第18章:环境保护及水土保持(五轮山矿井初步设计(变更)环保篇章)(孙).doc
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贵州五轮山煤业有限公司五轮山煤矿初步设计(变更)第十八章环境保护及水土保持
第十八章环境保护及水土保持
第一节概述
一、自然环境及环境质量现状
(一)自然环境
1、地形地貌
矿区地势西北高,东南低,最高点位于对岔垭口的三角点,其海拔标高为+2152.92m,最低点位于水公河河谷木瓜田寨附近,海拔标高+1346m,相对高差806.92m。
山脉受构造及岩性控制,多为走向山脉,山高谷深,沟谷纵横交错。
三迭系T1f1-2、T1f4地层形成单面山向水公河倾斜。
T1f2、T1f4、T1yn1地层岩溶发育,以溶蚀漏斗、溶蚀洼地等形式出现。
P2l煤组地层形成槽谷,该区属侵蚀型中山区地貌。
地形标高为+1500~+2000m。
2、矿区气候
矿区属亚热带湿润气候,雨季5~8月,枯季12月至翌年5月,据纳雍县气象局统计资料,年降雨量为1067.6~1435.1mm,最大日降雨量131.2mm,年总蒸发量1007.6~1256.8mm,年相对湿度80%~85%;年日照时数1093.3~1585.3时,最高气温34.1℃,最低气温-7.6℃,年平均气温13.0~14.4℃;冬季偏北风,夏季西南风,最大风速13m/s。
年平均风速1.6m/s,全年以NE风为多,夏季盛行S风,冬季盛行NE风,全年静风频率为36%。
矿区气候受地势高低控制,在同一时节,谷地气温高,高山气温低,高山与谷地气候有明显差异。
3、地表水系
矿区水系属乌江水系,所处区域属三岔河流域。
三岔河是流经纳雍县西南边缘的干河,自狮子口进入纳雍县,至岔河流入六枝特区境内,上游海拔+1390m,下游+1190m,集雨面积680.6km2,天然落差200m,县境内河流长46.4km,流域面积173.9km2,流量58.9m3/s,其主要支流有:
水公河、张维河、姑批河、大小河及河溪河。
矿区地表水系较发育,工业场地附近河流有大小河支流坐拱小溪;井田内及边缘主要河流有8条:
水公河及其支流杨家小河、压拱小溪、长冲小溪、偏箐小溪、龙井湾小溪、偏山小溪和刘家寨小溪等。
五轮山矿井建成后,其直接受纳污河流为坐拱小溪。
根据《毕节市地面水水域功能划类规定》,坐拱小溪属Ⅲ类水域,可新建排污口。
4、地下水
矿区由于河(溪)切割和构造影响,地形起伏大,属中山地形。
地面常见单面山、向斜山、溶蚀洼地和峰林等地形地貌。
该特点有利于地下水、地表水排泄而不利蓄存,因而本区地下水、地表水具动态变化大、蓄存量小之特点。
根据岩性差异和充水空间特征将区域划分为岩溶水、裂隙水和孔隙水三大类,一般情况下P1m地层为主要含水层,T1yn含水次之,T1f地层含水中至弱,P2l、P2β含水更弱。
大气降水是地下水、地表水主要补充来源,地下暗河、裂隙水等是地下水径流带。
区域地下水环境功能属Ⅲ类区。
5、土壤
矿区内土壤主要为黄棕壤、水稻土和紫色土等。
黄棕壤分布最广,它是属温暖湿润的亚热带季风性生物气候条件下发育而成的土壤,土壤在风化作用和生物活动过程中,土壤原生矿物受到破坏,富铝化作用表现强烈,发育层次明显,全剖面呈酸性和强酸性。
水稻土为区内主要耕作土壤之一,主要分布在丘陵河谷、坝子等有水源灌溉处。
区内土壤肥力普遍偏低,耕地中以中下等田土为主,农作物产量也普遍较低。
6、植被及生物多样性
矿区属亚热带常绿栎林、常绿与落叶混交林区。
原生植被多被破坏,由次生植被和人工植被所代替。
植被类型主要有针叶林、灌木林、草丛等。
由于人类的长期垦殖活动,大部分土地已被开垦为耕地,根据收集的资料及现场踏勘,井田范围内无珍稀植物。
7、环境敏感因素
矿区及附近无国家及省级确定的风景区、历史遗迹等保护区(地),也无特殊自然观赏价值较高的景观,但矿区位于正在建设的黔中水利枢纽平寨水库上游流域内,其排污口距平寨水库取水口约21.5km。
故矿井污废水的排放必须达到有关环保标准的要求。
(二)环境质量现状
1、水环境
本矿井受纳水体为坐拱小溪和大小河,根据环评监测可知,目前坐拱小溪和大小河的水质已受到附近小煤矿的污染,已不能满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准的要求,因此,需采取污染治理措施,使之达到Ⅲ类地表水标准的要求。
2、环境空气
矿区及附近目前无大的工矿企业,根据环评监测可知,区内环境空气质量满足《环境空气质量标准》(GB3095-1996)二级标准的要求,说明区域环境空气质量较好。
3、声环境
工业场地附近及矿区声环境质量,根据环评监测可知,区内声环境质量可满足《声环境质量标准》(GB3096-2008)中2类区标准的要求,说明声环境现状较好。
4、生态环境现状
矿区属典型的农业生态环境区,区内生态系统因受人类活动的长期影响,在依赖于自然生态条件的基础上,具有较强的社会性,是一种半自然的人工生态系统。
总体来看,区域受人为因素影响较大,在受到外来干扰后,需进行人工加以强化保护性的恢复。
5、水土流失及水土保持现状
矿区处于国家级重点治理区—长江流域重点治理区,同时也是省级重点治理区和省级重点监督区。
区内水土流失以水力侵蚀为主,属中度流失区。
二、环境影响报告书及审批意见
本矿井环境影响报告书于2005年10月,由中煤国际工程集团重庆设计研究院和贵州省煤矿设计研究院编制完成,并已通过国家环境保护总局批准,其主要审批意见是:
1、矿井符合国家产业政策、矿区总体规划和当地发展规划、环境保护规划的要求。
2、矿井选址、布局基本合理,生产工艺先进。
3、矿井在采取设计、评价和本次评估会专家提出的污染防治、生态保护、恢复及补偿等措施后,矿井开发对环境的影响可降低到当地环境能够容许的程度。
4、矿井在搬迁居民得到妥善安置、矸石得到有效处置的前提下,从环境保护的角度而言,该项目建设可行。
三、资源开发引起的生态变化
(一)地形地貌变化
由于本矿井为新建工程,目前处在施工期,预计矿井建成后,造成的地表沉陷表现形式,主要是以地表裂缝、局部塌陷、崩塌和滑坡等现象为主,不会象平原地区那样形成大面积明显的下沉盆地,地表也不会形成大面积的积水区。
地表沉陷对区域地表形态和自然景观影响主要表现在采空区边界上方的局部区域内。
(二)土地利用方式的变化
矿井开采后会破坏原地层结构,造成地表移动、变形,形成地表裂缝,诱发滑坡等地质灾害,可能造成地表水体漏失、水土流失增加,少量水田变成旱地、农作物减产等。
矿井建成投产后,地表会出现一定下沉、裂缝,对地表土地资源产生一定的影响,一般需3~5年后能恢复原有的使用功能。
由于矿井所在区域土地资源丰富,建设虽然会造成短期土地资源利用价值降低,使沉陷活动期内土地利用变得困难,但在采矿结束3~5年内,沉陷影响的土地经土地复垦后,基本上能恢复原有的使用功能,矿井在开采沉陷过程中不会对土地资源构成很大的影响。
(三)对植被及生物多样性的影响
矿区植被多以农业作物及灌木、草丛为主,乔木林较少,说明区内受人为干扰影响较大,据调查井田范围内没有国家保护的珍稀野生动植物,也未发现有其栖息地和繁衍地。
再加上矿井开采引起的地表沉陷不会像平原地区那样出现大面积的沉陷盆地和大面积的积水区域。
因而,基本不会改变井田范围内原野生动物的栖息环境,对井田范围内野生动物的影响非常有限。
因此,本矿井建成后对野生动物的影响较小。
(四)对水环境的影响
本矿井建成后矿井水和生活污水经处理,以及复用后,多余部分再达标排放,对附近地表河流的水质影响较小。
井下煤层开采对上部含水层和水量在浅部影响程度较大,在中、深部影响程度则较小。
(五)土壤侵蚀变化情况
该区域原始地形属中度侵蚀区,虽然矿井开采后会加重局部区域的地面侵蚀和水土流失,特别是重度破坏区,但不会改变区域原地面侵蚀和水土流失级别。
另外,再通过沉陷区土地复垦与水土保持方案的实施,矿井的建设可有效控制区内的水土流失。
四、主要污染源及污染物排放情况
(一)建设期
本矿井施工内容主要有:
矿井各场地的地面建筑和井筒及井下巷道工程等。
施工过程中对环境主要的影响包括:
场地占地、施工开挖带来的水土流失、生态破坏;施工期的井壁林溶水中SS,施工工人生活污水排放对地表水环境的影响;施工过程产生大量粉尘对周围环境空气的污染;施工废渣对环境的影响等。
(二)运营期
本矿井建成后,主要污染源排放情况统计可详见表18-1-1。
表18-1-1矿井开采产生的主要污染物排放情况一览表
种类
名称
产生量
主要污染物产生浓度或强度
污水
矿井水
9600m3/d
SS
500mg/l
COD
80mg/l
Fe
15mg/l
生产、生活污水
815.50m3/d
SS
250mg/l
COD
200mg/l
BOD5
100mg/l
NH3-N
15mg/l
锅炉烟气
烟尘
9000m3/h·台
1600mg/Nm3
SO2
4125mg/Nm3
NOx
486mg/Nm3
粉尘
动筛车间及转载点
105.0t/a
装卸点
44.24t/a
排矸场
无组织排放
固体废物
煤矸石
27.6万t/a
锅炉灰渣
7.70t/d
生活垃圾
464.3t/a
噪声
压风机
85~90dBA
通风机
90~100dBA
绞车机房
85~90dBA
锅炉风机
85~95dBA
瓦斯抽放站
85~95dBA
动筛车间
85~90dBA
五、设计依据及采用的环境保护标准
(一)环境质量标准
1、地表水:
执行《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准;
2、地下水:
《地下水质量标准》(GB/T14848-93)Ⅲ类标准;
3、环境空气:
《环境空气质量标准》(GB3095-1996)二级标准;
4、声环境:
《声环境质量标准》(GB3096-2008)2类区标准。
(二)污染物排放标准
1、矿井水执行《煤炭工业污染物排放标准》(GB20426-2006)表1、表2、表4、表5标准;其中Fe执行《贵州省环境污染物排放标准》(DB52/12-1999)一级标准;
2、生活污水执行《污水综合排放标准》(GB8978-1996)的一级标准;
3、锅炉:
《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)二类区Ⅱ时段标准;
4、《煤层气(煤矿瓦斯)排放标准(暂行)》(GB21522-2008);
5、噪声:
《工业企业厂界环境噪声排放标准》(GB12348-2008)2类标准;
施工期执行《建筑施工场界噪声限值》(GB12523-90)。
6、《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001)。
(三)水土保持执行标准
1、《水土保持综合治理规划通则》(GB/T15772-1995);
2、《水土保持综合治理技术规范》(GB/T16453-1996);
3、《开发建设项目水土保持技术规范》(GB50433-2008);
4、《土壤侵蚀分类分级标准》(SL190-96)。
第二节矿井建设期污染防治措施
一、水环境污染防治措施
1)由于目前矿井施工已处于收尾阶段,因此,各场地及施工驻地产生的污废水已大为减少,但仍需采取临时措施,如沉淀池、化粪池等对产生的污废水进行处理,并要求尽快启动矿井生活污水处理站的建设,以满足“三同时”建设的要求。
2)对于工业场地、一分区风井场地可分别要求设简易沉淀池,对施工过程排放的井壁淋水和井下施工用水进行沉淀处理后的回用到井巷施工中,尽量减少外排;同时也要求尽快启动矿井水处理站的建设,以满足“三同时”建设的要求。
二、环境空气污染防治措施
1、及时回填土石方,剩余土方应及时运到需要填方的低洼处,或临近堆放在施工生活区主导风向的下风向,同时防止水土流失;
2、散装水泥、沙子和石灰等易生扬尘的建材不得随意露天堆放,设置专门的堆场;
3、在施工工作面,应制定洒水降尘制度,配套洒水设备,专人负责,定期洒水,在大风日加大洒水量和洒水次数。
三、声环境污染防治措施
加强管理,文明施工;选择性能良好且低噪声的施工机械,并注意保养,维持其低噪声水平;合理安排施工时间,对强噪声设备应尽量安排在白天,避免夜间作业;同时禁止夜间打桩作业;物料进场要安排在白天进行,已避免扰民事件的发生。
四、固体废物处置及污染防治措施
废弃碎砖、石、砼块等一般作为地基的填筑料,各类包装箱、纸一般应有专人负责收集分类存放,统一运往废品收购站进行回收利用;施工场地的生活垃圾应集中收集后,运往当地环卫部门指定地点进行统一处理。
五、施工期间生态恢复和水土保持措施
矿井施工期间,将排放一定量的掘进矸石,其中部分用于场地填方,多余部分排入排矸场。
各场地开挖后,应及时做好挡墙和护坡工作,以及排水沟等,对护坡、空地要尽早绿化。
同时,施工期还应尽量减少植被破坏,注意挖填平衡,控制水土流失,则施工对生态环境影响较小。
第三节矿井生产期污染防治措施及综合利用
一、水污染防治措施及综合利用
(一)矿井水处理措施及综合利用
1、矿井水水量、水质和处理
根据采矿提供的矿井水资料,矿井水正常涌水量为9600m3/d,矿井水中主要污染因子有:
SS、COD、Fe、Mn等。
设计拟在距工业场地副斜井井口西北面水平距离约500m处,设井下水处理站一座,规模为11520m3/d(设计取Q=600m3/h)。
经矿井水处理站处理后的矿井水,主要作该矿井工业场地地面生产用水及井下防尘洒水,多余部分处理达标后排入坐拱小溪。
2、复用方向与排放去向
设计主要考虑将处理后矿井水复用于井下防尘和地面生产系统防尘,从环境保护角度考虑,还需考虑复用于瓦斯抽放站及瓦斯电站冷却补充水、绿化用水,以及后期洗煤厂的生产补充水等,多余部分经处理达标后排入坐拱小溪。
3、处理工艺流程
矿井水处理站采用:
采用调节池+曝气+混凝+沉淀+过滤+消毒处理工艺。
具体工艺流程见第十四章给水、排水章节中矿井水处理工艺图。
矿井水处理站主要设备也详见第十四章给水、排水章节中表14-2-2。
4、矿井水处理站规模及处理效率
矿井水处理站设计规模为600m3/h,COD去除率≥85%,SS去除率≥95%。
5、矿井水复用率
矿井水经矿井水处理站处理后,复用量可达3025m3/d,复用率为31.51%。
(二)生活污水处理措施
1、生活污水产生量、水质
根据给排水专业提供的资料,本矿井建成后的生活污水排放量为815.50m3/d,主要污染物为悬浮物和有机物。
2、复用及排放去向
生活污水经收集后,进入生活污水处理站,进行集中处理,前期达标后排放,后期复用于配套建设的选煤厂作生产补充用水。
3、处理工艺流程;
本矿井生活污水,主要来自该工业场地的各建筑物内。
排水量约815.50m3/d。
设计在工业场地敷设不小于¢110~¢400排水管网,将工业场地各建(构)筑物内生产、生活污废水集中至工业场地西面生活污水处理站进行处理,规模为40m3/h。
设计采用生物处理工艺进行处理,处理达到标准后,前期排放,后期复用于选煤厂作生产补充用水。
矿井生活污水处理工艺见第十四章给水、排水章节中生活污水处理工艺图。
生活污水处理站主要设备也详见第十四章给水、排水章节中表14-2-3。
4、处理规模及处理效率
根据产污量,设计采用生物处理工艺,对生活污水进行处理,处理站规模为40m3/h,COD去除率≥85%,BOD5去除率≥85%,SS去除率≥90%,NH3-N去除率≥50%。
5、生活污水复用率
因本项目后期要建选煤厂,根据用污排清的要求,生活污水经处理后,要求首先应复用于选煤厂作生产补充水,因此,本矿井前期生活污水主要是处理后达标排放;后期要求复用于洗煤厂,正常情况下后期生活污水复用量为728m3,复用率为89.27%。
(三)水污染总量控制
根据上述分析和采取的治理措施后,水污染产生量、削减量、排放量和总量指标具体情况可详见表18-3-1。
表18—3—1水污染物产生量、削减量及排放量和总量指标表
污染源及
主要污染物
产生量
(t/a)
产生浓度(mg/L)
削减量(t/a)
排放量(t/a)
总量指标
(t/a)
是否满足
总量指标
矿井水
SS
1752
500
1692.00
60.00
COD:
37.73<54.94
满足
COD
245.28
80
216.48
28.80
Fe
52.56
15
50.76
1.80
工业场地生产、生活污废水
SS
74.41
250
66.97
7.44
COD
59.53
200
50.60
8.93
BOD5
29.77
100
25.30
4.47
NH3-N
4.46
15
2.23
2.23
NH3-N:
2.38
满足
二、大气污染防治及综合利用途径
(一)锅炉房的烟气防治措施
由于本矿井已建锅炉房一座,内设SZL6-1.25WⅢ型卧式链条炉排蒸汽锅炉二台。
根据环保要求,其锅炉烟气必须采用湿式脱硫除尘器进行处理,使烟气中烟尘和SO2满足《锅炉大气污染物排放标准》(GB13271-2001)二类区Ⅱ时段排放标准要求才能排放。
由于原设计工业场地设置锅炉为WNS2.8-0.7/95/70-YQ型燃气热水锅炉,而现在变更为燃煤锅炉,属有较重大变化,需补办有关相应手续。
(二)煤炭储、装、运及加工过程中产生的煤尘防治措施
本矿井建成后,储煤场、原煤缓冲仓和产品仓均为封闭或半封闭;工业场地内煤炭运输和装车均考虑了防治煤尘污染的有关措施;在各转载点和动筛车间均分别设置了集尘罩,然后通过布袋除尘机收尘,布袋除尘器除尘效率不低于98%;对于场内道路扬尘,要求定期洒水;汽车运输时,采取了加盖蓬布、控制装载量等措施。
同时,还要求加强工业场地和风井场地的绿化,以进一步完善工业场地和风井场地的防尘措施。
(三)瓦斯排放及综合利用
五轮山矿井属高瓦斯矿井,设计拟在工业场地建瓦斯发电站,前期装700kW低浓度机组6台;后期装700kW低浓度机组6台,装1000kW高浓度机组6台。
矿井瓦斯抽放纯量:
Q=107m3/min,(其中:
高负压45m3/min,低负压62m3/min);抽放瓦斯浓度:
高负压40%、低负压20%。
实现以上瓦斯综合利用后,矿井瓦斯的抽采利用率可达到64.60%,达到贵州省要求的矿井瓦斯抽采利用率达50%的要求。
(四)大气污染总量控制
根据上述分析和采取的治理措施后,大气污染产生量、削减量、排放量和总量指标具体情况可详见表18-3-2。
大气污染物产生量、削减量及排放量和总量指标表
表18—3—1
污染源及
主要污染物
产生量
(t/a)
产生浓度(mg/Nm3)
削减量(t/a)
排放量(t/a)
总量指标
(t/a)
是否满足
总量指标
锅炉烟气
烟尘
1752
1600
1692.00
60.00
原环评无
SO2和NOx
总量指标
不满足
SO2
245.28
4125
216.48
28.80
NOx
52.56
486
50.76
1.80
粉尘
动筛车间及转载点
105.00
4000
66.97
2.10
2.10
满足
装卸点
44.24
无组织
16.31
27.93
排矸场
随机
无组织
三、固体废物处置及综合利用
(一)矸石处置及综合利用
1、矸石产生量、种类及主要成分
本项目建成后的矸石,根据类比分析结果可知,主要化学成分为SiO2、Al2O3,其它成份与粘土岩类相近,有害成份含量较低。
2、矸石处置方式及综合利用途径
1)矸石处置方式
矿井达产年掘进矸石总量24万t,手选矸石总量3.6万t。
矿井年排矸总量27.6万t。
排矸场位于矿井北面荒沟内,距翻车机房约330m,掘进矸石与手选矸石一道运至矸石翻车机房,经带宽1000mm的胶带输送机提升至排矸场,前期主要考虑直接填沟,后期考虑矸石的综合利用。
排矸场前期占地3.75hm2,容量500万t,服务年限大于10年。
2)煤矸石综合利用方案途径
从长远来看矸石应考虑综合利用,可供考虑综合利用的方案有以下几个方面。
(1)制砖:
矸石制砖已较多,技术较为成熟。
一般煤矸石制砖,矸石成份占80%左右,煤矸石经破碎、粉磨、搅拌、压制、成型、干燥、焙烧,最后制成矸石砖。
(2)煤矸石发电:
若矸石含碳量较高,则可考虑采用循环流化床锅炉进行发电,以充分利用和消耗煤矸石,特别是热值较高的洗选矸石。
(3)充填矿井采空区:
利用煤矸石也可直接充填井下空区,既可减少地表下沉量,又可减少出井矸石量。
矿井建成后,主要应根据煤矸石的工业成分和化学成分,以及市场的需要,选择合适的煤矸石综合利用方案。
3、排矸场选址可行性
排矸场设计选址于工业场地北边的荒沟内,排矸场与居住区之间有山体阻隔,且山上乔灌植被较好,只要排矸场在采取必要工程措施后,并加强排矸场管理、场区周围绿化等措施后,预计排矸场对居民集中区的影响较小。
从环境保护角度初步分析,排矸场选址基本可行。
(二)矿井水处理站煤泥及综合利用
矿井水处理站煤泥经带式滤机压滤后可掺入混煤外售,从而消除煤泥污染。
(三)生活垃圾处置
生活垃圾与生活污泥,可由垃圾车运往当地环卫部门认可地点进行定点处理。
四、噪声控制措施
(一)噪声污染源
矿井建成后噪声源主要为压风机、通风机、瓦斯抽放泵、瓦斯电厂机组、电锯、绞车、推土机、井下水处理站曝气机等设备,噪声声级一般为85~100dB(A)。
(二)噪声控制目标
各场地场界噪声应达到《工业企业厂界环境噪声排放标准(GB12348-2008)中2类区标准声环境保护目标,达到《声环境质量标准》(GB3096-2008)2类区标准。
(三)噪声控制工程措施
设计工业场地已考虑了利用地形、功能分区布置减小噪声对环境的影响。
同时也要求选用高效低噪设备,加强设备的维护,确保其处于良好的工作状态。
对高噪声设备如通风机、瓦斯抽放泵、瓦斯发电机组等采用隔声、消声、减振等措施。
坑木加工房、机修间、提升机房等采用建筑隔声等措施。
合理安排煤炭运输,避免夜间运输。
加强场地的绿化隔声措施,在场界尽可能进行绿化;对于在其它不易采取消声、隔声措施的高噪声源附近工作的人员,则采取佩带防声耳塞、防声耳罩等个体防护措施。
第四节生态环境保护措施
一、对项目开采引起的生态影响需采取的预防及保护措施
对矿井占用的耕地必须实施异地等量补偿;施工过程中发现的蛇类、蛙类等省级保护动物,应采取及时引导迁徙;营运期间,对地表产生的裂缝、漏斗,及时组织人员回填,并采取堵、排、截等措施,尽量防止地表水渗入井下;对由于地表沉陷造成耕地和植被破坏的地方,应按照有关规定进行补偿或按水保方案实施水土保持工程;在地表沉陷稳定后,还必须开展土地复垦工作等。
二、沉陷区综合整治
(一)矿井开采地表沉陷情况
1、地表沉陷预测
本次预测主要采用“开采沉陷预测软件MSPS”对矿井开采范围内的地表变形进行预测。
地表移动变形模式参数可见表18-4-1。
表1841地表移动变形模式输入参数表
序号
参数
符号
单位
参数值
备注
1
下沉系数
q
/
0.70
一次复采取0.8,多次复采取0.85
2
主要影响正切
tgβ
/
2.2
一次复采取2.5,多次复采取2.7
3
水平移动系数
b
/
0.32
/
4
拐点偏移距
S
m
0.1
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