度降低原煤运输和洗选过程中煤尘 的产 生, 根 据 现 场 情 况, 主 要 采 取 以 下 2 项 措施: (1)封闭主井口原煤提升煤斗卸载点; 在煤 炭卸载点安设微震自动喷雾, 卸煤时可自动喷 洒, 有效控制煤尘产生。 (2)对原煤破碎和筛分系统采用密闭集尘罩 和旋风除尘器, 在选煤各胶带转载点安装喷雾洒 水降尘设施, 对厂房内各选煤运输胶带安装 PVC 防尘罩, 并对各厂房之间连接的栈桥玻璃窗户安 装防风抑尘网。

3. 2 建造全封闭储煤场和井下储煤仓

为减少煤炭和矸石露天存放产生的煤粉尘, 对各存储场进行了封闭设计施工。 由于封闭项目 属于新建工程, 必须在原有场地进行, 但原有场 地很多建筑物已经形成, 新建工程与原有建筑物 相邻, 施工场地狭窄, 施工难度大。 在多次充分 调研和实地考察的基础上, 本着既能达到环保安 全封闭要求, 又要达到投资成本最低的原则进行 了各个储煤场和矸石场地的封闭设计施工。

3. 2. 1 精煤(原煤)堆场封闭方案

精煤(原煤)堆场东侧有 3 条落煤栈桥和一个 地下外来煤受煤坑, 其封闭方案采用条形煤场封 闭方案。 储煤场顶盖采用曲面网格结构, 煤场东 西方向长 114 m, 南北方向宽 75 m, 净高 24 m (以高于煤场 281 带式输送机栈桥)。 煤场周边设 置 3 m 高混凝土挡墙, 在 3 ~ 6 m 处采用轻型彩 板维护, 6~7. 5 m 处采用挡风抑尘网, 对煤场内 进行自然通风, 7. 5 m 以上采用彩板维护。

3. 2. 2 中煤、 水洗矸石、 煤泥堆场封闭方案

受现场条件制约, 公司无合适位置增建矸石 和中煤煤仓, 因此, 洗矸石和中煤存储只能采用 与煤泥一样落地密闭棚储的方式。 由于中煤堆场、 水洗矸石堆场、 煤泥堆场相 距较近, 设计考虑在中煤落煤栈桥两侧设置两座 封闭煤场, 西侧储存水洗矸石和部分中煤, 东侧 储存煤泥和部分中煤。 由于此区域建筑物较多, 场地狭小, 设计时要尽可能少立柱子, 避免与现 有建筑物发生冲突或给装车带来困难, 此两座煤 场考虑采用平板网架结构, 顶盖设置于区域内建 筑物上部西侧煤场采用东西方向长 30 m, 南北方向宽 30 m 的平板网架结构; 东侧煤场采用东西方向 长 48 m, 南北方向宽 45 m 的平板网架结构。 煤 场净高 18 m, 西侧、 南侧、 北侧三边设置 3 m 高 混凝土挡墙, 3 ~ 6 m 处采用轻型彩板维护, 6 ~ 7. 5 m 处采用挡风抑尘网, 对煤场内进行自然通 风, 7. 5 m 以上采用彩板维护。

3. 2. 3 掘进矸石堆场封闭方案

掘进矸石堆场采用东西方向长 45 m、 南北方 向宽 21 m 轻钢门架结构堆场, 堆场最低点净高 6 m, 堆场南侧和北侧立柱子, 堆场南、 北、 西侧 边设置 3 m 高混凝土挡墙, 3~6 m 处采用挡风抑 尘网, 对煤场内进行自然通风, 东侧不维护, 便 于进出车辆。 另外, 为减少煤炭地面储存带来的环境影 响, 除了尽量把煤炭储存在地面密封煤仓外, 公 司又在井下建造了 1 个 6 000 t 的原煤仓, 当地面 洗选不正常时尽可能将原煤储存在井下, 以减少 地面堆积和装卸产生扬尘。

3. 3 建造煤场防尘水中水回用供应系统

由于公司对掘进矸石、 洗矸、 中煤、 煤泥、 原煤(精煤)和回煤场地全部进行了封闭处理, 封 闭面积较大, 作业过程中产生的大量煤尘, 存在 爆炸等安全隐患以及粉尘外溢污染环境情况, 按 照相关要求, 必须在煤场内建造相配套的消防设 施和洒水降尘设施。 而公司处理后的矿井水经过 消毒后完全可以满足煤场消防、 降尘和冲车使 用。 为此, 公司设计建造了地面矿井水回用系 统, 安装了 3 台 V-X80 / 120 型, 流量为 288 m 3 / h, 扬程为 120 m, 功率为 285 kW 的消防给水机 组和中水回用紫外线消毒设施, 专门用于煤场消 防、 防尘和冲车、 冲地使用。 供水机组按设定的 工作方式和程序智能调控运行, 并可实现如下功 能: 双恒压设定, 分区控制消防压力; 消防与生 产给水自动切换; 水泵软启动并自行切换; 自动 巡检; 水池液位控制; 双路电源切换; 故障自 检、 保护及报警显示等。

3. 4 建造了全覆盖的网格状自动喷洒系统和地 面硬化系统

为确保各储存场洒水抑尘设施全覆盖, 在封 闭厂房内外重新安装设计了喷洒系统和冲洗 系统。 (1)在所有封闭煤场和矸石场顶部设计安装 了网格状的自动喷洒系统, 每隔 2 m 安装 1 个喷 头, 做到封闭煤场内每个角落都有喷洒设施; 在 主供水管路安装智能压力传感系统, 编制手机 APP 小程序, 实现每个储煤场根据需要既能自动 定时喷洒, 又能人工操作喷洒, 确保在自动喷洒 出故障时能够达到人工操作, 防止煤场装卸作业 时影响降尘。 同时由于智能压力传感系统的安装 应用, 在电脑或手机上通过手机 APP 可随时掌 握各点喷洒压力和水量大小, 以便及时调节和控 制, 确保各点防尘到位。 (2)在煤场封闭厂房外运煤道路每隔 50 m 安 装了 30 多个自动卷绕冲洗箱和简易冲尘箱, 在 矿外运煤道路安装了 1 000 多米长洒水管道, 配 合已有的 2 辆洒水车, 对煤场工业广场和运煤道 路不定期冲洗和洒水, 确保煤场及矿外路面清洁 湿润无扬尘。 (3)对煤场地面全部采用 20 cm 厚的钢筋混 凝土进行硬化处理, 便于地面积存煤炭清理和地 面冲洗, 以解决地面脏乱差和煤泥随车轮带走情 况的发生, 避免防尘污水渗透到地下污染地下 水源。

3. 5 建造运煤车辆自动冲洗系统, 配置运煤车 辆自动覆盖设施 为减少煤炭和矸石在运输过程中产生煤粉 尘, 在运煤场大门口内侧建造 10 m 长的轮胎冲 洗池和 8 m 长的运煤车辆自动定时冲洗台, 并安 装红外线感应装置和自动门禁系统。 运煤车辆轮 胎携带的煤泥先经轮胎池初步清理后, 再经自动 冲洗台冲洗, 实现运煤车辆自动定时冲洗, 自动 放行。 既可解决运煤车辆的清洗, 又能解决人工 冲洗不彻底的难题, 同时又减少工人劳动强度, 少用了 3 名工人。 另外, 为确保运煤车辆符合要 求, 将运煤车辆全部由以前使用国Ⅳ排放标准的 改为国Ⅴ排放的车辆, 并在车厢全部安装自动覆 盖设施, 既可解决重污染天气Ⅱ级应急响应情况 下能保证煤炭的正常发运, 又可减少运输工人覆 盖车厢的劳动强度, 减少覆盖时间, 提高覆盖 效果。

3. 6 建造防尘污水排放系统和集中收集系统 为确保煤场和矸石场防尘废水得到有效治 理, 防止二次污染, 在所有储存场一侧建造宽0. 8 m, 深 1 m 的排水沟; 在各储存场内部建造 宽和深均为 0. 3 m 通往排水沟的导水槽; 在洗车 台西侧和运煤出入的大门口外分别建造 10 m 3 的 临时沉淀池; 在煤场中央建造宽 1 m、 深 1. 2 m 的排水沟; 在煤泥场南侧新建 100 m 3 的集水池, 所有排水沟均通往集水池; 在集水池内安装了 2 台流量为 200 m 3 / h 的自动启停控制污水泵; 铺 设了 250 m 通向矿井水调节水池的防尘污水管, 把煤场和运煤道路产生的所有污水全部排到矿井 水处理站进行处理, 确保煤场内外防尘水和封闭 厂房顶部流下的雨水集中收集处理, 杜绝了废水 无处排放而聚集到煤场和运煤道路两侧带来的环 境污染, 解决了污水无处排放造成的脏乱 差 问题。

3. 7 在煤场四周和运煤道路建造挡风抑尘设施 和绿化带 为有效抑制自然风引起的煤粉尘, 降低大风 对贮煤场煤粉尘的影响, 在储煤场和矸石场四周 建造高 5 m 的防尘墙, 并在墙上再安装高 2 m 共 计 5 800 m 2 的防风抑尘网。 另外, 又在煤场四周 和运煤道路两侧栽种了 2 排梧桐树、 杨树等高大 乔木, 用于吸附、 阻挡并抑制煤粉尘。

3. 8 安装远程视频监控和 PM10 监测系统 为随时掌握各储存场煤粉尘状况和空气质 量, 提高监管工作效率, 在所有储存场、 冲车 台、 运煤出口和运煤道路等关键场所安装远程红 外线视频高清监控系统, 在具有代表性的煤场安 装 PM10 监测仪器, 编制了手机 APP 小程序。 通 过上述措施, 在办公室即可实现对各场所防尘措 施落实情况的监督观察, 通过手机 APP 小程序 能对煤场空气质量监测数据进行查询, 确保发现 问题及时督促整改, 以提高监管工作效率, 保证 各点防尘措施落实到位, 做到监管无盲区、 无漏 洞、 无死角。

4 项目实施效果

4. 1 经济效益 项目完成后, 可优化人员 3 人, 每年可减少 工资支出 27 万元以上; 采用矿井水替代深井水 每年可节约地下水 25 万 m 3 , 减少水资源税支出 37. 5 万元; 煤粉尘治理符合环保要求, 每年可减 少环保税缴纳 35 万元以上, 避免了处罚, 保证 了煤炭正常运输和销售发运, 降低了公司生产成 本, 提高了公司经济效益, 保证了公司各项经济 指标的顺利完成。

4. 2 环境效益 项目实施后, 最大限度地减少了公司在煤炭 提升、 洗选加工、 储存、 装卸和运输过程中煤粉 尘的产生量, 极大的改善了工作环境, 减少了对 员工身心健康和外界大气环境的影响, 达到了国 家职业健康和环保部门的要求。

4. 3 社会效益 (1)项目实施后, 解决了生产中的许多煤粉 尘治理难题, 提高了煤粉尘治理技术水平和自动 化管理水平, 减少了劳动用工, 降低了工人劳动 强度, 提高了防尘工作效率。 (2)由于回用了矿井水, 每年可节约地下水 资源 25 万 m 3 以上, 既缓解了公司生活用水紧张 的局面, 又满足了煤粉尘防治用水需要, 达到了 “以废治废” 的目的。 (3)由于该综合治理技术效果显著, 得到同 行业单位和当地政府部门的高度评价和认可, 当 地主管部门也多次在此召开现场推进会, 作为先 进典型, 在其他煤矿和煤场进行推广应用, 省内 外其他煤矿也多次前来参观学习和借鉴, 公司的 知名度大大提高。

5 结 语 高煤公司对地面煤粉尘的综合治理研究取得 了较好的效果, 达到了预期要求。 今后的重点工 作是日常措施要严格执行到位, 确保设施正常运 行, 以最大限度降低煤粉尘对环境的影响。 该项 目的成功运行也表明, 煤矿企业要想正常生产, 必须根据国家及地方大气污染防治标准不断提高 的变化, 及时进行深度治理研究, 做到早行动早 受益, 由被动变主动, 才能确保企业的生产和销 售稳步发展。