煤礦改擴建項目的水土保持實踐分析

□李彥軍（太原市水土保持科學研究所）

淘汰落后生產(chǎn)力、杜絕低水平的重復建設已成為現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)政策制定和實施的共識。對于煤炭行業(yè)而言，就是要努力提高資源利用率、著力建設高產(chǎn)高效的現(xiàn)代化礦井，加快煤炭工業(yè)現(xiàn)代化步伐。在煤炭資源重組的大背景下，為實現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)升級，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟，煤礦的改擴建工程蓄勢而發(fā)。山西安鑫煤業(yè)有限公司由安澤樺林煤業(yè)有限公司、安澤永安煤業(yè)有限公司、宏昌煤業(yè)有限公司和安澤安鑫煤業(yè)有限公司兼并重組整合而成，整合后井田面積為15.3271km2，生產(chǎn)能力為1.20Mt/a。井田位于安澤縣城北直線距離約41km處的唐城鎮(zhèn)的嶺底、上莊、下莊、三交、崔家溝、麻家山村一帶，行政區(qū)劃屬安澤縣唐城鎮(zhèn)管轄。井田交通以公路為主，交通十分方便，可滿足礦井煤炭外運銷售的要求。

1.主體工程水土保持分析與評價

1.1 主體工程概況

安鑫煤業(yè)為煤礦兼并重組整合礦井，充分利用原有場地、建筑物和設施，不占用耕地，新增占地為荒草地，無水澆地、水田等生產(chǎn)力較高的土地，對區(qū)域土地利用總體規(guī)劃影響不大。本工程不影響周邊公共設施和工業(yè)企業(yè)。工程的選址不存在水土保持制約性因素。本項目新建排矸場位于主井工業(yè)場地北側(cè)直距約1.4km處，上游匯水面積較小，約為0.23km2。

1.2 整合前水土保持狀況

1.2.1 整合前的工業(yè)場地和道路

原安澤安鑫煤業(yè)主井工業(yè)場地為兼并重組后主井工業(yè)場地，該場地的水土保持治理結合主體工程建設同時進行。副井工業(yè)場地占地面積為6hm2。除建筑物占地外，地面大部分水泥硬化，局部碎石硬化。場地內(nèi)有排水溝、有綠化樹木。該場地用作整合后的副井工業(yè)場地，建筑物大部分拆除重建，其水土保持治理結合主體工程建設同時進行。原安澤永安煤業(yè)工業(yè)場地除建筑物占地外，地面大部分水泥硬化，局部碎石硬化。原安鑫煤業(yè)有限公司主井工業(yè)場地進場道路水泥混凝土路面硬化，兩側(cè)有排水溝和綠化帶，道路整合后利用，符合水土保持要求。

1.2.2 整合前原矸石場地

本項目原矸石場地位于主井工業(yè)場地北側(cè)230m處，占地面積1.19hm2，堆放礦井重組前選煤廠排放的矸石和建筑垃圾，總量約8.05萬m3，由于矸、渣量比較大，且在主井工業(yè)場地上游，距離比較近，由建設單位委托有資質(zhì)的設計單位對排矸場進行設計，并自行治理，在此不考慮排矸場水土保持措施設計。原矸石場地和主井場地連接道路，建設單位在原矸石場地治理后再布設水土保持措施，在此不做考慮。

1.3 對主體工程設計需要補充完善的水土保持措施

該項目的主體工程設計不能完全滿足水土保持的要求，需進一步補充完善水土保持措施以符合水土保持要求。具體如下：對于主、副井工業(yè)場地以及東區(qū)回風立井場地可采取植物措施：對場地內(nèi)主設已列植物措施進行細化設計。臨時措施：對場地內(nèi)的臨時堆（土）渣采用臨時防護措施。對于場外道路可采取工程措施：在排矸道路單側(cè)設置排水溝，在排矸道路挖方段邊坡進行綜合防護。植物措施：在爆破材料庫兩側(cè)、排矸道路兩側(cè)綠化。對于供水管線、輸電線路和通訊線路，工程措施：工程施工結束后進行土地平整。植物措施：對平整過的土地進行植被恢復。

對于排矸場可采取：溝口擋渣墻：在溝口設計36m長的漿砌石擋渣墻，對排放的棄渣和矸石進行攔擋；截洪溝：在排矸場和取土場的周邊設計截洪溝，攔截排矸場場周邊坡面來水；馬道排水溝：在排渣過程中每堆高5m修一5m寬的馬道，馬道呈反坡狀，在馬道內(nèi)側(cè)修馬道排水溝；消力池：截洪溝設置消力池，上游來水匯入消力池，經(jīng)消力后排入下游溝道；網(wǎng)格漿砌石骨架護坡，網(wǎng)格內(nèi)撒播草種。對排矸場渣頂平臺和取土場進行綠化。

2.工程建設對水土流失的影響

本項目建設內(nèi)容主要是進行地下開掘井筒、巷道以及地面輔助設施的修建，對水土流失影響因素要注意以下方面：

在施工準備期間。第一，對場地進行清理、平整時，使原有地表植被、地面組成物質(zhì)、地形地貌受到擾動和破壞，失去原有固土和防沖能力，局部區(qū)域裸露，形成臨空區(qū)域，當受到雨滴的打擊、水流沖刷時，加速了土壤侵蝕。第二，場外道路、供水管線、輸電線路在施工過程中由于基礎開挖、回填及臨時堆土等活動擾動了原土體結構，破壞了原有植被和地面穩(wěn)定性，致使土壤結構松散，地面坡度和匯流方向發(fā)生改變，進而造成較強烈的水力侵蝕。第三，場地平整時，還會產(chǎn)生建筑垃圾和臨時堆渣，這些松散堆積物的抗蝕能力較差，遇到地表徑流沖刷，必將造成較大的水土流失。遇大風還可能造成揚塵，影響場地施工，惡化周邊生態(tài)環(huán)境。

在建設期，工業(yè)場地在開挖、修建及建設過程中挖方與填方量較大，有臨時棄土，引發(fā)水土流失。第一，建筑物基礎開挖和填筑過程中，將造成表土裸露或形成較松散堆積體，并且土料也需要在場地內(nèi)臨時堆存。土料為松散堆積物，因蒸發(fā)作用使得表層形成松散粉狀土，且堆方坡度較陡，若不加以防護，極易產(chǎn)生揚塵、沖刷、崩塌等現(xiàn)象，造成較強烈的水力侵蝕。另外，施工中產(chǎn)生大量泥漿和施工廢水，如不采取防止措施，也將造成大量水土流失。第二，施工場地堆料區(qū)域，一般露天堆放，遇降雨和徑流沖刷或大風，易產(chǎn)生水蝕或風蝕揚塵，進而影響施工。施工場地中人流、車輛活動頻繁的區(qū)域，經(jīng)長期踩踏、碾壓，地面板結、硬化，地表入滲減弱，遇強降雨產(chǎn)流加速，若不采取導排措施，地面徑流對相對松軟地造成沖刷，產(chǎn)生大量水土流失。第三，井筒開挖會產(chǎn)生大量棄渣，這些松散堆積物的抗蝕能力較差，堆置過程中如不采取適當防護措施將可能造成渣場沖刷、滑坡和坍塌，易于發(fā)生強度水力侵蝕和重力侵蝕，從而增加新的水土流失，甚至引發(fā)地質(zhì)災害。此外，排矸場修建過程中，進行攔擋工程的土建施工等活動，會造成原地貌的擾動及地表植被的破壞，引起水土流失。在施工結束后，還將進行臨時建筑物拆除、場地的平整和翻松等工作，也會產(chǎn)生較強烈的水土流失。

3.生產(chǎn)運行對水土流失的影響

生產(chǎn)運行期工業(yè)場地、場外道路、供水管線、輸電線路采取了硬化或綠化措施，且各項水土保持措施逐漸發(fā)揮作用，新增水土流失量很小。工程施工結束后，建設期間擾動破壞的地表不再產(chǎn)生人為干擾，經(jīng)過一定時間的自然恢復，地表結皮變硬，抗蝕抗沖性逐漸增強，同時自然野生植物也開始生長，裸露地表被覆蓋，水土流失逐漸恢復到背景值。

礦井工程作為建設生產(chǎn)類項目，在運行期間伴隨有煤矸石的不斷排放。因此，排矸場一直處于堆棄階段，水土流失也就不可避免。但運行期間可通過有序堆置，強化管理，及時平整、碾壓，定期灑水等措施，減少排矸場的水土流失。

隨著地下煤層的的大面積開采，在采空區(qū)上部的地表將會產(chǎn)生不同程度的塌陷、裂縫。這些塌陷、裂縫除對地面建筑產(chǎn)生不利影響外，還對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境產(chǎn)生不利影響。塌陷造成的裂縫使周圍的土地被切割，降低了土地的利用率。當?shù)乇砹芽p與地下導水裂縫帶貫通或?qū)芽p貫穿含水層時，地表水體和地下水可能沿裂隙產(chǎn)生透水、下滲，使淺層地下水降低，改變地表植物耕層水份原有的動態(tài)關系，使上覆土壤更趨干燥，不利于植物生長，應根據(jù)地表破壞程度采取人工填堵、整平等措施。

4.結語

從水土保持角度分析，項目主體工程設計未能形成完整的水土保持防護體系，本文的方案結合主體工程中已具有水土保持功能的工程設計，在補充水土流失防治措施后，可形成合理有效的水土保持綜合防護體系，將工程建設造成的水土流失量控制在最低限度。

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