露天煤矿水土保持.doc

振兴露天煤矿水土保持方案设计 郑连臣,周岩,闫洪坤,杨新民 辽宁工程技术大学资源与环境工程学院,辽宁阜新 123000 E- 摘要针对煤矿建设项目的特点,对可能产生的水土流失进行了预测,将水土流失防治区划分为生产区、辅助生产区、运输道路区、供排水工程区和供电线路区五个防治分区并分别进行水土保持设计,同时对其他临时防护措施也进行了分析。 关键词水土流失;水土保持;方案设计 中图分类号S157.2 文献标识码A 水土流失是在水力、重力、风力等外营力作用下,水土资源与土地生产力的损失与与破坏,包括土地表层侵蚀及水的损失 [1]。随着露天煤矿的建设与生产,大量土、石渣废弃物的 排弃,人为扰动地面、构筑各类人工平台、边坡等都将对区域草地植被及土壤产生损坏和扰动,造成水土资源的损坏和土地生产力的下降,同时在降雨和大风的作用下,都将诱发、加剧了新的水土流失,加速了原地貌的水土流失。在过去的几十年中,由于重采轻治,开山采矿对生态环境造成巨大破坏,矿区及周边地区人民群众的正常生产生活受到影响,身体健康受到危害,甚至危及群众的生命财产安全 [2]。因此,必须开展水土保持设计工作,建立健全 水土保持措施体系,采取有效的水土保持治理措施,使水土流失减少到最低限度,保持生态环境的良性循环 [3]。 1 振兴露天煤矿概况 1.1 矿区自然概况 振兴煤矿位于内蒙古自治区伊金霍洛旗境内,地处黄土高原生态脆弱区,属中温带半干 旱大陆性季风气候,是内蒙古自治区水土流失重点治理区和重点监督区。由于人为活动的长期影响,天然林木现已基本绝迹,植物种类比较贫乏,土地沙化严重,风积砂广布,具有高原侵蚀性丘陵地貌特征。区内水系不发育,沟谷较深,无常年地表径流,雨季在暴雨过后可形成短暂的洪流。冬春季节多刮西北风,夏秋季节多刮东南风,最大风力 8级,最大风速达 24m/s。 1.2 煤矿工程概况 新划定的振兴煤矿由原来的通达煤矿、新光煤矿和一部分扩区整合而成,矿区面积 3.7371km2,境界内总资源储量为 447万吨。此次设计露天开采 Ⅳ-2号煤层,服务年限为 5.68a。项目工程露天部分均为新建,主要由生产区采掘场、排土场、地面防排水等、辅助生产区工业场地、行政福利区、截水沟等、场外运输道路运煤道路、矿区道路、排土场道路等、供热工程、供排水工程和供电通信设施几部分组成。根据项目实施安排计划,矿建工程已于 2007年 6开工。 2 水土流失预测 露天煤矿属生产类开发项目,水土流失预测时段划分为建设期包括植被恢复期和生 产运行期,共 7年,预测单元及时段具体划分见表 1。根据开发建设项目水土保持方案技 术规范,结合露天煤矿工程布局、施工工艺及施工组织等特点及其工程所在区域的微地形、- 1 - 地貌等下垫面状况,采用资料调查法和类比实测法对建设期、生产运行期扰动原地貌、损坏植被弃土石渣量和排土场、采掘场等水土流失面积及水土流失量进行了预测。预测结果为本工程建设期和生产期扰动原地貌、土地及植被面积分别为28.5hm2和80.9hm2见表2,土壤侵蚀总量为22374.85,造成新增水土流失总量为9362.25t。 表1 水土流失预测单元及预测时段表 预测单元建设期运行期3年 施工期1年植被恢复期3年 风蚀水蚀风蚀水蚀风蚀水蚀 生外排土场1 1 3 3 产采掘场1 1 3 3 3 3 区地面防排水1 1 3 3 辅助生产区1 1 运输道路1 1 供排水工程1 1 3 3 供电线路1 1 3 3 表2 新增水土流失面积统计表 预测单元面积hm2地类 建设期生产期 生外排土场28.50 草地 产采掘场首采区22.72 46.8 草地 区地面防排水2.46 2.46草地 辅助生产区1.2 1.2 草地 运输道路0.50 0.50草地 给排水工程1.04 1.04草地 供电线路0.40 0.40 合计28.5 80.9 3 水土保持方案设计 根据对矿区的土地适宜性评价,确定了土地的利用方向为林业和牧业,故该水土保持方 案设计的防护措施以工程措施和植物措施为主。按照开发建设项目水土保持方案技术规范的规定,确定了防治责任范围包括项目建设区和直接影响区为106.41 hm2。为了更好、更具针对性地对矿区建设生产所带来的新增水土流失进行防治,根据主体工程总平面布置,工程建设生产特点和新增水土流失类型、范围等,并结合文献[3],本方案将该项目的水土流失防治区划分为生产区、辅助生产区、运输道路区、供排水工程区和供电线路区五个防治分区并分别进行设计,其中,外排土场、采掘场、运输道路是水土流失防治的重点。水土流失防治分区及防治责任范围见表3。 表3 水土流失防治分区 防治分区防治责任范围hm2备注 生产区 辅助生产区 运输道路区 供排水工程区 102.01 1.731.421.91 重点治理区 重点治理区 重点治理区 - 2 - 供电线路区0.46 合计106.41 3.1生产区防治区方案设计 3.1.1外排土场防治区方案设计 通过对主体工程分析,排土场边坡是相对稳定的,但在大雨情况下,易使排土场工作帮 坡形成许多冲刷沟,引起水土流失。故外排土场水土保持方案的设计只在主体工程设计的基础上进一步采取拦挡措施,以减少水土流失量。 1周边挡土围埂和防护林设计 经过实地调查,依据水土保持综合防治技术规范估算的径流总量,并结合相邻矿区 水土流失治理的成功经验,设计围埂的总高度为 1.5m,围埂顶宽结合机械施工取 1.0m,内 外坡比分别为11和11.5,挡土围埂总长度3250m。为了防止坡面泥沙淤积,围埂与边 坡预留2.0m宽的蓄水空间,且每隔10m布设一横挡,防止水流集中。然后设计挡土围埂防 护林在围埂顶部及内外侧边坡点播柠条,并在围埂周边种植油松、柠条,使内侧形成10m 宽,5行柠条为一带的防护林带,外侧形成10m宽,5行油松为一带的防护林带。 2平台设计 外排土场形成最终平台高度为40m,由阶梯平台和最终平台组成,每个台阶高度为20m。由于排土场平台的物料多由泥岩及大小不等的石砾所组成,土壤结构比较紧密,渗水和蓄水的能力都很低,产汇流量较大,为了防止集中径流极有可能发生冲沟。因此,设计采取网格式分块拦蓄和植物的措施。 鉴于矿区风力强劲,排土场平台又高于附近地面,表土肥力低,结构不良、保水保墒能 力差等特点,不利于植物生长,故本设计首先对平台进行覆土,平均覆土厚度取为0.50m,然后在排土场达到设计排放标高后,将最终平台分割成100m50m规格的畦田,阶梯平台由于平台宽度在25.0m左右,将阶梯平台分隔成100m25m的地块。围埂高度设计为0.50m, 顶宽0.50m,内外坡比均为11。为了防止汇水冲刷边坡,设计阶梯平台平整时做成反坡,外高内低。最后在覆土的平台上面营造灌草带状防护带,最终形成2m宽为一带的沙棘防护 林带,4m宽为一带的草带。 3边坡综合防护措施 排土场边坡坡面较长,岩土疏松、稳定性差,含水量低,植物生长困难,极易发生土壤 侵蚀,故排土场边坡也应首先在边坡采取覆土措施,平均覆土0.50m,然后在其上营造灌 木 防护林,面积为10hm2内边坡面积4hm2,外边坡面积6hm2,树种选择柠条或沙棘。 3.1.2采掘场防治区方案设计 1采掘场周边网围栏设计 采掘场是低于周边原地貌的巨大采坑,侵蚀主要发生在采掘场的帮坡和工作平台上。由 于土壤侵蚀以内部搬移和沉积为主,因此采掘坑的水土流失较小。为了防止人为活动对采掘坑外围天然草地的损坏,增加采掘坑外围植被覆盖度,减少风力侵蚀对周边环境的污染,设计采取网围栏围封禁牧,即用水泥柱和5道钢丝网片或刺丝将采掘坑外围进行围封,长度 6.5 km,并每隔8m设1根水泥桩,水泥桩高2.0m,埋深0.45m,每48m设置中间柱一根。 2内排土场设计 按照主体工程设计的排弃计划,在方案服务期内,采掘场内排土场从2007年开始,到 - 3 - 方案服务期末的 2014年可形成最终平台。由于边坡仍处于排弃状态,因此,方案只对内排 土场平台进行措施设计。平台设计与外排土场相同,最终形成 2m宽为一带的沙棘防护林带, 4m宽为一带的草带,造林种草面积 13hm2。 3采掘场周边防护林设计 采掘场周边长度 5600m,面积 11.2hm2,被设计成周边防护林带,树种选择油松、柠条。 最终内侧形成 10m宽,5行柠条为一带的防护林带,外侧形成 10m宽,5行油松为一带的 防护林带。 3.2辅助生产区防治区方案设计 3.2.1工业场地 工业场地内道路总长 335m,设计采取两林夹一路形式,在道路两侧各营造 2行乔木 防护林,内侧栽植针叶树云杉,外侧栽植阔叶树国槐。工业场地行政福利区布设缀花草坪,平均每 30m2草坪点缀一丛花灌木。花灌木选择沙地柏、玫瑰、珍珠梅、榆叶梅,草坪选择 早熟禾,草坪种植面积为 0.1hm2。其他区域的绿化以种植披碱草为主,其间点缀常绿针叶 树,绿化面积 0.28hm2。 3.2.2截水沟 为防止自然地势坡面水流入工业场地,对工业场地构成威胁,主体工程在围墙外侧设 置了截水沟,用以截排及疏导围墙外坡面径流。截水沟采用矩形断面,设计防御标准为二十年一遇24小时最大暴雨量,设计最大流量为 0.55m3/s,断面底宽为 50cm,沟深80cm,截水 沟纵坡为 1。截水沟采用浆砌片石加固防护,厚度 30cm,浆砌片石下铺设厚度为 10cm的砂 砾垫层。在截水沟两侧空地内种植柠条,两侧灌木林带宽各 3m。 3.3运输道路防治区方案设计 本矿区交通以公路运输为主,根据工程对外运输联系的需求,矿区需新建道路 4条, 即矿山联络道路,运煤道路、储煤场联络道路和工业场地外部道路。其防治重点是路基边坡,采取植物、工程护坡和排导工程加强防护 [4]。路基边坡采取种草措施护坡固土,草籽设计选 择适宜当地生长的紫花苜蓿、沙打旺等,并在公路路基两侧各营造 2行防护林,树种可选新 疆杨或者油松。道路路面采用沥青砼硬化处理,以维护路基稳定和公路安全运行。为了减少水蚀,道路两侧应修排水沟,设计防御标准采用 10年一遇24小时最大降雨量。此外在施工过 程中采用洒水车对施工区域经常洒水以降低扬尘。 3.4供排水工程和供电线路防治区方案设计 供排水工程和供电线路在施工的过程中由于管沟开挖及土料堆放,占压和损坏了原地表 植被,加速了施工区及周边土地的风蚀沙化。但由于施工占用土地均为天然草地,且施工结束后又将把原地表熟土回填到管沟表层,施工区域得以全部整理、平整,故该区防治以植物恢复为主。设计在施工走廊范围内尽量保护原有植被,管沟开挖料暂时堆放在管沟一侧,并设置临时拦挡措施,另一侧作为施工区和施工道路,在施工结束后,及时对施工扰动区的空地和原植被破坏的地块进行直播柠条。 - 4 - 3.5其他临时防护措施 根据水土流失的预测,该建设项目产生水土流失主要在建设期。针对施工过程中产生水 土流失特点,还需采取有效临时防护措施 1建筑用的砂石堆放应当设苫布围挡,对容易诱发沙尘、粉尘及污染土壤的建材进 行覆盖,尤其在大风天气里。砂石料堆放区、预制构件场、混凝土搅拌站的工程活动在扬沙天气和降雨天气要求停止。 2各施工场地平整时,要求在各开挖面做好临时的拦挡和截水措施,尤其是雨季施工。施工过程中产生的径流临时疏导至低洼地,或设置临时性的土沉淀池,以拦截泥沙。有明显较大汇流时,应提前作好疏导措施。 3各施工场所尽量减少施工占地,减少扰动损坏地表植被面积,施工期产生的建筑 垃圾,要及时清运,堆放至指定场所,并实施平整、碾压覆土等,以利恢复植被。 4施工场所应经常进行喷洒水,减少地面起尘。 4 结束语 矿山水土流失的治理是一个长期的、艰巨的综合治理工程,需要建设单位与当地水行政 主管部门积极协调配合,认真落实方案,保质保量地完成水土保持各项措施,以实现生态与经济的可持续发展,促进区域内经济与环境的协调发展。此外,水土保持工作还需要全员全 过程的管理，要求每个员工都要有环护意识，减少不必要的水土流失。 参考文献 [1]张征主编 .环境评价学[M].高等教育出版社.2006,2568620. [2]李纯乾,李树彬等.矿区水土保持管理信息系统设计与开发 [J].山西水土保持科技.2007,13940. [3]周龙义,朱建新等.霍林河矿区总体规划水土保持设计方案探讨 [J].煤炭技术.2003,2211101103. [4]贾洪纪,任革,马峰.鸟山煤矿水土保持方案的编制 [J].黑龙江水专学报 .2006,331110112. Programme Design on Soil and Water Conservation in Zhenxing Surface Coal Mine Zheng Lianchen，Zhou Yan，Yan Hongkun，Yang Xinmin College of Rosource and Environment Engineering，Lianning Technical University，Fuxin， Liaoning 123000 Abstract The productive soil and water losses is forecasted in accordance with the characteristic of coal mine construction in the first place. Then, the prevention region is divided into productiion district, auxiliary productiion district, transport road district, giving and dischanging work district and power supple circuit district, which are given concrete design on soil and water conservation respectively. The temporary measuresare are analysed as well. Keywordssoil and water losses，soil and water conservation，programme design 作者简介郑连臣（ 1980-） ，内蒙赤峰人，硕士研究生，研究方向为环境系统工程。 -5-