大宗固废---历史遗留的、不正规的煤矸石山原位整治方案以及资金成本测算

大宗固废---历史遗留的、不正规的煤矸石山原位整治方案以及资金成本测算

一座历史遗留、未经规范处置的煤矸石山，且在不进行转运、资源化利用及回填的前提下，拟以最低限度的工程措施实现“防止自燃”和“控制淋溶污染”两大核心目标，遵循“风险识别-阻隔封闭-导排控制-长期监控”的技术路径，力求经济、务实、可操作。那么，怎样的原位整治方案切实可行的？有需要花费多少的资金呢？

以下，我们尝试给出一个这样的方案，并做出粗略的资金测算。

第一部分：原位整治方案

总体分为四大阶段。

第一阶段：全面调查与风险评估（方案实施前的必要准备）

在实施任何工程前，必须进行基础调查，以确保后续措施的针对性。

1、地形与堆体稳定性勘查：测量煤矸石山的实际形状、坡度、高度、体积。评估边坡是否存在滑坡、坍塌的风险，这对后续施工安全和导排系统布置至关重要。

2、燃烧状态探查：通过现场调查（观察是否有冒烟、蒸汽、异味区域，用手触摸表面感知温度）结合红外测温等手段，初步判定是否存在自燃区或高温区，并在地图上标注范围。

3、采样分析：在堆体不同坡向、不同深度（至少表层、中层）采集有代表性的煤矸石样品，分析其硫分、挥发分、重金属含量等，评估其自燃潜势和污染潜势。

4、水文地质调查：了解山体周边地表水流向、汇水区域，以及浅层地下水流向。调查下游是否有敏感目标（如村庄、农田、水源地）

第二阶段：灭火与阻燃处理（杜绝燃烧）

针对已自燃或存在高温的区域，以及防止未来全堆体自燃。

1、局部注浆灭火：对于已明确的自燃火区或高温点（温度>80℃的区域），不进行大规模开挖。采用钻孔注浆法，在高温区域布设垂直钻孔，钻至高温层以下，通过钻孔注入由黄土、粉煤灰、石灰配制的浆液（具体配比需根据试验确定）。浆液可降温、填充空隙、隔绝氧气。注浆后封孔。

2、全面压实与覆盖阻隔：

2.1边坡修整：在不引发滑坡的前提下，对过于陡峭（>1:1.5）的边坡进行削坡，形成稳定的台阶式坡面，便于施工和后续维护。将修整产生的矸石就近摊铺压实。

2.2表层压实：使用重型压路机或推土机对整个煤矸石山表面进行多次碾压，尽可能压碎大块矸石、减少孔隙度，增加密实度，这是物理阻隔空气的基础。

2.3覆盖阻氧层：这是最关键的一步。在压实的矸石表面，铺设至少60厘米厚的致密粘土层（压实后厚度）。粘土应分层摊铺（每层约20-30cm），每层都用压路机压实，确保其渗透系数低于10^-7 cm/s，形成有效的隔水隔气屏障。若当地粘土资源匮乏，可使用经压实的“黄土+一定比例石灰”的混合土作为替代。

2.4表层覆土与简易植被：在粘土阻隔层上，覆盖约20-30cm厚的本地生土或客土作为营养土层。撒播耐贫瘠、根系浅、保土能力强的草籽（如狗牙根、高羊茅、苜蓿等），必要时可铺设植生毯。植被目的主要在于抗风蚀、抗水蚀，稳定表层土壤，防止粘土层开裂，而非生态复绿。

第三阶段：淋溶水污染控制系统建设（减轻渗透污染）

1、顶部与坡面雨水导排系统：

1.1顶面平整与坡形塑造：将煤矸石山顶整治成中间略高、向外侧缓倾的拱形，坡面修整平顺，确保雨水能快速沿坡面流走，减少下渗时间。

1.2截排水沟：沿整治后煤矸石山的山脚线外侧，修建一圈永久性浆砌石或混凝土截水沟。截水沟尺寸需根据当地最大降雨强度计算确定，确保能有效收集从坡面流下的全部雨水。在山体顶部边缘和大型台阶内侧，也应设置环形排水沟，拦截上部来水。

1.3纵向排水渠：在坡面上，间隔一定距离（如30-50米）设置纵向排水渠（急流槽），将顶部排水沟的水引导至山脚截水沟。排水渠可用片石砌筑或预制混凝土槽。

2、淋溶水收集与处理系统：

2.1山脚集水池（初级沉淀池）：在山体最低处的截水沟末端，修建一个足够容积的防渗集水池/沉淀池。所有从堆体表面流出的雨水（初期雨水污染较重）首先汇入此池。池体必须做防渗处理（如铺设HDPE膜或压实粘土层）。

2.2简易中和处理：由于煤矸石淋溶水通常呈酸性并含重金属，可在集水池后连接一个中和反应池。采用投加石灰乳或片碱（NaOH）的简易方式，通过人工或简易加药装置调节pH值至中性偏碱（如7-9），使重金属离子沉淀。反应池需定期清理沉淀污泥，污泥可返回堆体覆盖层下处置。

2.3监测与排放：处理后的上清液，必须经过检测，达到《污水综合排放标准》或地方相关要求后，方可排入外部水体或用于灌溉。应设立一个监测井，定期监测下游地下水水质。

 

 

第四阶段：长期监测与维护

最低限度的工程也需要基本的维护来保障长期效果。

1、监测系统：

1.1温度监测：在整治后的堆体内不同深度布设若干温度监测管，定期用测温仪测量，监控温度变化，预警复燃风险。

1.2水质监测：定期（如每季度一次，雨季增加频次）对集水池进水、处理出水、下游监测井水进行pH、重金属、硫酸盐等关键指标分析。

2、维护管理：

2.1设施维护：定期巡查并清理截排水沟、排水渠内的淤积物，确保排水畅通。检查处理池的运行状态。

2.2覆盖层维护：每年检查植被覆盖情况和粘土覆盖层，对出现的裂缝、冲沟或局部塌陷及时进行修补、重新压实和补种植被，确保覆盖层的完整性。

 

★总结与核心要点

本方案的核心在于“封、排、控”：

*封：通过压实和覆盖低渗透性粘土层，物理隔绝空气和大部分雨水入渗，从源头上抑制自燃和减少淋溶水产生。

*排：通过重塑地形和建立完善的表面排水系统，将无法完全避免的入渗水和坡面径流快速导出堆体，减少其在堆体内的滞留和下渗。

*控：通过收集、处理导排出的淋溶水，控制污染外排，并建立长期监测体系，确保工程效果持久。

【此方案避免了大规模土方转运和复杂工艺，主要依赖土方工程、局部注浆和简易水处理设施，是在一定的约束条件下最具可操作性的风险管控方案。实施前，应当委托专业机构进行详细勘察设计，并根据当地气候、地质条件和材料来源进行参数优化。】

 第二部分资金成本测算

 

以一个“体量中等、堆积形态不规则、存在局部高温区”的历史遗留煤矸石山为例，以上述方案，进行粗略的成本测算。

1、案例假设参数

?堆体规模： 呈近锥形，底部直径约150米，高度约25米，估算体积约 15万立方米。

? 占地面积： 约1.8万平方米（约27亩）。

? 现状： 边坡自然安息角，局部陡峭；经勘查，约10%面积存在高温（>60°C）或冒烟点；周边为农业用地，下游有季节性溪流。

? 施工条件： 机械可到达山脚，周边5公里内有可取土的粘土场（需购买），水电可就近接入。

? 价格基准： 采用当前中国三、四线城市及县区的市场平均价格水平。人工按200-300元/工日，机械按台班费计。

2、分项成本粗略测算

第一阶段：调查与风险评估

此项为专业技术服务，是后续设计施工的基础，必须支出。

? 地形测绘与勘察： 约8-12万元。

? 燃烧状态探查（含红外检测）：约5-8万元。

? 采样与分析（约20个样品）： 约4-6万元。

? 简易水文地质调查与方案设计： 约10-15万元。

? 小计： 约27万 - 41万元。

第二阶段：灭火与阻燃处理（核心工程）

1. 边坡修整与全面压实：

? 工程量： 对约1/3的不稳定边坡进行削坡、台阶整理，并对全部表面进行3遍以上重型碾压。

? 成本： 主要包含机械台班（挖机、推土机、压路机）和人工。估算约25万 - 35万元。

2. 局部注浆灭火：

? 工程量： 按高温区面积占10%（约1800平方米），钻注浆孔约100个（深度4-6米），注入浆液约600立方米。

? 成本： 钻孔、浆液材料（黄土、石灰等）、注浆设备及人工。估算约30万 - 45万元。

3. 粘土阻隔层覆盖（最关键环节）：

? 工程量： 覆盖总面积约等于投影面积1.8万平方米，考虑坡面系数后实际覆盖表面积约2.2万平方米。覆盖压实后厚度0.6米，需压实方量约 1.32万立方米。由于粘土需要压实，自然方与压实方换算系数约为1.3，故需外购自然方粘土约 1.7万立方米。

? 成本构成：

■ 粘土材料费（最大变量）： 若本地可取，可能仅收资源费与运输费；若需外购，含挖、装、运（运距5-10公里）。按外购综合价（到场价）40 - 60元/立方米估算。此项费用为 68万 - 102万元。

■ 摊铺与压实费： 机械（推土机、压路机）和人工，按面积估算约15万 - 20万元。

? 本项小计： 83万 - 122万元。

4. 表层覆土与植被：

? 工程量： 覆盖20cm厚营养土，需压实方量约4400立方米（自然方约5700立方米）。

? 成本： 客土来源、摊铺、种子、植生毯（可选）等。估算约15万 - 25万元。

? 第二阶段总计： 约153万 - 227万元。

第三阶段：淋溶水污染控制系统

1. 地表排水系统：

? 工程量： 修建山脚截水沟约500米，坡面排水渠约300米，以及顶部排水沟等。采用浆砌石或混凝土结构。

? 成本： 按综合单价（含土方开挖、砌筑/浇筑、抹面）约800 - 1200元/米估算。此项约 64万 - 96万元。

2. 淋溶水收集与处理系统：

? 工程量： 建设一个有效容积约300立方米的防渗沉淀池，一个100立方米的中和反应池，配套简易加药装置和监测井。

? 成本： 土方开挖、防渗膜铺设（或混凝土）、砌筑、管道、简易加药设备等。估算约20万 - 30万元。

? 第三阶段总计： 约84万 - 126万元。

第四阶段：长期监测设施（一次性建设部分）

? 布设温度监测孔、水质监测井，购置便携式监测仪器。估算约8万 - 12万元。

其他不可预见费用

? 工程管理费、设计费、监理费： 按工程直接费的8%-12%计。

? 基本预备费： 用于应对未知风险，按工程直接费的5%-10%计。

? 以上述直接工程费（约272万 - 406万元）为基数，两项合计约13%-22%，即 约35万 - 89万元。

★总成本粗略估算汇总

将以上所有阶段费用相加：

? 直接工程费用（一至四阶段）： 约 272万 - 406万元。

? 间接与预备费用： 约 35万 - 89万元。

? 估算总成本范围： 约307万 - 495万元。

折合单位治理成本：按堆体体积15万立方米计，约为 20.5元 - 33元/立方米。按占地面积1.8万平方米计，约为 170元 - 275元/平方米。

★重要说明与成本敏感性分析

1. 最大成本变量：

? 粘土来源与运距： 这是最大的不确定项。如果必须从远处（>20公里）购买优质粘土，成本可能翻倍。如果能在附近找到符合条件的替代材料（如经改良的本地土），则可大幅降低。

? 自燃程度： 如果自燃范围远超10%，注浆灭火成本会显著上升。

? 地理与气候条件： 降雨量大，需要的排水系统标准更高；地形复杂，施工效率降低，成本增加。

2. “最低限度”的体现： 本方案不计生态复绿（仅做简易植被）、高级污水处理工艺、大规模土方转运等高成本选项，专注于“封、排”核心功能。

3. 成本结构特点： 近60%-70% 的成本集中在 第二阶段（阻燃覆盖），其中粘土材料与施工又是重中之重。这体现了本方案“以封为主”的技术核心。

4. 后续费用： 上述成本不包含长期（如20年）的监测维护人工费、水质检测费、药剂费、设施维修费等运营期费用。 

【结论】 对于一座约15万立方米的中型历史遗留煤矸石山，实施以“压实覆盖+排水导控”为核心的原位风险管控方案，在当前的物价和人工水平下，初步估算的总投资规模大约在300万至500万元人民币 之间。具体金额严重依赖于当地材料（尤其是粘土）价格和堆体的自燃严重程度。一个具体实例，可以此估算为基础，进行详细的现场勘察和初步设计，以获取更精确的预算。