淺談歪頭山鐵礦馬耳嶺選廠工程水土保持措施布設(shè)

李文娟

(遼寧中達(dá)建設(shè)集團(tuán)有限公司，遼寧 朝陽 112000)

引言

根據(jù)本溪鋼鐵(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司歪頭山鐵礦馬耳嶺選廠工程(以下簡稱馬耳嶺選廠工程)的水土流失特點(diǎn)，在現(xiàn)場全面勘查的基礎(chǔ)上，確定適合本項(xiàng)目的水土保持措施布局。措施布局應(yīng)符合實(shí)際、安全有效且便于實(shí)施，在技術(shù)上、經(jīng)濟(jì)上和可操作性上進(jìn)行全面考慮。布局原則為永臨結(jié)合；工程與植物措施并存；點(diǎn)線面結(jié)合。通過實(shí)施水土保持以達(dá)到防治水土流失、生態(tài)綠色礦山的治理效果。本文以馬耳嶺選廠工程為例，簡要介紹了遼寧東部山區(qū)鐵選廠工程中經(jīng)常用到的水土保持措施。

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目基本情況

馬耳嶺選廠工程位于遼寧省沈陽市東南35km，本溪市西北30km，遼陽市東北40km 3市交界處，行政區(qū)劃隸屬于遼陽市燈塔市柳河鎮(zhèn)。廠區(qū)地理坐標(biāo)為E123°36′，N41°31′。廠址南側(cè)有歪頭山鐵礦20#鐵路線東西向通過，具備接軌條件。馬耳嶺選礦廠建設(shè)規(guī)模為處理原礦200萬t·a-1，建設(shè)4個自磨系列，生產(chǎn)精鐵礦66.7萬t·a-1，屬大型選礦工程。工程于2016年3月開工建設(shè)，2018年9月底建成投產(chǎn)，工程總工期31個月。水土保持方案中的建設(shè)性質(zhì)為改建建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目。本工程總占地面積為34.83hm2，均為永久占地，無臨時占地。本工程項(xiàng)目組成由選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)、尾礦脫水工業(yè)場地區(qū)和尾礦回填場3部分組成。

1.1.1 選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)

為整個廠區(qū)內(nèi)的選礦生產(chǎn)設(shè)施及與生產(chǎn)相關(guān)的輔助設(shè)施。包括生產(chǎn)設(shè)施、輔助生產(chǎn)設(shè)施和公輔設(shè)施3個二級分區(qū)。

1.1.2 脫水工業(yè)場地

布置在馬耳嶺露天采坑?xùn)|側(cè)邊緣，南距馬耳嶺選礦廠濃密機(jī)約400m，布置有尾礦輸送管線、尾礦脫水車間及其變電所、場內(nèi)道路、周邊空地等。自脫水車間場地至露天采坑坑底布置尾砂運(yùn)輸皮帶。

1.1.3 尾礦回填場

即馬耳嶺露天坑，露天采坑位于選車間西北方向20m處。脫水后的尾砂回填馬耳嶺露天坑進(jìn)行綜合利用。目前馬耳嶺露天坑采礦活動已經(jīng)結(jié)束，擬將脫水后的干尾砂堆存在該采坑，填滿后覆土綠化進(jìn)行恢復(fù)治理。

工程建設(shè)期土方為尾礦脫水工業(yè)場地、尾礦回填場的土石方開挖、回填。項(xiàng)目建設(shè)期內(nèi)，土石方挖填總量為10.74萬m3。建設(shè)期土石方挖方總量為5.37萬m3，包括尾礦脫水工業(yè)場地基建挖方3.04萬m3；輔助運(yùn)輸?shù)缆穮^(qū)挖方2.33萬m3。建設(shè)期土石方回填總量為5.37萬m3，其中，尾礦脫水工業(yè)場地回填0.07萬m3，尾礦回填場回填2.33萬m3，尾礦回填場從尾礦脫水工業(yè)場地調(diào)入2.97萬m3，用于尾礦回填場區(qū)輔助道路路基填筑。運(yùn)行期脫水年間脫水產(chǎn)生的尾礦砂綜合利用于回填馬耳嶺露天采坑，填滿后覆土綠化，覆土量7.95萬m3，覆土來源于歪頭山鐵礦早期剝離的表土，現(xiàn)堆存在歪頭山表土場。

本工程大部分占地為本鋼已有征地范圍，僅有少量新征用地，主要在尾礦管線輸送系統(tǒng)。工程建設(shè)范圍內(nèi)無拆遷及移民。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)地貌類型屬于遼東低山丘陵區(qū)；氣候類型屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候；多年平均風(fēng)速為2.50m·s-1；最大凍土深度為1.30m；無霜期156d；≥10℃積溫3100℃；蒸發(fā)量1600mm；多年平均氣溫7.8℃；多年平均降水量787mm；雨季集中在6—9月。項(xiàng)目所在區(qū)域土壤以棕壤為主，表土層厚30cm左右。項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕類型區(qū)為北方土石山區(qū)(北方山地丘陵區(qū))-遼寧環(huán)渤海山地丘陵區(qū)[2]，土壤侵蝕類型以輕度水蝕為主。項(xiàng)目區(qū)屬長白植物區(qū)系，植被類型屬于溫帶針闊葉混交林，林草覆蓋率36%左右。

2 防治標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)值

項(xiàng)目區(qū)不在國家級和省級劃定的水土流失重點(diǎn)防治區(qū)內(nèi)，依據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》(GB50433-2018)[3]，該項(xiàng)目應(yīng)執(zhí)行建設(shè)生產(chǎn)類水土流失防治三級標(biāo)準(zhǔn)。項(xiàng)目區(qū)的降雨量為787mm，位于600～800mm區(qū)間，水土流失總治理度、林草植被恢復(fù)率、林草覆蓋率上調(diào)1%～2%；項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度以輕度為主，土壤流失控制比不應(yīng)小于1。調(diào)整后的水土流失防治目標(biāo)值見表1。

表1 水土流失防治目標(biāo)值調(diào)整表

3 主體設(shè)計(jì)中具有水土保持功能措施的分析與評價

本工程主體設(shè)計(jì)中具有水土保持功能措施的分析與評價。

3.1 選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)

主體工程已經(jīng)設(shè)計(jì)并實(shí)施了廠區(qū)排水和綠化措施，措施合理可行，滿足水土保持要求，2018年10月，原水保方案《本溪鋼鐵(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司馬耳嶺選廠工程》完成了水土保持設(shè)施自主驗(yàn)收工作。選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)作為原方案的一部分已經(jīng)進(jìn)行了水土保持設(shè)施驗(yàn)收，驗(yàn)收結(jié)論合格，水土保持設(shè)施運(yùn)行良好，故不再設(shè)計(jì)水土保持措施。

3.2 脫水工業(yè)場地

主體工程設(shè)計(jì)在脫水工業(yè)場地易受雨水沖刷的填方邊坡、局部巖體穩(wěn)定差的挖方邊坡，有針對性的采用漿砌石護(hù)坡；設(shè)計(jì)在脫水工業(yè)場地周圍邊坡坡地及擋土墻底部設(shè)置排水溝；設(shè)計(jì)在脫水工業(yè)場地北側(cè)道路兩側(cè)栽植龍爪槐，可以防塵降噪，也可以綠化美化環(huán)境；設(shè)計(jì)在施工所處的干燥季節(jié)，采用灑水車臺對脫水工業(yè)場地進(jìn)行灑水措施，降低粉塵濃度，改善環(huán)境；設(shè)計(jì)對施工臨時堆土進(jìn)行苫蓋。

方案補(bǔ)充措施：土地平整措施，周邊空地種草綠化。

3.3 尾礦回填場

主體工程提到尾礦回填結(jié)束后進(jìn)行恢復(fù)治理，但沒有具體措施，本設(shè)計(jì)進(jìn)行補(bǔ)充。

方案新增尾礦回填場輔助運(yùn)輸?shù)缆放潘疁?，于道路靠山體一側(cè)布設(shè)漿砌石排水溝措施；另設(shè)計(jì)回填結(jié)束后對尾礦回填場覆土及植樹、種草措施。

4 防治措施總體布局

水土流失防治措施體系見表2。

表2 水土保持防治措施體系表

5 水土保持措施布設(shè)

馬耳嶺選廠的脫水車間年處理尾砂量200萬t，尾砂自馬耳嶺選礦廠濃密機(jī)底流泵房輸送至尾礦脫水車間，脫水后，采用皮帶運(yùn)輸至馬耳嶺露天采坑內(nèi)回填露天采坑。建設(shè)期主體工程對脫水工業(yè)場地設(shè)計(jì)了漿砌石護(hù)坡、排水溝措施，本方案新增脫水工業(yè)場地的土地平整、植物綠化和臨時防護(hù)措施；新增尾礦回填場輔助道路的漿砌石排水溝措施；運(yùn)行期結(jié)束后，設(shè)計(jì)對尾礦回填場進(jìn)行覆土綠化，恢復(fù)植被；選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)主體已經(jīng)設(shè)計(jì)并實(shí)施了廠區(qū)排水和綠化措施，原水保方案《本溪鋼鐵(集團(tuán))礦業(yè)有限責(zé)任公司馬耳嶺選廠工程》完成了水土保持設(shè)施自主驗(yàn)收工作。選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)作為原方案的一部分已經(jīng)進(jìn)行了水土保持設(shè)施驗(yàn)收，故選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)不再新增水土保持措施。

5.1 尾礦脫水工業(yè)場地

主體工程對尾礦脫水工業(yè)場地設(shè)計(jì)了漿砌石護(hù)坡、排水溝、栽植龍爪槐。

5.1.1 工程措施

5.1.1.1 漿砌石護(hù)坡

主體工程設(shè)計(jì)在脫水工業(yè)場地易受雨水沖刷的填方邊坡、局部巖體穩(wěn)定差的挖方邊坡，有針對性的采用漿砌石護(hù)坡。所用石料來自歪頭山鐵礦廢石場，其廢石滿足砌筑使用要求，無需另外購買。

5.1.1.2 漿砌石排水溝

主體工程設(shè)計(jì)在脫水工業(yè)場地周圍邊坡坡地及擋土墻底部設(shè)置排水溝。排水溝一直順延至溝道內(nèi)，疏導(dǎo)場區(qū)內(nèi)的坡面來水，使場區(qū)內(nèi)雨水順利排出。排水溝斷面使用矩形斷面，排水溝寬0.3m，深0.8m。所用石料來自歪頭山鐵礦廢石場，其廢石滿足砌筑使用要求，無需另外購買。

5.1.1.3 土地平整

方案設(shè)計(jì)在脫水工業(yè)場地施工結(jié)束后新增土地平整措施，土地平整面積包括脫水年間周邊空地和尾礦輸送管線區(qū)域，土地平整面積0.30hm2。

5.1.2 植物措施

5.1.2.1 栽植龍爪槐

主體工程設(shè)計(jì)在脫水工業(yè)場地北側(cè)道路兩側(cè)栽植龍爪槐30株，可以防塵降噪，也可以綠化美化環(huán)境。

5.1.2.2 種草

方案在脫水工業(yè)場地周圍空地和尾礦輸送管線回填后新增種草綠化措施，草種選擇沙打旺。需沙打旺草籽12.0kg。

5.1.3 臨時措施

5.1.3.1 灑水降塵

鐵選廠在施工所處的干燥季節(jié)，使用5t灑水車，對脫水工業(yè)場地進(jìn)行灑水降低粉塵，保持選礦廠區(qū)內(nèi)的干凈環(huán)境，共需1臺5t灑水車工作50臺時。

5.1.3.2 彩條布苫蓋

主體工程設(shè)計(jì)對脫水工業(yè)場地建設(shè)和尾礦輸送管線開挖的臨時土方使用彩條布進(jìn)行苫蓋，以防止臨時堆土由于大風(fēng)天所產(chǎn)生揚(yáng)塵，造成水土流失。

5.2 尾礦回填場

尾礦回填場即馬耳嶺露天坑。脫水后的尾砂回填馬耳嶺露天坑進(jìn)行綜合利用。目前馬耳嶺露天坑采礦活動已經(jīng)結(jié)束，擬將脫水后的干尾砂堆存在該采坑，填滿后覆土綠化進(jìn)行恢復(fù)治理，在尾砂面覆蓋表土并綠化。尾礦回填場沒有針對性設(shè)計(jì)水土保持措施，不滿足水土保持要求，本方案新增漿砌石排水溝、土地平整、覆土、植樹以及種草水土保持措施。

5.2.1 工程措施

5.2.1.1 漿砌石排水溝

方案設(shè)計(jì)在尾礦回填場的輔助道路設(shè)置漿砌石排水溝，排水溝布置于道路靠山體一側(cè)單側(cè)布置，用于排放道路路面降水，保證道路運(yùn)輸通暢[5]，采用矩形斷面排水溝，底寬0.5m，深0.5m，砌筑厚度0.3m。

5.2.1.2 覆土

方案設(shè)計(jì)對尾礦回填場堆滿以后進(jìn)行覆土綠化，覆土來源于歪頭山鐵礦早期剝離的表土，現(xiàn)堆存在歪頭山表土場，平均運(yùn)距200m，覆土面積26.50hm2，平均覆土厚度0.3m。

圖1 防治措施典型斷面布置圖

5.2.1.3 土地平整

覆土后全面整地，全面整地面積26.50hm2。

5.2.2 植物措施

5.2.2.1 植樹

方案設(shè)計(jì)對尾礦回填場堆滿以后進(jìn)行覆土綠化，恢復(fù)植被。樹種選擇刺槐幼苗，栽植株行距為2m×2m。

5.2.2.2 種草

方案設(shè)計(jì)對尾礦回填場堆滿以后進(jìn)行覆土綠化，恢復(fù)植被。選擇種草綠化，草種選擇沙打旺和紫花苜蓿，播撒比例為2種草種1∶1混播。

5.3 施工組織

本方案水土保持防治措施為工程措施、植物措施和臨時防護(hù)措施相互配合，不同的水土保持措施其施工組織形式也有很大差距，應(yīng)該分別進(jìn)行組織[4]。

5.3.1 工程措施

本方案水土保持工程措施與主體工程配套實(shí)施。施工設(shè)施利用主體工程已有。施工時應(yīng)根據(jù)具體的措施安排各項(xiàng)措施的施工工序，避免相互干擾。

5.3.2 植物措施

施工單位應(yīng)具有相應(yīng)的能力、有相關(guān)的施工經(jīng)驗(yàn)。植物措施施工時間應(yīng)適應(yīng)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，在合適的時間植樹種草。苗木盡量采用當(dāng)?shù)貥浞N，就近購買，以保證苗木的成活率。種植后發(fā)現(xiàn)病死現(xiàn)象的要及時進(jìn)行補(bǔ)植。

5.3.3 臨時措施

在實(shí)施過程中，臨時措施防護(hù)起到十分重要的作用，施工期水土流失量較大，要及時實(shí)施攔擋、苫蓋、鋪墊等措施。

6 防治效益分析

由于本項(xiàng)目從總體上看，建設(shè)期僅尾礦脫水工業(yè)場地區(qū)施工擾動地表；選礦廠生產(chǎn)系統(tǒng)區(qū)建設(shè)期無擾動；尾礦回填場地為露天采坑，根據(jù)相關(guān)規(guī)定，礦山企業(yè)其露天礦山的采坑面積不包括在總防治面積內(nèi)，故不包含在內(nèi)。至設(shè)計(jì)水平年為止，各項(xiàng)工程措施面積見表3。按方案實(shí)施水土保持措施后，水土保持防治效果預(yù)計(jì)全部能達(dá)到防治目標(biāo)值，防治效果見表4。

表3 設(shè)計(jì)水平年各工程措施面積計(jì)算表

表4 防治效果匯總表

7 結(jié)語

目前，本項(xiàng)目水土保持工程已實(shí)施完畢，水土保持措施效果明顯，建設(shè)單位正在組織水土保持驗(yàn)收工作。

水土保持措施是露天礦生態(tài)治理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，合理的措施布設(shè)對水土保持工作有著事半功倍的效果。在當(dāng)前全國倡導(dǎo)“綠色礦山”、“良性發(fā)展”、“生態(tài)優(yōu)先”大環(huán)境下，礦山類項(xiàng)目由于破壞嚴(yán)重，治理難度較大，亟需借助水土保持措施提升整體的礦山生態(tài)環(huán)境良性發(fā)展，鐵選廠項(xiàng)目的水土保持措施更要結(jié)合項(xiàng)目本身的水土流失特點(diǎn)和當(dāng)?shù)氐淖匀灰蛩?，因害設(shè)防、因地制宜的布設(shè)切合實(shí)際的水土流失防治措施，從而達(dá)到水土不下山，生態(tài)環(huán)保性礦山的目標(biāo)[6]。