峨口鐵礦露天開采礦山水土保持措施探析

蔚云峰

（山西省水利水電勘測設(shè)計研究院，山西 太原 030024）

1 項目概況

峨口鐵礦位于代縣縣城東南28 km的山羊坪村一帶，是集采礦、選礦、球團為一體的聯(lián)合型企業(yè)。礦區(qū)面積4.6746 km2，生產(chǎn)規(guī)模750萬t/a。礦區(qū)以山羊坪背斜為界劃分為南、北兩區(qū)，南區(qū)分為南東、南西采場，北區(qū)分為北東、北西采場。根據(jù)礦體賦存情況，北東采場已于2012年閉坑；南東采場閉坑時間為2016年；北西采場閉坑時間為2020年；南西采場閉坑時間為2021年。采場巖石通過汽車運往跑馬嶺排土場，選礦尾礦通過汽車排往牛圈溝干堆場。

2 項目區(qū)自然狀況

礦區(qū)位于五臺山脈北麓的中高山區(qū)，屬土石山區(qū)。區(qū)內(nèi)地形切割劇烈，山勢陡峻，溝谷發(fā)育。項目區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫8.4℃；年平均降雨量442 mm，大多集中在6—9月；年平均蒸發(fā)量1770 mm；凍土深度1.2m左右；無霜期約160 d左右。受氣候、海拔、植被等因素影響，項目區(qū)土壤垂直分布比較單調(diào)，土壤主要為山地褐土，質(zhì)地松軟，抗蝕性差。表層土壤厚0.5～1.2m，有機質(zhì)含量低。

項目區(qū)屬暖溫帶夏綠闊葉林植被地帶，植被種類較多，林草覆蓋度約30%。土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主，兼有重力侵蝕。水力侵蝕主要發(fā)生在裸露的地表面，表現(xiàn)為面蝕和溝蝕。

3 水土流失原因分析

在礦山生產(chǎn)過程中，由于人為因素，原地表植被遭到破壞，地表大面積裸露，開挖表土、碎石隨處可見，大量廢土（石）渣排往排土場和尾礦庫。由于礦山采取粗放式開采，缺少必要的防護措施及排水系統(tǒng)，使裸露的地表、松散的堆積體易受雨水沖刷，產(chǎn)生水土流失，嚴(yán)重區(qū)域會造成滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

4 水土流失危害分析

4.1 土地資源破壞

由于開挖、占壓，破壞原有植被，改變了原地貌、土壤結(jié)構(gòu)和地面物質(zhì)組成，造成土地肥力的嚴(yán)重退化，從而導(dǎo)致土地生產(chǎn)力降低。同時，采礦擾動了原土層，使裸地面積增加，為濺蝕、面蝕、細(xì)溝侵蝕等創(chuàng)造了條件，進而造成了水土流失。

4.2 周邊環(huán)境影響

采礦破壞水土保持設(shè)施，對項目區(qū)生態(tài)環(huán)境造成影響。若長時間得不到治理，不僅影響礦山的正常生產(chǎn)，而且會影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的生命財產(chǎn)安全。同時在風(fēng)力的作用下，松散堆渣產(chǎn)生大量粉塵，影響周邊居民的生活質(zhì)量。

4.3 河道排洪影響

泥沙流入附近峨河，會造成河床抬高，河道淤積，影響河道行洪和蓄洪能力。

5 水土保持措施

5.1 采礦場防治措施

5.1.1 攔渣壩

在露天采場下游出口處設(shè)攔渣壩。攔渣壩采用透水性好的干砌石堆石壩，壩高3～6m，外坡坡比1∶2，內(nèi)坡坡比1∶3，頂寬3m，外壩腳布設(shè)貼坡式反濾體。

5.1.2 排洪設(shè)施

為防止降雨形成的洪水流入露天采坑，在北西采區(qū)修建導(dǎo)流堤和排洪洞攔截洪水。同時在露天坑底設(shè)儲水池，由水泵直接排至地表。導(dǎo)流堤采用重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu)，頂寬2.0m，內(nèi)外坡比均為1∶0.5。排洪隧洞采用圓拱直墻型式，鋼筋混凝土砌護，底寬3m，縱坡9‰，砌護厚度0.4m。導(dǎo)流堤、排洪隧洞每隔10m設(shè)置一條伸縮縫，縫寬20 mm，縫內(nèi)用瀝青木絲板、瀝青麻繩或其他彈性的防水材料填塞，外面用1∶2水泥砂漿填塞并抹平。

5.1.3 平整覆土

采礦結(jié)束后，平整露天采坑，對底部、各級臺階形成的平臺進行覆土封場。平整覆土采用機械為主、人工輔助的方式進行，覆土厚0.50m，之后恢復(fù)植被。

5.1.4 植物措施

在露天采場平臺及各級臺階覆土后采用灌草恢復(fù)植被；在邊坡坡腳處設(shè)置種植槽，種植攀爬性和適宜性較強的爬山虎，利用此類攀爬植物對坡體綠化。灌木選用紫穗槐，株行距1.5m×1.5m；草種選用披堿草，撒播方式，播種量20 kg/hm2；爬山虎采用條播方式，種植密度 0.3m×0.3m，播種量 15 kg/hm2。

5.2 排土場防治措施

5.2.1 擋渣墻

排土場下游采用漿砌石重力式擋渣墻進行攔擋。擋渣墻高4m，墻頂寬2m，外坡坡比1∶0.1，內(nèi)坡坡比1∶0.3，采用M7.5水泥砂漿砌石砌筑。為排除場內(nèi)滲水，在墻體上設(shè)置兩道15 cm×20 cm的矩形排水孔，且在上游墻面上設(shè)置反濾體。

5.2.2 排洪設(shè)施

為防止降水沖刷廢土石坡體，以及產(chǎn)生泥石流型水土流失，在排土場上游及周邊修建截洪溝；露采閉坑后，場內(nèi)采用截排水溝將匯水引入礦山排水系統(tǒng)。

排土場堆渣每一階段最終放坡治理，且堆渣每升高20m設(shè)一馬道平臺，平臺寬度10m，邊坡1∶1.5。沿外側(cè)坡面每隔30m設(shè)一條縱向排水溝，排水溝采用矩形斷面，底部設(shè)消能坎。馬道平臺內(nèi)側(cè)設(shè)馬道排水溝，與坡面縱向排水溝相接。

5.2.3 平整覆土

排土場堆存完畢后進行封場治理。采用推土機平整排土場頂面后，覆蓋一層厚度0.5m的表土。覆土后的坡度不大于1%，以免地面徑流沖刷表土。

5.2.4 邊坡防護

排土場外側(cè)坡面采用格狀框條護坡，網(wǎng)格尺寸2m×2m。框條內(nèi)覆土厚0.3m。

5.2.5 植物措施

排土場頂面、坡面栽植紫穗，其間撒播披堿草。紫穗槐株行距1.5m×1.5m，披堿草撒播量45 kg/hm2。草籽應(yīng)為無發(fā)霉變質(zhì)的當(dāng)年種籽。

5.2.6 管護措施

植物栽植后定期進行灌溉、施肥，對缺苗的區(qū)域及時補種，保證區(qū)域植被的成活率，盡可能快速恢復(fù)地表植被。樹木栽植當(dāng)年撫育2～3次，需苗木扶正，適當(dāng)培土，第2，3年各撫育1次，撫育面積需逐年擴大。

5.3 尾礦庫防治措施

5.3.1 攔渣壩

初期壩采用透水堆石壩，最大壩高75.0m，壩頂寬6m，外坡坡比1∶2，內(nèi)坡坡比1∶3。內(nèi)坡設(shè)置土工布反濾層，坡腳向庫內(nèi)鋪設(shè)排滲褥墊，褥墊層厚0.5m。壩外坡鋪設(shè)干砌塊石護坡。初期壩以上的子壩采用干堆工藝進行堆筑，尾礦堆積壩每上升10m高設(shè)一馬道平臺，平臺寬10m，堆積壩平均外坡比為1∶4。

5.3.2 排洪設(shè)施

為防止雨水沖毀壩坡，尾礦堆積壩與岸坡相交處設(shè)壩肩排水溝，馬道平臺修建永久性縱、橫向排水溝，同時在灘面道路一側(cè)修建排水溝，與壩肩排水溝相接。為方便管理、減少維修工程量，排水溝均采用梯形斷面、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。尾礦庫內(nèi)設(shè)3座溢水塔，內(nèi)徑2.5m，塔下接豎井和排洪隧洞，豎井內(nèi)徑2.0m，排洪隧洞斷面1.8m×2.0m。為盡快將庫內(nèi)的水排至壩外，尾礦庫布設(shè)排滲系統(tǒng)，包括垂直砂井、集水井和導(dǎo)水管，共布置砂井38個，集水井3個，水管19根。

5.3.3 覆土平整

初期壩以上壩坡坡角最大不超過19°，對形成的壩坡及馬道平臺進行覆土，厚度為50 cm，最終形成的灘面覆土厚度為50 cm。覆土后，采用人工和機械對覆土進行平整。壩坡、馬道平臺采用人工平整的方式，灘面采取機械平整的方式。

5.3.4 植物措施

堆積壩外坡、馬道平臺及灘面覆土后，撒播苜蓿和沙打旺，播種量20 kg/hm2。植被種植后前3年定期進行灌溉管護，死苗及時補植，盡快恢復(fù)植被。

6 建議

為保證礦山的正常生產(chǎn)，保護周邊生態(tài)環(huán)境，提出以下預(yù)防措施：一是應(yīng)設(shè)置綠化專職管理機構(gòu)，負(fù)責(zé)苗木、草地日常管理。二是礦石在運輸過程中采取遮蓋措施，防止沿途散溢，造成水土流失。三是加強對施工人員的水土保持法律法規(guī)宣傳教育。四是對實施的水土流失防治措施加強管護。五是加強邊坡的巡查、監(jiān)測，尤其在汛期，預(yù)防滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。排土場應(yīng)配備專人負(fù)責(zé)觀測和管理，發(fā)現(xiàn)情況及時采取有效措施處理。