金屬礦工程水土流失特點與防治

張　嫄，李永冠

(陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001)

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金屬礦工程水土流失特點與防治

張嫄，李永冠

(陜西省水利電力勘測設計研究院，陜西 西安 710001)

金屬礦工程多位于山區(qū)，根據其開采方式不同，造成水土流失的特點也不盡相同。金屬礦工程造成的水土流失不僅發(fā)生在施工道路等基建設施的建設階段，也發(fā)生在工程投產運行后，尤其是尾礦庫、廢石場等。通過調查類比預測，對金屬礦工程的水土流失特點進行分析，并針對這些特點提出分區(qū)防治、針對易產生水土流失的施工道路、廢石場、尾礦庫等應合理選址，并采取工程措施、臨時措施、植物措施相結合的防治策略。

金屬礦；水土流失；水土保持

金屬礦工程多位于山區(qū)，山高坡陡，巖石破碎，土層瘠薄，為土壤侵蝕提供了大量松散物質。礦山開采、廢石堆放等活動易擾動地貌，破壞植被，使土壤侵蝕加速，水土流失嚴重，生態(tài)環(huán)境惡化，若遇雨季洪期，不僅造成大量水土流失，還會形成山洪和泥石流，威脅下游人民群眾生命財產安全。因此，金屬礦開采過程中的水土保持工作極其重要。

1　金屬礦工程水土流失特點

1.1金屬礦的類型及水土流失重點區(qū)域

按照金屬礦的開采方式，可以將其分為露天開采和地下開采(硐采)。兩種類型的金屬礦工程占地組成及水土流失重點區(qū)域見下表1。

表1　不同類型的金屬礦工程占地組成

金屬礦露天開采工程是各行業(yè)中單項工程土石方挖填量最大的項目，對生態(tài)環(huán)境最嚴重、最直接的影響是對表層土剝離和廢石排棄對土地的占用和破壞[1]，在露天開采過程中，將覆蓋于礦石上部的巖土全部剝離排棄，形成大型的人工開挖損壞和回填堆積地貌，從而導致礦區(qū)土地資源和生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴重破壞。金屬礦露天開采工程建設過程中造成的水土流失主要發(fā)生在露天采場、廢石場、尾礦庫、運輸道路、工業(yè)場地、公用工程等。

金屬礦地下開采工程主要是通過平峒、斜井等對地下資源進行挖掘，相對于露天開采工程，占用的土地較少，基建期土石方挖填量和生產期排放廢石量均較露天開采少，但地下開采會形成大量的中空區(qū)，易引發(fā)地面的沉降和塌陷。根據經驗，金屬礦開采形成的塌陷區(qū)面積小于煤礦，一般是礦區(qū)范圍的110%～120%[2]。地表塌陷造成地下水位下降、土壤干化、植物生境變化等，都會降低土地的水土保持功能，影響當地群眾生產生活。

1.2建設期施工道路造成的水土流失

金屬礦工程多地處山區(qū)，運輸道路等基礎設施的修建過程中不可避免的占用土地、破壞植被，對土石方進行開挖、調運、回填，尤其是對道路施工作業(yè)帶附近的土地進行擾動，臨時調運的土石方臨時堆放時破壞植被土壤，易形成大面積的水土流失，且在運輸道路修建完成后，會形成裸露的開挖邊坡，易造成水土流失，需要得到足夠重視。

1.3運行期廢石場、尾礦庫造成的水土流失

金屬礦工程通常為采、選一體的生產建設類項目，不同于一般的水利工程等建設項目，金屬礦工程的水土流失不僅僅發(fā)生在施工建設階段(即基建期)，在其建設完畢，試運行及運行階段仍會產生水土流失。金屬礦工程生產運行時間較長，導致該類工程用地不僅在建設期產生水土流失，在生產運行期由于大量尾礦、廢石的排放與堆存，更容易產生大量的水土流失。廢石場、尾礦庫造成的水土流失主要來自以下幾個方面：

(1)金屬礦基建工程及生產過程中將會產生大量廢石棄渣及尾礦，須設置專門的廢石場和尾礦庫進行堆存，隨著金屬礦工程建成投產，排土棄渣量增大，占用的土地面積增大，擾動的土地和植被面積較大。

(2)廢石場、尾礦庫形成的堆體較為松散，若在雨季洪期滑塌進入下游河道，淤積河道，影響河道行洪，威脅下游人民群眾安全。

(3)尾礦庫內堆積的尾礦渣，或是以礦漿形式由選礦廠排出，或是以干沙狀態(tài)排出，多含有有毒物質，且在尾礦庫堆積壩后形成干灘后，粒徑較小，極易形成風蝕。

(4)尾礦庫堆積壩多由廢礦渣堆積而成，堆積物礦物成分復雜，植物難以生長，在降雨條件下易產生水土流失，嚴重破壞當地生態(tài)環(huán)境，威脅下游安全[3]。

1.4金屬礦開采易引起地質災害

無論是露天開采還是地下開采，都將不可避免的擾動深層土壤和基巖，易導致地下水儲水層破壞，破壞地下水的水力聯系，造成地下水漏失，引起地下水位的下降，造成區(qū)域土壤干化、植物生境變化等，降低土地的水土保持功能。地下開采還會引起地表沉陷，采礦過程中的開挖、爆破、搬運等對自然地貌的再塑活動易使地表局部巖體發(fā)生位移、塌陷，形成大面積地表陷落和山體崩塌隱患，尤其在雨季洪期，易形成滑坡、泥石流等自然災害。

2　金屬礦工程水土流失防治措施

(1)針對不同類型的金屬礦工程，合理分區(qū)，對水土流失重點區(qū)域重點治理。根據外業(yè)調查(勘測)結果，在確定的水土流失防治責任范圍內，依據主體工程布局、施工擾動特點、建設時序、地貌特征、自然屬性、水土流失影響因素等劃分水土流失防止分區(qū)，并有重點的對各分區(qū)進行防治措施布設。例如在采礦工業(yè)場地、選礦廠，防治措施應以護坡和場地排水設施為主，防止人工邊坡崩塌造成地質災害，防止雨季沖刷造成更多的水土流失，并應輔以滯塵植物，減輕粉塵、揚塵影響。在生產生活區(qū)，考慮到其休憩娛樂功能，防治措施應以綠化、美化的植物措施為主，并在主體工程設計的基礎上，適當增補排水溝、沉砂池等排水設施。在給排水管線、供熱管線等公用工程區(qū)，應重點考慮施工建設中的臨時措施，如分層取土、分層回填、表土妥善保存等，還應重點考慮臨時占地的植物恢復措施。

(2)從水土保持角度對廢石場、尾礦庫的選址進行評價，并對廢石場采取攔擋、排水等工程措施，并對尾礦庫合理布設水保措施。針對主體設計所需設置的廢石場、尾礦庫進行合理選址，或者按照《開發(fā)建設項目水土保持技術規(guī)范》，針對主體設計所確定的場址進行選址合理性分析和評價，對于不符合水保要求的選址，提出新場址或意見[4]。

針對尾礦庫，主體設計一般已進行尾礦庫的攔擋、排水設計，從水土保持角度，應分析選址、排水措施的可行性，并對其施工時序、施工時間等作以合理安排?？紤]到尾礦庫礦渣堆體成分復雜，應提出分區(qū)剝離表土、分區(qū)妥善堆存表土、分區(qū)回覆表土進行綠化等水土流失防治措施，對壩坡采取植物護坡、在周邊設置防風林帶，并在干灘區(qū)回覆表土進行改造，并輔以植物措施綠化，增加林草覆蓋率。

(3)道路施工時進行臨時擋護，道路施工結束后對其邊坡及路邊進行綠化。金屬礦工程地處山區(qū)，為了預防和減少其施工道路路基開挖時大量土方滑落至下邊坡，壓蓋植被造成水土流失，設計在路基下邊坡布設臨時土埂予以攔擋。臨時土埂可利用路基開挖土石方堆筑，最好利用石方干砌，其堆砌斷面為：頂寬0.5m，埂高1.5m。埂外坡比1：0.5，內坡比1：0.3。對于施工道路開挖后形成的開挖裸露邊坡，可采用攀爬植物進行綠化，

(4)植物措施和工程措施相結合，進行邊坡防護。對于礦山開采形成的各類邊坡，因各種因素極易失衡產生滑坡、崩塌，應采取工程措施和植物措施相結合的方法，進行邊坡防護。目前針對于礦山邊坡防治，可以采取掛網植被混凝土技術、高次團粒噴播等技術等。掛網植被混凝土技術采用掛網加筋結合土壤基材與種子導入方式，建成的植被及含水泥添加物，適用于各類型無潛在地質隱患的硬質邊坡，以及坡度大于45°的高陡邊坡進行淺層防護與植被恢復重建。高次團粒技術是一種新型水土流失治理技術，主要針對各種高陡巖石邊坡、砼邊坡、水土流失區(qū)域和立地條件惡劣的地域，采用經特殊生產工藝制成的客土材料，加入植物的種子，并添加許多必要的其他材料，采用機械噴播或人工作業(yè)的方式制成最適于植物生長的特殊土壤培養(yǎng)基，快速形成自然的植物群落。這兩種方法對于后期管護要求較高，后期管護費用較高。

3　結語

針對金屬礦工程產生水土流失時間長、水土流失量大的特點，在開展金屬礦水土保持工作時，應充分考慮項目特點、地貌、氣象等因素，在金屬礦企業(yè)的經濟承受能力范圍內，做到水土保持工程措施、植物措施、臨時措施相配套，將礦山開發(fā)與生態(tài)重建相結合，兼顧生態(tài)效益與經濟效益，走可持續(xù)發(fā)展道路。

[1]張先明，王云璋，張耀閣.金屬礦工程水土保持準入條件.中國水土保持科學.2010.6，8(3)：83-87.

[2]姜德文.開發(fā)建設項目水土保持損益分析研究.中國水利水電出版社.2008.

[3]王若龍，張旭.本溪市南芬選礦廠尾礦庫水土保持方案的編制.水利發(fā)展研究.2002，2(8)：27-32.

[4]康玲玲，董飛飛，劉小強，等.采礦工程用地水土保持方案編制的幾個問題.中國水土保持科學.2012.6，10(3)，115-119.

2016-02-22

張嫄(1984-)，女，陜西寶雞人，工程師，主要從事水土保持、環(huán)境影響評價工作。

S157.1

B

1004-1184(2016)04-0098-02