河曲露天煤礦排土場復(fù)墾模式

呂貴龍，張 翰，高 瑜

（山西煤炭進(jìn)出口集團(tuán)河曲舊縣露天煤業(yè)有限公司，山西河曲 036500）

我國一直以來都十分重視土地復(fù)墾工作，為保護(hù)土地資源及自然環(huán)境，我國早在1989 年就頒布了《土地復(fù)墾規(guī)定》，該規(guī)定要求若礦產(chǎn)開采等建設(shè)活動(dòng)破壞了當(dāng)?shù)赝恋丨h(huán)境，從事活動(dòng)的企業(yè)和個(gè)人必須按要求實(shí)現(xiàn)土地復(fù)墾，做到“誰破壞，誰復(fù)墾”[1]。2005 年頒布的《礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與污染防治技術(shù)政策》也進(jìn)一步對廢棄地復(fù)墾工作提出了要求[2]。而露天煤礦的大量開采，使土地資源被污染破壞。目前，作為礦區(qū)開采廢棄物的主要安置場所，露天礦排土場面積占據(jù)礦山用地整體的50%以上，因此排土場的復(fù)墾對生態(tài)環(huán)境保護(hù)具有重要意義。

1 礦山概況

河曲露天煤礦排土場，地處黃土高原，西鄰黃河，在地形變化上，整體趨勢為北高南低、東高西低，露天煤礦排土場的最高點(diǎn)達(dá)到海拔1 056.70 m，最低點(diǎn)則在溝底，海拔847.30 m，屬于中低山區(qū)。排土場在地質(zhì)構(gòu)造上為單斜構(gòu)造，地層走向NNE-NE，傾向NW，地層產(chǎn)狀平緩，傾角1°～2°，層埋藏較淺[3]。原地貌土壤侵蝕模數(shù)為8 065 t/（km2·a），水土流失類型主要為水力侵蝕，屬極強(qiáng)烈土壤侵蝕，位于國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)——黃河多沙粗沙國家級水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。

在露天礦開采工程中，因排土場占壓的土地面積甚至遠(yuǎn)超于挖損破壞的土地面積，尤其是外排土場其面積約等于1.5～2.5 倍的損破壞土地面積[3]。排土場一般暴露于露天狀態(tài)下，如果不采取相應(yīng)的措施會(huì)對周邊大氣、水體、土壤等造成污染，并且還會(huì)加大滑坡、泥石流等自然災(zāi)害發(fā)生的可能性，故必須采取相應(yīng)措施對排土場進(jìn)行治理及復(fù)墾。

2 排土場復(fù)墾治理

2.1 復(fù)墾目標(biāo)

1）將排土場盡最大可能復(fù)墾后轉(zhuǎn)化為可利用的土地，在自然條件及土地類型允許前提下，復(fù)墾為農(nóng)業(yè)用地[4]。

2）復(fù)墾時(shí)不發(fā)生二次污染，避免發(fā)生水土流失的情況，保證河曲露天礦排土場的邊坡穩(wěn)定[5]。

3）復(fù)墾措施需經(jīng)濟(jì)合理，并在排土場復(fù)墾后取得良好的效益等。

2.2 復(fù)墾具體措施

一號外排土場和二號外排土場布設(shè)漿砌石擋墻、縱向及橫向排水溝，邊坡植被恢復(fù)，臺階平臺及最終平臺的全面整地、復(fù)墾；由于四號外排土場為邊幫外排土場，因此考慮其與內(nèi)排土場結(jié)合防護(hù)，不布設(shè)漿砌石擋墻，僅布設(shè)縱向及橫向排水溝，邊坡植被恢復(fù)，臺階平臺及最終平臺進(jìn)行全面整地后復(fù)墾；三號外排土場為邊幫外排土場，在左側(cè)可與內(nèi)排土場進(jìn)行結(jié)合防護(hù)，不布設(shè)漿砌石擋墻，但北側(cè)溝道中需布設(shè)漿砌石擋墻，因此在三號外排土場北側(cè)溝道布設(shè)漿砌石擋土墻，同時(shí)布設(shè)縱向及橫向排水溝，邊坡植被恢復(fù)，臺階及最終平臺全面整地、復(fù)墾。排水溝斷面采用矩形0.4 m×0.4 m，采用M7.5 漿砌石砌筑，砌石厚0.3 m。排土場坡面松散極易造成水土流失，因?qū)⒀a(bǔ)充坡面植被恢復(fù)，采用灌、草混交方式進(jìn)行植被恢復(fù)，綠化灌木選用紫穗槐，株行距為1.0 m×1.5 m，同時(shí)行間播撒披堿草。采掘場邊坡綠化技術(shù)指標(biāo)表見表1。

表1 采掘場邊坡綠化技術(shù)指標(biāo)表

2.2.1 工程技術(shù)措施

1）排土場基底構(gòu)筑工藝。首先將排土場基底構(gòu)建形成“疏水型”的基底，確保排土場基底地面排水通暢。在排土場巖土排棄最初，采取下列措施增加排土場的整體穩(wěn)定性：①外排土場基底多為黃土狀粉土，為保證基底排水通暢，需在重要區(qū)域?qū)ν馀磐翀龌S土進(jìn)行剝離清除；②為提高外排土場基底的排水能力，在排土場溝壑地區(qū)，需用高鈣、低鈉難風(fēng)化的石塊進(jìn)行填充。

2）排土場主體構(gòu)筑工藝。排土場主體工藝采取扇形推進(jìn)，多點(diǎn)同時(shí)排棄外：①在排棄過程中采取巖石土混合排棄的工藝，細(xì)顆粒的黃土填充到巖石塊體的縫隙中，增加排土容量，并在排土場地表覆蓋2 m 的黃土；②逐層堆墊、逐層壓實(shí)，減輕后期的非均勻沉降；③接近運(yùn)輸裝車的部位，亦排棄難風(fēng)化、粗粒級的巖石；④做好排土場四周的防排水工作，防止過多的水分在排土場主體排棄過程中浸入。

3）排土場邊坡構(gòu)筑工藝。①排土場臺階邊緣修建擋水墻，防止平臺徑流匯入邊坡，杜絕切溝和沖溝的發(fā)生；②坡腳堆放大石塊，攔截坡面下移泥沙，保護(hù)坡腳排水溝系；③邊坡表面黃土巖石石混排后立即種植植物。

4）排土場水溝構(gòu)筑工藝。排土場初始時(shí)有著嚴(yán)重的非均勻性沉降，所以短期內(nèi)不能修建硬化渠系。根據(jù)排土場在礦區(qū)位置、影響程度、松散體穩(wěn)定程度，設(shè)置永久性硬化骨干排水渠系和臨時(shí)性非硬化排水渠系。前者主要利用硬化、碾壓、穩(wěn)定不變的路面和區(qū)段修筑漿砌溝、鐵絲石筐，排泄大暴雨時(shí)的地表徑流，后者主要采用易修復(fù)的非剛性材料修筑土渠、石礫溝、寬淺干砌渠、土袋等，排泄大暴雨時(shí)局部的地面徑流。后者排出的徑流水可導(dǎo)入前者中。

5）表土堆存及管理。排土場初期，表土需堆放在臨時(shí)儲(chǔ)土場，堆存期間進(jìn)行臨時(shí)管護(hù)措施，修筑臨時(shí)排水溝、用裝土袋做圍堰，保證其不被雨水大量沖涮流失，并且保證其肥力。

2.2.2 生物和化學(xué)措施

1）土壤改良與培肥措施。該項(xiàng)目地處黃土高原區(qū)，雖土源豐富，但是自然條件差，土壤貧瘠，土壤有機(jī)質(zhì)含量低，缺乏必要的營養(yǎng)元素和有機(jī)質(zhì)，需采取一系列的措施進(jìn)行土壤改良與培肥。①施無機(jī)肥料：根據(jù)河曲露天礦的現(xiàn)狀，通過使用無機(jī)肥料來增加土壤中養(yǎng)分，促使植物良好的生長，改良土壤的結(jié)構(gòu)；②綠肥法：綠肥是改善復(fù)墾土壤，增加有機(jī)物質(zhì)含量和氮磷鉀等營養(yǎng)元素的最有效方法。在復(fù)墾的前幾年內(nèi)植多1 年生豆科草本植物，然后將這些植物通過壓青、秸稈還田、過腹還田等多種方式復(fù)田，在土壤微生物作用下，除釋放大量養(yǎng)分外，還可以轉(zhuǎn)化成腐殖質(zhì)，其根系腐爛后也有膠結(jié)和團(tuán)聚作用，可以有效改善土壤理化性質(zhì)[6]。主選的植物種類為沙打旺、紫花苜蓿等豆科植物。

2）植被重建措施。項(xiàng)目區(qū)生態(tài)系統(tǒng)重建的首要任務(wù)是篩選當(dāng)?shù)叵蠕h植物，以便以最快的速度重建一個(gè)質(zhì)量更高地人工生態(tài)系統(tǒng)。根據(jù)項(xiàng)目所在地的自然條件以及排土場復(fù)墾重建的目標(biāo)，選擇的植物需具備下列特點(diǎn)：①需對燒傷、粉塵污染、病蟲害等不良因素具有一定的抵抗能力，同時(shí)對瘠薄、風(fēng)害、干旱、凍害、鹽堿等不良因素具有較強(qiáng)的忍耐能力[7]；②生活力強(qiáng)，有固氮能力，能形成穩(wěn)定的植被群落；③容易種植栽培，高成活率，育苗方法簡易；④有良好的的水土保持作用，能減少地表徑流、使土壤穩(wěn)固、保持水源、防止泥沙流失。依據(jù)上述選取條件，該項(xiàng)目區(qū)選取植被有喬木：油松、刺槐；灌木：檸條、沙棘、紫穗槐；牧草：沙打旺、紫花苜蓿。

3）根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的自然條件，種植主要選取直播和移栽技術(shù)。①直播技術(shù)：將牧草及農(nóng)作物采用直播的方式種植在礦區(qū)復(fù)墾的土地上；②移栽技術(shù)：選取的喬木和灌木采用植苗技術(shù)，苗木選購后需要快速假植起來，待栽種時(shí)挖取，栽中時(shí)幼苗根部要包裹上泥漿來增加根部土壤水分，栽中時(shí)要除去樹苗周圍的雜草，以免與樹木爭奪水分[8]。

3 排土場復(fù)墾效益

1）河曲露天煤礦在采礦之處就堅(jiān)持以“邊開采，邊恢復(fù)”為原則，重視排土造田，甚至不惜增加外運(yùn)剝離費(fèi)用，選擇4 處遠(yuǎn)離井田的溝壑作為外排土場。經(jīng)過填溝造地，極大地改善了當(dāng)?shù)販羡挚v橫的面貌，并在坡面種植喬木和灌木等固坡植物，效果十分顯著，特別是水土流失得到了有效控制，保持水土的能力顯著提升，讓鹽漬化的現(xiàn)象逐漸減少，形成這一能力的主要原因是因?yàn)橹参锏母蛋l(fā)達(dá)，對于土壤具備固定的能力，同時(shí)在樹干的阻擋下，水土流失問題得到了有效控制。

2）排土場復(fù)墾后，苗木得到了茁壯成長，經(jīng)過植被的光合作用能夠?qū)Χ趸歼M(jìn)行吸收，同時(shí)釋放大量的氧氣，二氧化碳的吸收量是氧氣釋放量的1.4 倍，所以這是很好的天然氧氣庫，大量的林木還能夠發(fā)揮除塵作用。

3）河曲露天礦排土場復(fù)墾實(shí)施過程促進(jìn)了當(dāng)?shù)貏趧?dòng)力的就業(yè)，復(fù)墾后不僅原來分散坡地變?yōu)檫m宜機(jī)械種植的大塊平地，增加農(nóng)業(yè)用地2.1 km2，大大提高了農(nóng)民勞動(dòng)效率和土地生產(chǎn)率，增加了農(nóng)民的收入。改善了土地利用率，促進(jìn)了生態(tài)良性循環(huán)。

4 結(jié)語

河曲露天煤礦排土場復(fù)墾過程中，將大塊巖石及矸石排棄在排土場最下面，然后在排土場最上層覆蓋不低于1 m 的黃土，這樣做的目的是為了在進(jìn)行復(fù)墾工作時(shí)，不需要刻意的對土壤進(jìn)行改良，大大降低了復(fù)墾成本，同時(shí)排土場的復(fù)墾速度也得到了顯著提升。大片平臺用地的出現(xiàn)不僅能夠種植大量樹木的種植達(dá)到綠化除塵增氧的效果，還能用來種植農(nóng)作物增加經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，從而實(shí)現(xiàn)河曲露天煤礦排土場復(fù)墾的目標(biāo)。