上榆泉煤礦一期工程水土保持監(jiān)測成果分析

王征蘭

(忻州市水土保持科學(xué)研究所)

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

魯能河曲礦區(qū)上榆泉礦井一期工程,井田地處晉、陜、蒙(黑三角)接壤地區(qū)河?xùn)|煤田的北段,煤層淺,易開采,礦區(qū)工業(yè)場地坐落在巡鎮(zhèn)陽面村東北端300 m處黃河二級階地上。根據(jù)山西魯能河曲礦區(qū)勘測與規(guī)劃,工程包括上榆泉礦井(一期)和黃柏礦井(二期),礦區(qū)總面積 110.6 km2,地質(zhì)儲量 33.04億 t。上榆泉礦井井田面積 28.47 km2,地質(zhì)儲量 8.8億 t。一期工程生產(chǎn)規(guī)模為 3000 kt/a,主要建設(shè)內(nèi)容為主平硐、副平硐、風(fēng)井硐、地下井巷、動篩排矸工程、洗煤場、矸石場、風(fēng)井場、棄渣場、工業(yè)場地及進(jìn)場公路等。

2004年 6月,由山西省水土保持科學(xué)研究所編制完成《山西省河?xùn)|煤田魯能河曲礦區(qū)上榆泉礦井一期工程水土保持方案報告書(報批稿)》;2005年2月 2日,水利部水土保持司以水保監(jiān)便字[2005]第 62號文進(jìn)行了批復(fù)。工程建設(shè)期從 2004年 2月至 2005年 7月,為期 18個月。在此階段,建設(shè)方已按照水土保持方案的要求,在該項(xiàng)目水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)實(shí)施了水土流失防治措施,使整個項(xiàng)目區(qū)的水土流失得到了有效的控制。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)交通方便,由寧武縣陽方口經(jīng)五寨縣三岔、韓家樓至河曲縣的柏油公路在工業(yè)場地西側(cè)400 m處通過,距北同蒲鐵路陽方口車站 140 km,新建的河曲電廠鐵路專用線在工業(yè)場地東側(cè)經(jīng)過。

項(xiàng)目區(qū)地處晉陜峽谷東岸的黃土丘陵溝壑區(qū),為黃河中游多沙粗沙區(qū),屬國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。區(qū)域?qū)倥瘻貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候,年平均氣溫8.2℃,年平均風(fēng)速 1.0-2.5 m/s,多年平均降水量425.0 mm,年均蒸發(fā)量 1804.6 mm,最大凍土深度1.41 m,無霜期 168 d。

2 監(jiān)測分區(qū)與監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

2.1 監(jiān)測分區(qū)

根據(jù)工程實(shí)際情況,將項(xiàng)目區(qū)分為 2個水土保持監(jiān)測分區(qū),即黃土緩坡丘陵區(qū)和黃土丘陵溝壑區(qū)。黃土緩坡丘陵區(qū)包括工業(yè)場地及施工臨時占地、進(jìn)場道路、鐵路車站等,占地面積 32.02 hm2;黃土丘陵溝壑區(qū)包括風(fēng)井場地、主副平硐施工區(qū)及棄渣場、矸石場等,占地面積 39.3 hm2。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

根據(jù)不同工程對地表擾動特點(diǎn)的不同,按照工程類型在不同監(jiān)測區(qū)選擇具有代表性的地段或場地,布設(shè)定位監(jiān)測點(diǎn)。具體位置為矸石場、棄渣場、攔渣壩、工業(yè)場地綠化區(qū)、施工區(qū)臨時占地。其中,在棄渣場、矸石場主要調(diào)查水保工程防護(hù)形式、植物措施布局及其防治效果;在場地綠化區(qū)主要調(diào)查植物成活率、保存率和生長情況;施工區(qū)臨時占地主要調(diào)查生態(tài)恢復(fù)情況及其效果;進(jìn)場道路主要調(diào)查排水設(shè)施完善情況和道路兩邊綠化情況;攔渣壩主要觀察壩體位移及沉降等安全情況以及兩側(cè)開挖面水蝕情況;采空塌陷區(qū)主要調(diào)查塌陷情況。

3 監(jiān)測內(nèi)容

3.1 防治責(zé)任范圍動態(tài)監(jiān)測

項(xiàng)目的水土流失防治責(zé)任范圍包括項(xiàng)目建設(shè)區(qū)和直接影響區(qū)。根據(jù)工程建設(shè)的永久、臨時占地實(shí)際,準(zhǔn)確確定水土流失防治責(zé)任范圍面積。

3.2 運(yùn)行期矸石場動態(tài)監(jiān)測

主要通過矸石壩的壩體位移、沉降、排放工藝等對矸石場防治措施實(shí)施效果和穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測。

3.3 水土流失防治動態(tài)監(jiān)測

主要包括水土保持工程措施和植物措施監(jiān)測,其中,工程措施主要監(jiān)測實(shí)施數(shù)量、質(zhì)量、防護(hù)工程穩(wěn)定性、完好程度、運(yùn)行情況和措施的攔渣保土效果;植物措施包括林草種植面積、成活率、保存率、生長情況及林草覆蓋率(郁閉度)等。

4 監(jiān)測方法

4.1 調(diào)查監(jiān)測

調(diào)查監(jiān)測是指定期采取全線路調(diào)查的方式,通過現(xiàn)場實(shí)地勘測,利用 GPS定位儀結(jié)合 1∶5000地形圖等工具,按標(biāo)段測定不同工程量、地表擾動類型和面積及水土保持措施實(shí)施情況。面積監(jiān)測首先對大的調(diào)查區(qū)按擾動類型進(jìn)行分區(qū),如堆渣、開挖面等,同時記錄調(diào)查點(diǎn)名稱、工程名稱、擾動類型等,然后測定形狀和面積。對于棄土棄渣的侵蝕量,選取 5-10 m寬的坡面樣方,對每條沖溝測定溝長和上、中、下各部位的溝頂寬、底寬、溝深,推算流失量。

4.2 重點(diǎn)調(diào)查

重點(diǎn)調(diào)查是在全面調(diào)查的基礎(chǔ)上,選取各類型區(qū)代表性的地段進(jìn)行深入調(diào)查,對所選對象比較完整地分析統(tǒng)計(jì)圖件、施工、驗(yàn)收等方面的資料并進(jìn)行匯總,同時對工程、植物措施進(jìn)行實(shí)測,判定其防護(hù)效果。

5 監(jiān)測結(jié)果

5.1 防治責(zé)任范圍動態(tài)監(jiān)測結(jié)果

工程建設(shè)過程中考慮到運(yùn)煤便利,設(shè)運(yùn)煤車站一處,占地 3.52 hm2,為永久占地;棄土場由于棄土被利用,故棄土場不存在,占地減為零;棄渣場占地由原來的 1.97 hm2增加為 2.34 hm2;矸石場地址發(fā)生了變更,面積由原來的 5.02 hm2增加到31.82 hm2。由于以上建設(shè)項(xiàng)目內(nèi)容的調(diào)整及變更,上榆泉煤礦一期工程的防治責(zé)任范圍由原來的227.31 hm2調(diào)整為 246.43 hm2,其中,永久占地由原來的 39.16 hm2減少為 29.35 hm2,而臨時占地面積則由原來的 15.16 hm2增加為 42.04 hm2,項(xiàng)目建設(shè)區(qū)增加為 71.39 hm2,直接影響區(qū)增加為175.04 hm2。

5.2 棄土棄渣動態(tài)監(jiān)測結(jié)果

工程在設(shè)計(jì)中認(rèn)定的基建期土石方開挖量為80.04萬 m3,回填量為 5.24萬 m3,棄渣(土)量為74.80萬 m3。運(yùn)行期年棄矸石 15萬 m3。監(jiān)測結(jié)果顯示,施工期實(shí)際發(fā)生棄土棄渣量為 9.09萬 m3,比設(shè)計(jì)棄土棄渣量減少了 65.71萬 m3。

5.3 土壤流失量動態(tài)監(jiān)測結(jié)果

(1)工業(yè)場地永久建筑物及道路、場地已硬化,建筑指數(shù)為 0.86;廠區(qū)廣場已平整、綠化,綠化指數(shù)為 14%。其侵蝕量很小,可計(jì)為不流失面積。

(2)棄渣場防治區(qū)已布設(shè)攔渣工程,所有棄渣均堆放在棄渣場內(nèi),其流失量很小,可忽略不計(jì),但需要完善排渣工藝,增設(shè)植物措施。

(3)土方開挖區(qū),主要侵蝕方式為重力侵蝕和水力侵蝕。據(jù)對 1#攔渣壩左側(cè)取土開挖面實(shí)地調(diào)查,滑坡段長 5 m,最大高度 6.5 m,滑坡體積為211.6 m3。

為了準(zhǔn)確反映區(qū)域內(nèi)的土壤流失狀況,監(jiān)測時段內(nèi)選擇工業(yè)場地南面土質(zhì)開挖面和 1#攔渣壩左側(cè)土質(zhì)開挖面進(jìn)行面蝕調(diào)查。依據(jù)忻州市水土保持科學(xué)研究所在河曲曲峪試驗(yàn)場多年的觀察資料(觀測點(diǎn)距項(xiàng)目區(qū) 5 km),并根據(jù)監(jiān)測時段內(nèi)降雨資料分析,推算出調(diào)查區(qū)域 0.08 hm2面積的侵蝕量為85.32 t,土壤侵蝕模數(shù)為 8532.95 t/km2·a。對有野生植被和工程防護(hù)的開挖面 0.024 hm2的監(jiān)測結(jié)果,土壤侵蝕模數(shù)為 2100.25 t/km2·a。

5.4 水土保持防治措施監(jiān)測結(jié)果

水土保持工程措施包括 2座攔渣壩、1處擋渣墻,均保存完好,正常運(yùn)行。土地復(fù)墾面積共計(jì)7.54 hm2,其中 1#攔渣壩 0.68 hm2,2#攔渣壩0.94 hm2,矸石場 4.01 hm2,臨時施工場地1.91 hm2。

水土保持植物措施主要是廠區(qū)、開挖邊坡、公路、棄渣場等分區(qū)綠化,綠化方式以鋪草皮、栽植喬木、灌木及花卉為主,同時包括自然植被恢復(fù)。廠區(qū)完工后綠化面積 3.15 hm2,綠化系數(shù) 21.04%;防治責(zé)任范圍內(nèi)可恢復(fù)的植被面積為 15.50 hm2,其中建設(shè)區(qū) 14.97 hm2,直接影響區(qū) 0.53 hm2,實(shí)際恢復(fù)植被 11.69 hm2。

5.5 水土流失防治效果動態(tài)監(jiān)測結(jié)果

據(jù)監(jiān)測資料分析,上榆泉煤礦一期工程擾動土地整治率為 95.74%,土壤流失控制比達(dá)到 0.7,攔渣率達(dá)到 98.5%,水土流失治理度為 92.68%,植被恢復(fù)系數(shù) 75.42%,林草覆蓋率 22.35%。對照水土保持方案確定的防治目標(biāo),基本達(dá)到要求。