大海則煤礦建設(shè)水土流失預(yù)測及水土保護方案探析

趙小虎

大海則煤礦建設(shè)水土流失預(yù)測及水土保護方案探析

趙小虎

（陜西省合陽縣水土保持工作站，陜西合陽715399）

大海則煤礦為新建大型煤炭工程，工程建設(shè)必將對當(dāng)?shù)厮临Y源造成一定破壞。采用數(shù)字模型法、類比分析法和資料調(diào)查法相結(jié)合的方法進行預(yù)測，結(jié)果認為:工程建設(shè)可能造成水土流失量為3.02萬t，新增水土流失量為1.2萬t，提出工業(yè)廠區(qū)內(nèi)外都要采取工程、植物和臨時防護具體措施，可大大降低工程建設(shè)帶來的水土流失危害，履行治理水土流失的法定義務(wù)。

煤礦建設(shè)；水土流失；水土保持；防治方案

1 概況

大海則煤礦位于陜西省合陽縣，系新建大型煤炭工程，面積為277.95 km2；礦井設(shè)計生產(chǎn)能力15.00 Mt/a，并配套建設(shè)年生產(chǎn)能力為15.00 Mt/a的選煤廠。工程建設(shè)內(nèi)容包括工業(yè)場地（含礦井工業(yè)場地和選煤廠工業(yè)場地）、場外道路（進場道路、材料運輸?shù)缆?、選煤廠道路、排矸道路），總占地面積159.74 hm2。區(qū)內(nèi)土壤類型以風(fēng)沙土和潮土為主，風(fēng)沙土結(jié)構(gòu)松散，土粒維持性差，植被類型屬干旱草原植被，以沙生灌草植被為主，林草覆蓋率為25%。

2 水土流失預(yù)測

大海則煤礦建設(shè)必將對當(dāng)?shù)厮临Y源造成一定的破壞，其產(chǎn)生的水土流失量按施工準備期、施工期、自然恢復(fù)期三個時段進行預(yù)測。建設(shè)期為72個月；自然恢復(fù)期根據(jù)項目區(qū)的自然條件，按3年計。

2．1調(diào)查、預(yù)測方法

主要采取數(shù)學(xué)模型法、類比分析法和資料調(diào)查法相結(jié)合的方法進行調(diào)查及預(yù)測。擾動原地貌、損壞土地和植被面積的預(yù)測方法，依據(jù)主體工程設(shè)計文件，以主體工程的征用、占用地資料為準，結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果確定。棄土、棄渣量預(yù)測，通過查閱本工程設(shè)計技術(shù)資料及綜合分析，結(jié)合實地查勘，推算出棄土、棄石、棄渣量。水土流失量可按下式計算：

新增水土流失量可按下式計算：

式中：W為水土流失量，t；△W為新增水土流失量，t；i為預(yù)測單元，1，2，3，……，n；k為預(yù)測時段，1，2，3，指施工準備期、施工期和自然恢復(fù)期；Fi為第i個預(yù)測單元的面積，km2；Mik為擾動后不同預(yù)測單元不同時段的土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a；△Mik為不同單元各時段新增土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a；Mi0為擾動前不同預(yù)測單元土壤侵蝕模數(shù)，t/km2·a；Tik為預(yù)測時段，a。

預(yù)測內(nèi)容包括：項目建設(shè)新增水土流失對土地資源的破壞和影響，項目建設(shè)對周邊生態(tài)環(huán)境的影響等。

2.2 水土流失預(yù)測成果

大海則煤礦建設(shè)期水土流失面積按擾動土地面積計算，自然恢復(fù)期水土流失面積在扣除因建筑物占壓、硬化的面積后，按實際的裸露面積計算。通過對工程施工期（含施工準備期）水土流失因素分析，確定建設(shè)期各施工區(qū)在建設(shè)過程中引發(fā)水土流失總面積159.74 hm2；自然恢復(fù)期，除井巷掘進外，地面其它建設(shè)工程全部完工，工業(yè)場區(qū)大部分地段被廠房和各種設(shè)施覆蓋或硬化，不產(chǎn)生水土流失；只有植物措施恢復(fù)區(qū)由于植被尚未完全恢復(fù)仍存在一定的水土流失，其植被可綠化面積為54.79 hm2。經(jīng)過分析計算統(tǒng)計，大海則煤礦建設(shè)可能造成的地表擾動后水土流失量為30216.20 t，新增水土流失量為11119.92 t。各防治區(qū)區(qū)不同階段水土流失量見表1。

2.3 水土流失危害分析與評價

工業(yè)場地、場外道路等建設(shè)會占用、損壞地表植被，破壞其具有的水土保持功能，使土壤侵蝕模數(shù)增大，從而加重礦區(qū)水土流失，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成不良的影響。主要表現(xiàn)在：一是損壞水土保持設(shè)施，降低水土保持功能。工程建設(shè)與開采過程中將占用或影響土地，對原地表植被、土壤結(jié)構(gòu)及其具有的水土保持功能構(gòu)成破壞，降低原地表水土保持功能，使土壤養(yǎng)分流失、土地生產(chǎn)力下降。二是工程建設(shè)改變了原地面形態(tài)，土層松動變散，土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。三是降低礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。首先是疏干水的排放，加速了水循環(huán)中的排泄速度，使礦區(qū)地下水位降低，空氣濕度降低；其次是生產(chǎn)建設(shè)占地、沉陷區(qū)的形成直接影響周邊范圍內(nèi)的植被生長；第三是礦區(qū)人口數(shù)量的增加，對礦區(qū)內(nèi)具有水土保持功能的林草地干擾強度增大。

3 水土流失防治措施

3.1 水土流失防治目標(biāo)

大海則煤礦水土流失防治一是對項目建設(shè)區(qū)新增水土流失的防治，二還要兼顧項目區(qū)原有水土流失的治理。通過工程措施、植物措施和臨時措施，使項目區(qū)原有水土流失得到基本治理；擾動土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率等6項指標(biāo)，必須達到國家規(guī)定的量化標(biāo)準。

3.2 工業(yè)場區(qū)防治措施

3.2.1 工程措施

在礦井工業(yè)場區(qū)西側(cè)及南側(cè)開挖邊坡設(shè)置了M7.5漿砌石護坡，護坡長度410 m、護砌厚度0.3 m，可有效防止坡面徑流沖刷。為了防止場地內(nèi)澇，根據(jù)地形沿場內(nèi)道路兩側(cè)及開挖坡腳設(shè)置排水溝，排水溝采用M7.5漿砌片石矩形斷面，斷面0.5 m×0.5 m，平均砌厚0.3 m。設(shè)置長度3000 m，其中礦井工業(yè)場地內(nèi)設(shè)置排水溝1830 m，選煤廠工業(yè)場地內(nèi)設(shè)置排水溝1170 m。項目區(qū)多以北風(fēng)和西北風(fēng)為主，沙障與主風(fēng)向垂直布設(shè)，采用柴草、活性沙生植物（沙蒿）的枝莖或其他材料，沙障在地面呈方格狀（網(wǎng)絡(luò)狀）分布，沙障間距1 m× 1 m。將柴草、活性沙生植物的枝莖按0.7 m～1.0 m切好，順設(shè)計沙障施工網(wǎng)格線均勻放置在線上，草的方向與施工線正交。用腳在柴草或活性沙生植物的枝莖中部用力踩壓，柴草進入沙內(nèi)0.15 m～0.20 m，露出地面0.2 m～0.3 m，用手扶正，基部培沙。本項目區(qū)共設(shè)置沙障11.59 km，其中礦井工業(yè)場地沙障5.75 km，選煤廠工業(yè)場地沙障5.84 km。

表1 各防治分區(qū)不同階段水土流失量匯總表

3.2.2 植物措施

工業(yè)場地植物措施防治面積為6.33 hm2，綠化率僅占工業(yè)場地全部面積14.9%。按礦井場區(qū)綠化要求，場區(qū)綠化率不應(yīng)小于20%。按工業(yè)場地面積核算，場區(qū)綠化應(yīng)保證在9.1 hm2?？稍龃蠊I(yè)場地綠化面積的主要區(qū)域為圍墻內(nèi)外防護林帶，圍墻周圍以根深葉茂的喬木為主，以起到擋風(fēng)防塵，隔音美化的效果，喬木選擇新疆楊、圓柏，灌木選用紫薇、紫穗槐、榆葉梅。

3.2.3 臨時防護措施

在臨時堆料場及容易發(fā)生水土流失的施工地段應(yīng)設(shè)土工布圍欄。布寬2.5 m，每2 m設(shè)置規(guī)格為5 cm×5 cm、高2 m的木樁固定土工布，立桿埋土深度為30 cm，每50 cm搭設(shè)鐵絲固定，圍欄底部的土工布預(yù)留15 cm壓在泥土下。圍欄的作用是防止風(fēng)蝕揚塵，攔截泥沙，使雨水通過。在各施工點應(yīng)懸掛醒目標(biāo)志，提醒施工人員注意安全和水土保持、環(huán)境保護。需臨時土工布圍欄3750 m2。工程施工期間，為有效控制施工作業(yè)在指定區(qū)域內(nèi)進行，在施工作業(yè)區(qū)四周設(shè)置彩鋼板進行防護。具體做法：彩鋼板高1.5 m，寬2.0 m。彩鋼板接口處采用鉚釘固定在2 cm×2 cm、高2 m的木樁上，木樁埋入地下30 cm。需彩鋼板擋護2700 m。對因工業(yè)場地開挖平整產(chǎn)生的梯級裸露邊坡采用防塵網(wǎng)臨時苫蓋。防塵網(wǎng)采用編織塑料網(wǎng)，編織網(wǎng)寬3 m，長5 m，編織網(wǎng)四周采用鋼釬固定，鋼釬插入地下10 cm?？捎行p少施工初期裸露邊坡產(chǎn)生的水土流失量。需防塵網(wǎng)苫蓋面積3600 m2。

場區(qū)的雨水及施工廢水采用排水溝排泄。排水溝沿施工道路兩側(cè)布設(shè)，明溝坡降不小于3‰。排水溝采用人工修筑，斷面為梯形，底寬0.4 m，高0.4 m，邊坡比為1∶1，采用土工布鋪設(shè)。施工結(jié)束后，回收土工布，填筑排水溝。共需開挖臨時排水溝溝長約4800 m。

工業(yè)場地臨時防護措施工程量見表2。

3.3 場外道路防治措施

3.3.1 工程措施

在道路區(qū)設(shè)置了漿砌石護坡工程，防護面積5000 m2。根據(jù)水土保持方案優(yōu)化為漿砌石拱券植草護坡。漿砌石拱券砌筑厚度0.3 m，并預(yù)留縱、橫向伸縮縫，間距和縫寬分別為12 m、10 m和2 cm、2 cm；拱券內(nèi)回填表土后植草，草種選用披堿草或結(jié)縷草，播種量為30 kg/hm2，需M7.5漿砌石拱券160 m3。在進場道路兩側(cè)相應(yīng)位置設(shè)置排水溝，將雨水引至道路外低洼地散排，根據(jù)地形沿道路設(shè)置了28700 m的排水溝，排水溝采用底寬0.3 m，溝深0.3 m，坡比1∶1的梯形斷面，平均襯砌厚度0.3 m，采用漿砌片石砌筑。場外道路區(qū)除進場道路區(qū)已經(jīng)設(shè)計有排水措施外，其它道路均無排水措施。本方案設(shè)計排水溝布設(shè)在道路一側(cè)，采用形式為生態(tài)排水溝。即在溝底及溝壁采用植物措施防護。此種措施可以減小投資的同時起到排除路面雨水、改善自然生態(tài)的目的。根據(jù)實際地形確定生態(tài)排水溝長度。在場外道路兩側(cè)裸露地表和沙丘邊坡搭設(shè)密集型的草方格沙障，然后進行造林。沙障與主風(fēng)向垂直布設(shè)，采用柴草、活性沙生植物（沙蒿）的枝莖或其他材料，沙障在地面呈方格狀（網(wǎng)絡(luò)狀）分布，沙障間距1 m×1 m。將柴草、活性沙生植物的枝莖按0.7 m～1.0 m切好，順設(shè)計沙障施工網(wǎng)格線均勻放置在線上，草的方向與施工線正交。用腳在柴草或活性沙生植物的枝莖中部用力踩壓，柴草進入沙內(nèi)0.15 m～0.20 m，露出地面0.2～0.3 m，用手扶正，基部培沙。本項目區(qū)共設(shè)置沙障249.28 km，土地整治12.76 hm2。

表2 工業(yè)場地臨時防護措施工程量表

3.3.2 植物措施

場外道路區(qū)由于無澆灌條件，植物應(yīng)以旱生灌草為主。道路區(qū)兩側(cè)行道樹的植物防護措施以防風(fēng)固土為目的。進場道路由于規(guī)格等級較高，道路兩側(cè)植物配置以喬灌草為主。穴植樟子松、紫穗槐，空地播種沙打旺。其他輔助道路兩側(cè)綠化以灌草為主。

3.3.3 臨時防護措施

施工期，道路建設(shè)將開挖土方，形成堆墊地貌或開挖地貌，產(chǎn)生不穩(wěn)定坡角。臨時堆土位置選在道路區(qū)綠化區(qū)處，采用密目網(wǎng)苫蓋，裝土編織袋擋護。設(shè)計密目網(wǎng)22095 m2。裝土編織袋2296 m3。

Exploration Analysis on Prediction of Soil and Water Loss and Its Conservation Scheme in Dahaize Coal Mine

ZhaoXiaohu
（Water and soil Protection work station in HeyangCounty Weinan 715399,Shaanxi）

Dahaize coal mine is the newlarge-scale coal works,its construction will cause some damage for the local water and soil resources.Usingthe combination ofdigital model method,analogyanalysis method and data survey method,the results showthat the soil and water loss caused by the project construction is 30,200 t,the newsoil loss is 12,000 t,and it is pointed out that both the inside and the outside of the industrial area should be taken Engineering,plant and temporary protection of specific measures,can greatly reduce the harmcaused by soil erosion,tofulfill the legal obligations tocontrol soil erosion.

Coal mine construction；soil erosion；Soil and Water Conservation and control measures

S157

B

1673-9000（2017）02-0154-03

2016-12-01

趙小虎（1982-），男，陜西合陽人，工程師，主要從事水土保持項目建設(shè)與管理工作。