試論露天煤礦土地復(fù)墾實施過程中的表土資源管理措施

摘要：煤礦開采業(yè)是我國現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟的重要組成，在開采煤礦的同時也會引起諸多的環(huán)境問題，對地表造成的破壞則是常見現(xiàn)象之一。煤礦企業(yè)在制定生產(chǎn)計劃時，必須要根據(jù)實際情況設(shè)計方案，保證土地復(fù)墾過程的有序進行，這樣才能在創(chuàng)造最大經(jīng)濟效益的同時保護好生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：露天煤礦 土地復(fù)墾 表土資源 管理措施

露天煤礦開采操作涉及到的范圍廣泛，這就要求我們必須要做好相應(yīng)的處理策略，這樣才能確保生產(chǎn)流水線的持續(xù)運行的同時，又要做好露天煤礦土地復(fù)墾實施時表土資源的管理。

1 實例概況

1.1 自然環(huán)境概況

以地處內(nèi)蒙古錫林郭勒大草原的神華北電勝利露天煤礦為例，該礦區(qū)主要位置的氣候狀況為寒溫帶大陸性氣候，冬季天氣寒冷且時間較長，夏季干熱且時間較短，春秋季節(jié)溫度差異較大，春溫整體溫度大于秋溫，秋雨則比春雨更多，無霜氣候時間較短，氣溫年、日差存在較大的差異，陽光充足且年平均氣溫-10℃左右；月平均風速4.9m.s-1，大風的天數(shù)平均每年達19.3d。區(qū)域內(nèi)地氣候波動較小，東西兩側(cè)的海拔標高達780m以上，西南較低，海拔標高大672～381m，中部海拔標高達532～614m。植被覆蓋率達到65%以上。

1.2 土壤情況

該礦區(qū)處于寒溫帶大陸性氣候，全年有效降水290毫米，蒸發(fā)量卻多達1000毫米以上，內(nèi)陸河水及地下水稀少，地表土只有一尺多的厚度，長草容易，但種樹卻很難成活，整個地表土壤受到了多個方面因素的影響，包括了地形、氣候、母質(zhì)、植被等，這些對于煤礦開采后期的復(fù)墾綠化工作帶來很大影響，會直接影響到施工工藝流程的安排。此區(qū)內(nèi)土壤多數(shù)是黑鈣土，最大的特點在于土壤內(nèi)部具有很多有機物質(zhì)，且土層上存在黑色或灰黑色肥沃的腐殖質(zhì)層，該層下面的土壤里存在石灰富積的鈣積層，該區(qū)腐殖質(zhì)層厚度在35cm，有機質(zhì)含量占3.0～4.0%，pH值在8.0～9.0，土壤質(zhì)地是輕壤-中壤土，鈣積層的埋深50cm，最佳厚度25cm，缺磷、富鉀、氮中等是土壤當前的主要狀況。

1.3 土地復(fù)墾狀況

本次礦區(qū)在擴建項目，一共劃分成了三個采區(qū)，總面積達120.61hm2。第一次開采的占地面積達20.93hm2，在開采時首先要把表層土剝離開，堆放并保存好，等到排土場排到位后在把表層土覆在表面，再在平盤及坡面上撒上草籽，經(jīng)過兩年的處理后開始變成牧草地；首采區(qū)開采過程中占據(jù)的外排土場經(jīng)過相關(guān)的處理也開始恢復(fù)成了復(fù)墾為牧草地。

此次將重點放在了二采區(qū)和部分三采區(qū)加以研究，經(jīng)專家預(yù)算得出復(fù)墾年限內(nèi)(2009～2044)二采區(qū)和三采區(qū)內(nèi)采掘場的挖損破壞土地面積在84.08hm2，破壞類型都是天然牧草地，通過相關(guān)的處理之后出現(xiàn)了相應(yīng)的內(nèi)排土場，整體面積達84.08hm2，土地復(fù)墾率達到100%(見表1)；復(fù)墾后對土地的使用多數(shù)集中在牧草地上，且通過3m×5m的株行距套種灌木，植被覆蓋度超過50%。

2 礦區(qū)表土的實用價值

此礦區(qū)的土壤以黑鈣土為主，黑鈣土在產(chǎn)生時要經(jīng)歷漫長的階段，這些情況能起到很好的防風固沙效果，同時為土地復(fù)墾工作的進行起到了很好的促進作用。

2.1 研究區(qū)表土的不可替代性

2.1.1 過程漫長：黑鈣土在形成階段主要涉及到兩大時期:①累積時期，該階段的腐殖層的厚度小，通常只有30～40cm，而區(qū)內(nèi)腐殖層厚度在20～50cm；②鈣化時期。因受到外界自然因素的影響，導(dǎo)致整個礦區(qū)的天氣處于濕潤狀態(tài)，且具備的水分難以達到預(yù)期效果。鈣鎂等鹽類存在相應(yīng)的部分殘留于土壤里，使土壤膠體表面和土壤溶液均是鈣飽和狀態(tài)。土壤表層的鈣離子與植物殘體在分解過程中形成的碳酸結(jié)合，會造成重碳酸鈣逐漸偏移，同時從碳酸鈣結(jié)構(gòu)積累于腐殖質(zhì)層而變?yōu)殁}積層。受到環(huán)境氣候的影響導(dǎo)致研究區(qū)黑鈣土的產(chǎn)生需要經(jīng)歷較長的時間。

2.1.2 性狀特點：①表層土壤在有機物質(zhì)的含量上較大，同時種子庫密度要比采煤剝離的深層土壤更多，種子庫規(guī)模的巨大有助于礦區(qū)環(huán)境的保護。②表層土壤土層厚度較小，表層之下的土源基本上是含石礫較多的砂質(zhì)土壤與沙化土壤。③礦區(qū)表層土壤中的微生物的數(shù)量要比深層生土多，這些因素能促進礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的重新恢復(fù)。④礦區(qū)土壤在物理風化效應(yīng)的影響下，使得土質(zhì)逐漸變松，但具備較好的通氣性，這些都是其它區(qū)域難以取代的。

2.2緩解給附近區(qū)域帶來的影響

本礦區(qū)在草原地區(qū)，附近主要是一些沙漠區(qū)域，距離東面沙地只有60km，在礦區(qū)開采時期若未制定有效的草原保護政策，則導(dǎo)致的沙漠化問題將更加嚴重。除了能加快東面沙地面積擴大外，還會引起流沙侵移、沙塵暴肆虐等諸多問題，這對當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展是很不利的。項目區(qū)露天開采給地表帶來的破壞作用是巨大的，考慮到保護礦區(qū)周圍的環(huán)境，開采過程應(yīng)保護土地實施生態(tài)維護方案，以有效控制土地沙漠化問題。

2.3 抗沙漠化

礦區(qū)表土具有很強的抗沙漠化能力，對于整個煤礦區(qū)域內(nèi)的地面有很好的凝固作用，這樣可以顯著建立起一道防護的屏障。土層與草原植被及其根系融合之后，能夠起到很好的抗風蝕防沙化效果。因而，對于表土資源采取維護措施，能從根本上處理好沙漠化問題，加快土層以及草原植被的形成與恢復(fù)是沙漠化控制的重點。

2.4 土地復(fù)墾

采區(qū)表層肥沃的土壤是長期植物生產(chǎn)后演變成的熟化土壤，其容重、水分等理化性狀能夠?qū)χ参铩游铩⑽⑸锏壬飳W(xué)性狀起到很好的保護作用，這是形成原生態(tài)環(huán)境的重要基礎(chǔ)。對于土地復(fù)墾而言，讓復(fù)墾土壤發(fā)揮出理想的生產(chǎn)作業(yè)，積極創(chuàng)造一個相對穩(wěn)定的土壤物理、化學(xué)和生物條件才是生產(chǎn)研究的重點。因此，表土資源是決定土地復(fù)墾成敗的主要原因，這就需要充分運用表土資源來加快土地復(fù)墾的順利實施。

3 表土資源管理

3.1 表土剝離

礦區(qū)表層土壤屬于一種熟化資源，這種資源內(nèi)部的物質(zhì)結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，如：有機質(zhì)、微生物、種子庫等，在使用這種表土過程中常常會因為不同的因素而造成各類影響，導(dǎo)致了表土資源在使用上效率不高。此外，表層土壤之下的土壤基本上屬于含礫較多的砂質(zhì)土壤與沙化土壤。考慮到維持后期復(fù)墾工作的有序開展，我們應(yīng)在基建期對表層土壤加以剝離。因表土層硬度小，無需采取爆破方式則可使用挖掘機直接剝離、裝運。

露天煤礦包含了3個采區(qū)，復(fù)墾責任面積達84.08hm2，礦區(qū)范圍內(nèi)的剝離厚度按照表土厚度情況確定。土壤類型基本上表現(xiàn)為黑鈣土，土地構(gòu)成中能夠單獨存在的土層是腐殖質(zhì)層，通常厚度都在20～40cm。由于土層厚度不均，剝離層的厚度要比腐殖質(zhì)層大，厚度的平均值在30cm，整個礦區(qū)共剝離表土35萬m3以上。

3.2 表土存放

為了滿足土壤的臨時存放需要，對基建期間二采區(qū)部分剝離的表土區(qū)域內(nèi)，根據(jù)草地情況創(chuàng)建臨時堆土場。

在排土標高滿足設(shè)計要求后，可以盡快調(diào)整覆土狀況。而覆土前期要結(jié)合使用平路機或推土機平整排土場平盤，再把剝離的表土鋪覆到表面為后面的施工做好準備。

在采取剝離的表土滿足相應(yīng)的要求之后，則需要采取“邊采邊覆”的方法，把剝離的草皮分別鋪覆在之前設(shè)置的排土場中。通過這樣的方法，不僅降低了表層土壤的二次搬運，也縮短了排土場的地面裸露時間，維持了正常的地表土壤能力，研究區(qū)覆土工程量見表2。

3.3 表土管護

露天煤礦內(nèi)排需要經(jīng)過一段時間的處理，而內(nèi)排之前要根據(jù)二采區(qū)、三采區(qū)剝離狀況對表土加以管理維護，這樣可以避免其它區(qū)域發(fā)生退化。部分二采區(qū)剝離的表土多數(shù)用在了內(nèi)排土場的表土鋪覆，考慮到表土堆放時間較長、土壤結(jié)構(gòu)松散，常常會遭到別的因素影響，這就需要在施工操作環(huán)節(jié)里在堆放的表土周邊選擇纖維土袋壘砌土墻作進行擋護，別的裸露面選址撒播草籽防護，研究區(qū)內(nèi)排土場最終復(fù)墾為灌草混交地，這就需要對裸露面選擇羊草和披堿草1:1撒播。

4 礦區(qū)土地復(fù)墾主要技術(shù)

礦區(qū)土地復(fù)墾不僅要達到露天礦廢礦區(qū)及外排土場生產(chǎn)力發(fā)展的需要，還要構(gòu)建科學(xué)可行的現(xiàn)代化環(huán)境保護體系，促進區(qū)域經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。這就需要我們制定正確的發(fā)展方案，在滿足礦區(qū)生產(chǎn)需要的同時保護周圍的環(huán)境。這就要求工程單位結(jié)合生態(tài)學(xué)的基本理論設(shè)計方案，同時在掌握礦區(qū)實際情況的基礎(chǔ)上處理好生產(chǎn)實踐中存在的問題。

4.1 土壤整治技術(shù)

根據(jù)目前采礦區(qū)現(xiàn)有的環(huán)境狀況，實施必要的土壤處理有助于生態(tài)系統(tǒng)的構(gòu)建，這樣才能讓土壤生態(tài)系統(tǒng)的重建達到要求，需要引進的技術(shù)包括：①客土技術(shù)。此項技術(shù)包括全面客土、點狀客土兩種形式，在施工階段應(yīng)結(jié)合區(qū)域的具體特點選擇技術(shù)。全面客土的特點為客土規(guī)模大，把優(yōu)質(zhì)土壤覆蓋在其它要求墾區(qū)域，覆土厚度設(shè)置在30～50cm，這樣才能達到植被生長的要求；點狀客土的特點為土方量大、造價高、難度大，同時在施工處理時會引起不同程度的客土流失、有機質(zhì)淋失等問題，根據(jù)區(qū)域的具體狀況以植被修復(fù)需要，選擇點狀客土的方法尤為關(guān)鍵。坑穴規(guī)格在50cm×50cm×50cm，則每個坑穴客土量為0.125m3。②施肥技術(shù)。對土壤使用合適的肥料可顯著改善土質(zhì)，常用的包括有機肥、氮磷鉀肥等。這種土壤改良技術(shù)可根據(jù)改良技術(shù)狀況同時開展，其創(chuàng)造的經(jīng)濟效益相當可觀。③平整技術(shù)。露天礦的開采對早期的地形地貌損壞較大，常會造成大的礦坑和龐大的外排土場，給區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成不利影響。這就需要施工單位采取措施恢復(fù)早期的地貌，施工階段要保持土地的平整。平整操作時要結(jié)合區(qū)域狀況操作，石塊就近填坑或順坡推下，坡肩碎石堆積成擋土墻，避免水流順坡往下沖蝕坡面。

4.2 植物與種植技術(shù)

重新構(gòu)建土地復(fù)墾需涉及到多個方面的內(nèi)容，除了要進行植被恢復(fù)外，也要對復(fù)墾區(qū)域的生態(tài)因子深入分析，對區(qū)域生物進行有效保護，避免給生態(tài)環(huán)境造成不利影響。在植物選擇上必須要符合區(qū)域環(huán)境，這是為了保證植物的成活率。在種植技術(shù)上，也要確保與植物品種自身相結(jié)合，這些都是植物生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建的重點內(nèi)容。

①植物品種。執(zhí)行土地復(fù)墾方案期間必須要慎重選擇植物品種，植物品種不僅要滿足礦區(qū)使用的需要，還要保證植物的存活率達到要求。采用的外來物種要達到生態(tài)環(huán)境恢復(fù)作用的需要，有助于礦區(qū)物種的增多需求。目前，實際種植過程中會出現(xiàn)很多植物受到自然災(zāi)害的影響，如：病害、蟲害等，這些會造成植物生長變慢、死亡率高，不利于生態(tài)植被的種植。在植物品種的運用上要保證達到耐旱、抗寒、耐鹽堿、根系發(fā)達等方面的要求，這些植物可選擇：刺槐、沙達旺、寧條、山杏、沙棘等。這些植物品種里，山杏、沙棘還帶來的經(jīng)濟效益較為顯著，能滿足礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。②植被技術(shù)。植被技術(shù)的運用主要是對植物的分配處理，保證植被配置結(jié)構(gòu)與自然生態(tài)相互接近，植被配置時需要注重喬、灌、草、花等品種的結(jié)合，這些對于整體植被的構(gòu)建都是很有益處的。考慮到外排土場坡度偏大，在植被恢復(fù)時期應(yīng)該注意草本植物的運用，盡可能使用更多的植物品種。要想保證外排土場斜坡的牢固性，需對邊坡上部種植根系采用小樹種，對邊坡下部設(shè)置防護林帶，采用高大喬木樹種，讓邊坡和草本及灌木與喬木之間有效結(jié)合。③種植技術(shù)。種植技術(shù)水平的高低對土地復(fù)墾是很重要的，這是維持土地復(fù)墾工程質(zhì)量的重要因素，營養(yǎng)缽苗是礦區(qū)最佳種植植物。植生袋主要有化纖制品生產(chǎn)而成的大袋子，袋子內(nèi)存在樹苗及樹苗所帶土坨，根部附近土壤在苗木被移植過程中也一并被移走，從而促進了苗木成活率的上升。結(jié)合外排土場坡度大這一特性，挖穴栽培法常常使用“品”字型，從而有效降低了水土流失的發(fā)生率。④噴播技術(shù)。積極引進噴播技術(shù)對復(fù)墾的速度、效率、質(zhì)量提升有促進作用，這樣可以保證各種優(yōu)良的品種順利成長。采用專業(yè)的噴射設(shè)備把水、肥、土壤及少量的黏合劑和植物種子混合物噴灑于坡面上，可以促進種植草本的成長，為種子的成長發(fā)育創(chuàng)造有利條件。

4.3灌溉與養(yǎng)護技術(shù)

考慮到坡度大排土場在儲水方面的功能較差，在澆灌坡面生長植被過程中會出現(xiàn)流向坡下問題，從而導(dǎo)致植物極度缺水萎蔫死亡。選擇噴灌設(shè)備需要根據(jù)現(xiàn)場的土地結(jié)構(gòu)或地形判斷，鋪設(shè)的灌溉管線要和坡面等高線保持平行，同時鋪設(shè)管線的長度要控制在有效范圍內(nèi)，這有助于對作物根部土壤的濕潤處理，達到各種植物生長的實際需要。選擇人工澆水過程中要避免開溝漫灌，可盡量選擇多次噴灑以檢驗降雨效果，噴灑到坡面以防止產(chǎn)生地表徑流。

養(yǎng)護管理是一項綜合性的工作，其要涉及到礦區(qū)植物的各個方面，如：質(zhì)量改善、鏟除雜草、節(jié)水保水等。最為關(guān)鍵的是要采取節(jié)水措施，避免礦區(qū)水資源的浪費。當完成在種植植被之后要盡快采取相應(yīng)的節(jié)水保水措施。通常狀況下，實施切段的秸稈、無紡布或草簾要加以覆蓋，這種方案可以達到保水、保肥的要求，為植物生產(chǎn)創(chuàng)造良好的環(huán)境，促進了植物種植成活率的提升。

5 結(jié)論

綜上所言，在露天煤礦開采過程中要做好土地復(fù)墾工作，這一施工環(huán)節(jié)里必須要對表土資源嚴格控制，這樣才能滿足新時期露天煤礦開采的需要。同時，也能充分利用好各項土地資源，并能更好地保護好生態(tài)環(huán)境。

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