靈石縣某煤礦工程中的水土保持生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

申 麗 霞

(長(zhǎng)治市屯留縣環(huán)境保護(hù)局，山西 長(zhǎng)治 046100)

靈石縣某煤礦工程中的水土保持生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)

申 麗 霞

(長(zhǎng)治市屯留縣環(huán)境保護(hù)局，山西 長(zhǎng)治 046100)

根據(jù)煤礦建設(shè)及開(kāi)采過(guò)程中水土流失、生態(tài)破壞的特征，對(duì)水土保持的目標(biāo)及水土流失進(jìn)行了預(yù)測(cè)分析，提出了相應(yīng)的水土保持及生態(tài)修復(fù)方案，使煤礦礦區(qū)水土流失、生態(tài)環(huán)境得到有效改善，從而優(yōu)化礦區(qū)整體生態(tài)環(huán)境。

煤礦，水土保持，水土流失，生態(tài)修復(fù)

0 引言

山西省是我國(guó)主要煤炭生產(chǎn)基地、能源大省，煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展成為山西省的支柱行業(yè)。但是在發(fā)展煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，煤礦的建設(shè)和開(kāi)采誘發(fā)一系列的區(qū)域環(huán)境生態(tài)問(wèn)題，如地表變形、地震塌陷、水土流失等自然災(zāi)害和區(qū)域生態(tài)環(huán)境破壞。因此針對(duì)煤礦建設(shè)和開(kāi)采過(guò)程中造成的生態(tài)環(huán)境破壞和水土流失進(jìn)行分析，提出相應(yīng)的修復(fù)治理措施[1]，對(duì)于改善山西省區(qū)域生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)山西省經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要的意義。

1 項(xiàng)目區(qū)自然概況

該煤礦位于太行山脈中段西側(cè)，東距靈石縣城直距20 km，井田地理坐標(biāo)：東經(jīng)111°29′14″～111°32′44″，北緯36°48′00″～36°49′13″。項(xiàng)目區(qū)屬黃土丘陵地貌，土壤侵蝕強(qiáng)度為中度侵蝕。根據(jù)《中國(guó)植被區(qū)劃圖》，礦區(qū)植被類型屬于暖溫帶落葉闊葉林區(qū)?？h境內(nèi)野生植物豐富，種類繁多，屬太行山植物群系，分為喬木、灌木、草類三種類型。項(xiàng)目區(qū)土壤隨地形呈規(guī)律性分布，土壤大部分屬于黃土質(zhì)山地褐土，此類土壤一般厚30 cm～150 cm。植被覆蓋度63.0%(林地32.46萬(wàn)畝，牧草地81萬(wàn)畝，總土地面積180.21萬(wàn)畝)。

井田位于溫帶季風(fēng)區(qū)，屬于大陸性半干旱季風(fēng)氣候。年平均氣溫10.9 ℃，不小于10 ℃的活動(dòng)積溫為2 789.5 ℃。年平均降水量571.85 mm，降水多集中在6月～9月四個(gè)月。年最大蒸發(fā)量為2 285.1 mm。年平均濕度6.55毫巴～9.15毫巴。封凍日期為每年的10月下旬至次年的3月上旬，最大凍土深度0.93 m。無(wú)霜期159 d。年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng)，年平均風(fēng)速1.8 m/s。

井田屬汾河水系，井田內(nèi)沖溝發(fā)育，雨季有洪水排泄，流向大體由東南向西北，暴雨時(shí)洪流順溝向西北流入汾河。井田內(nèi)沒(méi)有常年性河流。

2 工程概況

2.1 工程建設(shè)內(nèi)容

本項(xiàng)目組成包括：工業(yè)場(chǎng)地、風(fēng)井場(chǎng)地、爆破材料庫(kù)、場(chǎng)外道路、輸電線路、供水管線、棄渣場(chǎng)。

1)工業(yè)場(chǎng)地。

工業(yè)場(chǎng)地平面布置主生產(chǎn)區(qū)、輔助生產(chǎn)區(qū)、行政辦公區(qū)。工業(yè)場(chǎng)地占地面積5.0 hm2。

2)風(fēng)井場(chǎng)地。

風(fēng)井場(chǎng)地位于工業(yè)場(chǎng)地北側(cè)約1 km處，布置有風(fēng)機(jī)房；安全出口；配電室等建、構(gòu)筑物，占地面積0.5 hm2。

3)爆破材料庫(kù)。

爆破材料庫(kù)場(chǎng)地位于礦井工業(yè)場(chǎng)地東側(cè)的山溝里，占地面積0.4 hm2，其中雷管庫(kù)與爆破材料庫(kù)分別單獨(dú)設(shè)置且均為磚混結(jié)構(gòu)。

4)場(chǎng)外道路。

場(chǎng)外道路包括：進(jìn)場(chǎng)道路、風(fēng)井道路、爆破材料庫(kù)道路，運(yùn)渣道路，總占地共2.66 hm2。

進(jìn)場(chǎng)道路：該礦現(xiàn)有進(jìn)場(chǎng)簡(jiǎn)易公路連接工業(yè)場(chǎng)地，該公路進(jìn)行拓寬改造后完全可以滿足本礦煤炭外運(yùn)要求，該公路設(shè)計(jì)按平原微丘三級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行改造，路基寬9.0 m，路面寬7.0 m，最小圓曲線半徑30 m，最大縱坡4.0%，設(shè)計(jì)荷載公路Ⅱ級(jí)，全長(zhǎng)約1 300 m?？紤]兩側(cè)綠化排水各2 m，占地面積1.69 hm2。

風(fēng)井道路：風(fēng)井場(chǎng)地東側(cè)有一條鄉(xiāng)鎮(zhèn)公路通過(guò)，風(fēng)井公路由風(fēng)井場(chǎng)地入口與該公路相接，線路全長(zhǎng)約130 m，路面寬3.5 m，路基寬5.0 m，泥結(jié)碎石路面?？紤]兩側(cè)綠化排水各2 m，占地面積0.12 hm2。

爆破材料庫(kù)道路：由礦井工業(yè)場(chǎng)地接入，線路全長(zhǎng)400 m，按山嶺重丘四級(jí)公路設(shè)計(jì)，路面寬3.5 m，路基寬4.5 m，為泥結(jié)碎石路面。考慮兩側(cè)綠化排水各2 m，占地面積0.34 hm2。

運(yùn)渣道路：由礦井工業(yè)場(chǎng)地接入，線路全長(zhǎng)600 m，按山嶺重丘四級(jí)公路設(shè)計(jì)，路面寬3.5 m，路基寬4.5 m，為泥結(jié)碎石路面。考慮兩側(cè)綠化排水各2 m，占地面積0.51 hm2。

5)輸電線路。

礦井采用10 kV雙回路供電，一回引自段純35 kV變電站10 kV側(cè)，供電線路采用LGJ-240架空線路，供電距離3.5 km，一回引自弓家莊110 kV變電站，供電線路采用LGJ-240架空線路，供電距離4.5 km。兩回電源線路，當(dāng)一回發(fā)生故障停止供電，另一回路可擔(dān)負(fù)礦井全部負(fù)荷用電。兩回電源線上都不得分接任何負(fù)荷。

輸電線路占地包括塔基永久占地、架線過(guò)程所需的施工臨建、牽張場(chǎng)、堆場(chǎng)、施工道路等，占地面積為2.4 hm2，其中永久占地0.02 hm2，臨時(shí)占地2.38 hm2。

6)棄渣場(chǎng)。

棄渣場(chǎng)位于工業(yè)場(chǎng)地北側(cè)約600 m處的一條自然荒溝，該溝道為“U”形溝道，溝長(zhǎng)約300 m，寬約100 m，深約50 m，棄渣場(chǎng)溝口以上匯流面積為0.02 km2，棄渣場(chǎng)占地面積1.00 hm2。

2.2 土石方量

1)建設(shè)期間土石方。項(xiàng)目建設(shè)期開(kāi)挖10.76萬(wàn)m3，回填7.78萬(wàn)m3，棄方2.98萬(wàn)m3，建設(shè)期內(nèi)產(chǎn)生的建筑垃圾0.3萬(wàn)m3，棄于棄渣場(chǎng)。2)運(yùn)行期排矸量和廢渣。運(yùn)行期產(chǎn)生矸石量6萬(wàn)t/年(3.33萬(wàn)m3/年)，方案服務(wù)年內(nèi)共19.67萬(wàn)m3，全部運(yùn)至新型墻體材料有限公司綜合利用。運(yùn)行期鍋爐爐渣共0.09萬(wàn)m3，全部棄于棄渣場(chǎng)。

2.3 工程占地

本工程總占地面積為12.00 hm2，其中永久占地為8.58 hm2，臨時(shí)占地為3.42 hm2。從占地類型上分：其他草地5.73 hm2，建設(shè)用地6.27 hm2。

3 防治目標(biāo)及水土流失預(yù)測(cè)

3.1 防治目標(biāo)

根據(jù)《山西省人民政府關(guān)于劃分水土流失重點(diǎn)防治區(qū)通告》(晉政發(fā)[1998]42號(hào))，本項(xiàng)目屬于山西省水土流失重點(diǎn)預(yù)防保護(hù)區(qū)，因此本項(xiàng)目執(zhí)行建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)SL 190-2007土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，項(xiàng)目區(qū)屬于土石山區(qū)，區(qū)域內(nèi)土壤侵蝕模數(shù)容許值為200 t/(km2·年)。

3.2 水土流失預(yù)測(cè)

1)煤礦建設(shè)工程施工期間擾動(dòng)地表、破壞植被面積為11.96 hm2；損壞水土保持設(shè)施面積為5.73 hm2。

2)本工程原地表土壤流失量28 396 t，擾動(dòng)后土壤流失量為70 073 t，新增土壤流失量為41 677.6 t。

建設(shè)期擾動(dòng)地表土壤流失量為501.2 t，其中原地表土壤流失量為217.56 t，新增土壤流失為283.6 t。

自然恢復(fù)期擾動(dòng)地表土壤流失量為1 241.9 t，其中原地表土壤流失量為846.0 t，新增土壤流失為395.9 t。

運(yùn)行期擾動(dòng)地表土壤流失量為68 330 t，其中原地表土壤流失量為27 332 t，新增土壤流失量為40 998 t。

運(yùn)行期水土流失量大主要是由于沉陷區(qū)的面積大，加之?dāng)_動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)。建設(shè)期水土流失總量雖小，但是單位面積單位時(shí)間造成的水土流失量大，因此建設(shè)期是重點(diǎn)防治時(shí)段。本方案重點(diǎn)防治區(qū)域?yàn)闂壴鼒?chǎng)，棄渣場(chǎng)單位面積單位時(shí)間水土流失增量最大，其次分別為工業(yè)場(chǎng)地、場(chǎng)外道路和輸電線路。

3)可能造成的水土流失危害預(yù)測(cè)。

可能造成的水土流失危害主要表現(xiàn)在地表沉陷和水資源的破壞。

4)工程建設(shè)可能造成如下危害：工程建設(shè)過(guò)程中將破壞原生地貌和植被，打破原有土體的穩(wěn)定，形成裸露疏松的表土，加劇水土流失。工程建設(shè)過(guò)程中造成的松散物較多，遇到暴雨極易引發(fā)強(qiáng)烈侵蝕；棄渣場(chǎng)由于堆棄量大，松散堆積，在暴雨沖刷作用下，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的水土流失度。

4 水土保持措施體系及主要工程量

項(xiàng)目水土流失防治分區(qū)包括工業(yè)場(chǎng)地、風(fēng)井場(chǎng)地、爆破材料庫(kù)、場(chǎng)外道路、輸電線路、棄渣場(chǎng)、廢棄場(chǎng)地和采空沉陷區(qū)。

4.1 工業(yè)場(chǎng)地防治區(qū)

1)工程措施。

排水溝：主體已設(shè)計(jì)排水溝，長(zhǎng)度465 m，矩形斷面，尺寸為0.4 m×0.4 m。

2)植物措施。

主體設(shè)計(jì)考慮工業(yè)場(chǎng)地圍墻內(nèi)的空閑處、道路兩側(cè)等進(jìn)行綠化美化，綠化面積1.25 hm2，綠化系數(shù)25%。

3)臨時(shí)防護(hù)措施。

綜合分析場(chǎng)地地形條件、場(chǎng)地布置、主體已設(shè)計(jì)和實(shí)施的措施，本方案新增臨時(shí)措施主要針對(duì)臨時(shí)堆土(料)的苫蓋，初估需防護(hù)網(wǎng)4 000 m2。

4.2 風(fēng)井場(chǎng)地防治區(qū)

1)工程措施。

排水溝：主體已設(shè)計(jì)排水溝，長(zhǎng)度235 m，矩形斷面，尺寸為0.4 m×0.4 m。

2)植物措施。

主體設(shè)計(jì)未考慮綠化，本方案新增在工業(yè)場(chǎng)地圍墻內(nèi)的空閑處、道路兩側(cè)等進(jìn)行植草綠化，草籽選用無(wú)芒雀麥，綠化面積0.125 hm2，草綠化系數(shù)25%。

3)臨時(shí)防護(hù)措施。

綜合分析場(chǎng)地地形條件、場(chǎng)地布置、主體已設(shè)計(jì)和實(shí)施的措施，新增臨時(shí)措施主要針對(duì)臨時(shí)堆土(料)的苫蓋，初估需防護(hù)網(wǎng)1 000 m2。

4.3 爆破材料庫(kù)防治區(qū)

工程措施：本方案新增漿砌石排水溝280 m。

4.4 場(chǎng)外道路防治區(qū)

場(chǎng)外道路包括改造道路(進(jìn)場(chǎng)道路)、風(fēng)井道路、運(yùn)渣道路和爆破材料庫(kù)道路，主體工程只對(duì)路面進(jìn)行設(shè)計(jì)，未對(duì)道路進(jìn)行排水及綠化設(shè)計(jì)，本方案根據(jù)道路功能新增以下措施：

1)工程措施。

進(jìn)場(chǎng)道路、風(fēng)井道路、爆破材料庫(kù)道路和運(yùn)渣道路設(shè)排水溝共長(zhǎng)4 860 m。

2)植物措施。

進(jìn)場(chǎng)道路、風(fēng)井道路、爆破材料庫(kù)和運(yùn)渣道路兩側(cè)種植側(cè)柏4 860 m，撒播無(wú)芒雀麥0.49 hm2。

4.5 輸電線路防治區(qū)

1)工程措施。

在施工結(jié)束后對(duì)臨時(shí)占用地進(jìn)行土地平整，土地平整面積為2.38 hm2。

2)植物措施。

土地平整后，對(duì)占用其他草地覆土后采取植草方式恢復(fù)植被，草籽采用無(wú)芒雀麥，植草面積共為2.38 hm2。

4.6 棄渣場(chǎng)防治區(qū)

1)工程措施。

棄渣場(chǎng)工程措施包括攔擋工程、排水工程、邊坡防護(hù)工程、土地平整。

攔擋工程：在棄渣場(chǎng)溝口修建重力式漿砌石擋渣墻，擋墻長(zhǎng)30 m。

排水工程：棄渣場(chǎng)最終堆渣高程處布置截洪溝，棄渣場(chǎng)的邊坡與溝道岸坡結(jié)合處布設(shè)岸坡截洪溝，馬道內(nèi)側(cè)布設(shè)橫向排水溝。截洪溝與橫向截水溝相互連接，經(jīng)過(guò)海漫消能后自然排放至下游溝道。

邊坡防護(hù)工程：當(dāng)堆渣至擋渣墻墻頂高程0.5 m，先設(shè)置馬道然后再覆土綠化，并設(shè)置排水溝，進(jìn)行削坡開(kāi)級(jí)，坡比1∶3，每堆高5 m設(shè)馬道；坡面采用植物措施護(hù)坡。

土地平整：當(dāng)矸石堆置到最終高程時(shí)，對(duì)棄渣場(chǎng)頂部覆土后進(jìn)行土地平整。

2)植物措施。

在邊坡上種植紫穗槐和無(wú)芒雀麥；當(dāng)棄渣堆置到最終高程時(shí)采用刺槐與無(wú)芒雀麥混交的方式對(duì)頂部進(jìn)行植被恢復(fù)。

4.7 廢棄場(chǎng)地防治區(qū)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)查勘，關(guān)閉的工業(yè)場(chǎng)地已平整覆土，還需采取植草方式恢復(fù)植被，草籽采用無(wú)芒雀麥，植草面積共為0.05 hm2。

4.8 沉陷區(qū)防治區(qū)

本礦井開(kāi)采沉陷區(qū)內(nèi)破壞土地的類型為采煤引起的沉陷和壓占兩個(gè)類型。對(duì)首采沉陷區(qū)主要是采取預(yù)留保安煤柱、專人巡查、裂縫填充、地面整治、補(bǔ)償和礦山生態(tài)恢復(fù)等措施。

表1 水土保持工程量

4.9 新增工程量

1)工程措施。工程措施包括攔擋工程、防洪排水工程、土地平整工程等。工程量為：土方開(kāi)挖9 184 m3，土方回填1 345 m3，漿砌石4 439 m3，干砌石11 m3，碎石墊層56 m3，土地平整3.18 hm2。

2)植物措施。包括場(chǎng)外道路的行道樹(shù)綠化和輸電線路的植被恢復(fù)措施。工程量為：側(cè)柏1 655株，無(wú)芒雀麥113.92 kg。

3)臨時(shí)防護(hù)措施。臨時(shí)防護(hù)措施均為建設(shè)期措施，包括編織袋堰體方填筑、拆遷，防護(hù)網(wǎng)苫蓋等。工程量為：編織袋堰體方填筑26 m3，編織袋堰體方拆除26 m3，防護(hù)網(wǎng)苫蓋5 100 m2。

4.10 水土保持工程量

項(xiàng)目水土保持工程量見(jiàn)表1。

5 結(jié)語(yǔ)

本項(xiàng)目依據(jù)煤礦建設(shè)與開(kāi)發(fā)過(guò)程中的生態(tài)破壞與水土流失的特征，分析了建設(shè)過(guò)程及運(yùn)行過(guò)程可能產(chǎn)生的水土流失及生態(tài)破壞，提出相應(yīng)的水土保持及生態(tài)修復(fù)措施，堅(jiān)持生態(tài)治理和煤礦經(jīng)濟(jì)發(fā)展同時(shí)實(shí)施，有效治理礦區(qū)的水土保持和環(huán)境生態(tài)破壞，形成良好的礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)煤礦區(qū)域整體的生態(tài)環(huán)境改善和優(yōu)化，保持煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

[1] 王嬌雯.淺談煤礦開(kāi)采區(qū)的水土流失與防治[J].污染防治技術(shù)，2010,23(5):49-51.

Thedesignofsoil&waterconservationandecologicalrehabilitationforacoalmineofLingshicounty

SHENLi-xia

(ChangzhiTunliuCountryEnvironmentalProtectionBureau,Changzhi046100,China)

According to the characteristic of soil erosion and ecological damage of coal constuction and explitation, forecasted and analyzed the target and soil and water erosion conservation, the corresponding measures of water conservation and rehabilitation was designed. The results is that the soil erosion and ecological environment in coal mine region can be effectively controlled and the ecological environment may be improved.

coal mine, water conservation, soil erosion, ecological rehabilitation

1009-6825(2014)33-0194-03

2014-09-11

申麗霞(1976- )，女，工程師

X171.4

：A