靈石縣某煤礦工程中的水土保持生態修復設計

申 麗 霞

(長治市屯留縣環境保護局，山西 長治 046100)

靈石縣某煤礦工程中的水土保持生態修復設計

申 麗 霞

(長治市屯留縣環境保護局，山西 長治 046100)

根據煤礦建設及開采過程中水土流失、生態破壞的特征，對水土保持的目標及水土流失進行了預測分析，提出了相應的水土保持及生態修復方案，使煤礦礦區水土流失、生態環境得到有效改善，從而優化礦區整體生態環境。

煤礦，水土保持，水土流失，生態修復

0 引言

山西省是我國主要煤炭生產基地、能源大省，煤炭行業經濟發展成為山西省的支柱行業。但是在發展煤炭行業經濟的同時，煤礦的建設和開采誘發一系列的區域環境生態問題，如地表變形、地震塌陷、水土流失等自然災害和區域生態環境破壞。因此針對煤礦建設和開采過程中造成的生態環境破壞和水土流失進行分析，提出相應的修復治理措施[1]，對于改善山西省區域生態環境，促進山西省經濟可持續發展具有重要的意義。

1 項目區自然概況

該煤礦位于太行山脈中段西側，東距靈石縣城直距20 km，井田地理坐標：東經111°29′14″～111°32′44″，北緯36°48′00″～36°49′13″。項目區屬黃土丘陵地貌，土壤侵蝕強度為中度侵蝕。根據《中國植被區劃圖》，礦區植被類型屬于暖溫帶落葉闊葉林區。縣境內野生植物豐富，種類繁多，屬太行山植物群系，分為喬木、灌木、草類三種類型。項目區土壤隨地形呈規律性分布，土壤大部分屬于黃土質山地褐土，此類土壤一般厚30 cm～150 cm。植被覆蓋度63.0%(林地32.46萬畝，牧草地81萬畝，總土地面積180.21萬畝)。

井田位于溫帶季風區，屬于大陸性半干旱季風氣候。年平均氣溫10.9 ℃，不小于10 ℃的活動積溫為2 789.5 ℃。年平均降水量571.85 mm，降水多集中在6月～9月四個月。年最大蒸發量為2 285.1 mm。年平均濕度6.55毫巴～9.15毫巴。封凍日期為每年的10月下旬至次年的3月上旬，最大凍土深度0.93 m。無霜期159 d。年主導風向為西北風，年平均風速1.8 m/s。

井田屬汾河水系，井田內沖溝發育，雨季有洪水排泄，流向大體由東南向西北，暴雨時洪流順溝向西北流入汾河。井田內沒有常年性河流。

2 工程概況

2.1 工程建設內容

本項目組成包括：工業場地、風井場地、爆破材料庫、場外道路、輸電線路、供水管線、棄渣場。

1)工業場地。

工業場地平面布置主生產區、輔助生產區、行政辦公區。工業場地占地面積5.0 hm2。

2)風井場地。

風井場地位于工業場地北側約1 km處，布置有風機房；安全出口；配電室等建、構筑物，占地面積0.5 hm2。

3)爆破材料庫。

爆破材料庫場地位于礦井工業場地東側的山溝里，占地面積0.4 hm2，其中雷管庫與爆破材料庫分別單獨設置且均為磚混結構。

4)場外道路。

場外道路包括：進場道路、風井道路、爆破材料庫道路，運渣道路，總占地共2.66 hm2。

進場道路：該礦現有進場簡易公路連接工業場地，該公路進行拓寬改造后完全可以滿足本礦煤炭外運要求，該公路設計按平原微丘三級公路標準進行改造，路基寬9.0 m，路面寬7.0 m，最小圓曲線半徑30 m，最大縱坡4.0%，設計荷載公路Ⅱ級，全長約1 300 m。考慮兩側綠化排水各2 m，占地面積1.69 hm2。

風井道路：風井場地東側有一條鄉鎮公路通過，風井公路由風井場地入口與該公路相接，線路全長約130 m，路面寬3.5 m，路基寬5.0 m，泥結碎石路面。考慮兩側綠化排水各2 m，占地面積0.12 hm2。

爆破材料庫道路：由礦井工業場地接入，線路全長400 m，按山嶺重丘四級公路設計，路面寬3.5 m，路基寬4.5 m，為泥結碎石路面。考慮兩側綠化排水各2 m，占地面積0.34 hm2。

運渣道路：由礦井工業場地接入，線路全長600 m，按山嶺重丘四級公路設計，路面寬3.5 m，路基寬4.5 m，為泥結碎石路面。考慮兩側綠化排水各2 m，占地面積0.51 hm2。

5)輸電線路。

礦井采用10 kV雙回路供電，一回引自段純35 kV變電站10 kV側，供電線路采用LGJ-240架空線路，供電距離3.5 km，一回引自弓家莊110 kV變電站，供電線路采用LGJ-240架空線路，供電距離4.5 km。兩回電源線路，當一回發生故障停止供電，另一回路可擔負礦井全部負荷用電。兩回電源線上都不得分接任何負荷。

輸電線路占地包括塔基永久占地、架線過程所需的施工臨建、牽張場、堆場、施工道路等，占地面積為2.4 hm2，其中永久占地0.02 hm2，臨時占地2.38 hm2。

6)棄渣場。

棄渣場位于工業場地北側約600 m處的一條自然荒溝，該溝道為“U”形溝道，溝長約300 m，寬約100 m，深約50 m，棄渣場溝口以上匯流面積為0.02 km2，棄渣場占地面積1.00 hm2。

2.2 土石方量

1)建設期間土石方。項目建設期開挖10.76萬m3，回填7.78萬m3，棄方2.98萬m3，建設期內產生的建筑垃圾0.3萬m3，棄于棄渣場。2)運行期排矸量和廢渣。運行期產生矸石量6萬t/年(3.33萬m3/年)，方案服務年內共19.67萬m3，全部運至新型墻體材料有限公司綜合利用。運行期鍋爐爐渣共0.09萬m3，全部棄于棄渣場。

2.3 工程占地

本工程總占地面積為12.00 hm2，其中永久占地為8.58 hm2，臨時占地為3.42 hm2。從占地類型上分：其他草地5.73 hm2，建設用地6.27 hm2。

3 防治目標及水土流失預測

3.1 防治目標

根據《山西省人民政府關于劃分水土流失重點防治區通告》(晉政發[1998]42號)，本項目屬于山西省水土流失重點預防保護區，因此本項目執行建設生產類項目水土流失防治標準一級標準。

根據SL 190-2007土壤侵蝕分類分級標準，項目區屬于土石山區，區域內土壤侵蝕模數容許值為200 t/(km2·年)。

3.2 水土流失預測

1)煤礦建設工程施工期間擾動地表、破壞植被面積為11.96 hm2；損壞水土保持設施面積為5.73 hm2。

2)本工程原地表土壤流失量28 396 t，擾動后土壤流失量為70 073 t，新增土壤流失量為41 677.6 t。

建設期擾動地表土壤流失量為501.2 t，其中原地表土壤流失量為217.56 t，新增土壤流失為283.6 t。

自然恢復期擾動地表土壤流失量為1 241.9 t，其中原地表土壤流失量為846.0 t，新增土壤流失為395.9 t。

運行期擾動地表土壤流失量為68 330 t，其中原地表土壤流失量為27 332 t，新增土壤流失量為40 998 t。

運行期水土流失量大主要是由于沉陷區的面積大，加之擾動時間長。建設期水土流失總量雖小，但是單位面積單位時間造成的水土流失量大，因此建設期是重點防治時段。本方案重點防治區域為棄渣場，棄渣場單位面積單位時間水土流失增量最大，其次分別為工業場地、場外道路和輸電線路。

3)可能造成的水土流失危害預測。

可能造成的水土流失危害主要表現在地表沉陷和水資源的破壞。

4)工程建設可能造成如下危害：工程建設過程中將破壞原生地貌和植被，打破原有土體的穩定，形成裸露疏松的表土，加劇水土流失。工程建設過程中造成的松散物較多，遇到暴雨極易引發強烈侵蝕；棄渣場由于堆棄量大，松散堆積，在暴雨沖刷作用下，會產生嚴重的水土流失度。

4 水土保持措施體系及主要工程量

項目水土流失防治分區包括工業場地、風井場地、爆破材料庫、場外道路、輸電線路、棄渣場、廢棄場地和采空沉陷區。

4.1 工業場地防治區

1)工程措施。

排水溝：主體已設計排水溝，長度465 m，矩形斷面，尺寸為0.4 m×0.4 m。

2)植物措施。

主體設計考慮工業場地圍墻內的空閑處、道路兩側等進行綠化美化，綠化面積1.25 hm2，綠化系數25%。

3)臨時防護措施。

綜合分析場地地形條件、場地布置、主體已設計和實施的措施，本方案新增臨時措施主要針對臨時堆土(料)的苫蓋，初估需防護網4 000 m2。

4.2 風井場地防治區

1)工程措施。

排水溝：主體已設計排水溝，長度235 m，矩形斷面，尺寸為0.4 m×0.4 m。

2)植物措施。

主體設計未考慮綠化，本方案新增在工業場地圍墻內的空閑處、道路兩側等進行植草綠化，草籽選用無芒雀麥，綠化面積0.125 hm2，草綠化系數25%。

3)臨時防護措施。

綜合分析場地地形條件、場地布置、主體已設計和實施的措施，新增臨時措施主要針對臨時堆土(料)的苫蓋，初估需防護網1 000 m2。

4.3 爆破材料庫防治區

工程措施：本方案新增漿砌石排水溝280 m。

4.4 場外道路防治區

場外道路包括改造道路(進場道路)、風井道路、運渣道路和爆破材料庫道路，主體工程只對路面進行設計，未對道路進行排水及綠化設計，本方案根據道路功能新增以下措施：

1)工程措施。

進場道路、風井道路、爆破材料庫道路和運渣道路設排水溝共長4 860 m。

2)植物措施。

進場道路、風井道路、爆破材料庫和運渣道路兩側種植側柏4 860 m，撒播無芒雀麥0.49 hm2。

4.5 輸電線路防治區

1)工程措施。

在施工結束后對臨時占用地進行土地平整，土地平整面積為2.38 hm2。

2)植物措施。

土地平整后，對占用其他草地覆土后采取植草方式恢復植被，草籽采用無芒雀麥，植草面積共為2.38 hm2。

4.6 棄渣場防治區

1)工程措施。

棄渣場工程措施包括攔擋工程、排水工程、邊坡防護工程、土地平整。

攔擋工程：在棄渣場溝口修建重力式漿砌石擋渣墻，擋墻長30 m。

排水工程：棄渣場最終堆渣高程處布置截洪溝，棄渣場的邊坡與溝道岸坡結合處布設岸坡截洪溝，馬道內側布設橫向排水溝。截洪溝與橫向截水溝相互連接，經過海漫消能后自然排放至下游溝道。

邊坡防護工程：當堆渣至擋渣墻墻頂高程0.5 m，先設置馬道然后再覆土綠化，并設置排水溝，進行削坡開級，坡比1∶3，每堆高5 m設馬道；坡面采用植物措施護坡。

土地平整：當矸石堆置到最終高程時，對棄渣場頂部覆土后進行土地平整。

2)植物措施。

在邊坡上種植紫穗槐和無芒雀麥；當棄渣堆置到最終高程時采用刺槐與無芒雀麥混交的方式對頂部進行植被恢復。

4.7 廢棄場地防治區

經現場查勘，關閉的工業場地已平整覆土，還需采取植草方式恢復植被，草籽采用無芒雀麥，植草面積共為0.05 hm2。

4.8 沉陷區防治區

本礦井開采沉陷區內破壞土地的類型為采煤引起的沉陷和壓占兩個類型。對首采沉陷區主要是采取預留保安煤柱、專人巡查、裂縫填充、地面整治、補償和礦山生態恢復等措施。

表1 水土保持工程量

4.9 新增工程量

1)工程措施。工程措施包括攔擋工程、防洪排水工程、土地平整工程等。工程量為：土方開挖9 184 m3，土方回填1 345 m3，漿砌石4 439 m3，干砌石11 m3，碎石墊層56 m3，土地平整3.18 hm2。

2)植物措施。包括場外道路的行道樹綠化和輸電線路的植被恢復措施。工程量為：側柏1 655株，無芒雀麥113.92 kg。

3)臨時防護措施。臨時防護措施均為建設期措施，包括編織袋堰體方填筑、拆遷，防護網苫蓋等。工程量為：編織袋堰體方填筑26 m3，編織袋堰體方拆除26 m3，防護網苫蓋5 100 m2。

4.10 水土保持工程量

項目水土保持工程量見表1。

5 結語

本項目依據煤礦建設與開發過程中的生態破壞與水土流失的特征，分析了建設過程及運行過程可能產生的水土流失及生態破壞，提出相應的水土保持及生態修復措施，堅持生態治理和煤礦經濟發展同時實施，有效治理礦區的水土保持和環境生態破壞，形成良好的礦區生態環境，從而實現煤礦區域整體的生態環境改善和優化，保持煤礦企業經濟可持續發展。

[1] 王嬌雯.淺談煤礦開采區的水土流失與防治[J].污染防治技術，2010,23(5):49-51.

Thedesignofsoil&waterconservationandecologicalrehabilitationforacoalmineofLingshicounty

SHENLi-xia

(ChangzhiTunliuCountryEnvironmentalProtectionBureau,Changzhi046100,China)

According to the characteristic of soil erosion and ecological damage of coal constuction and explitation, forecasted and analyzed the target and soil and water erosion conservation, the corresponding measures of water conservation and rehabilitation was designed. The results is that the soil erosion and ecological environment in coal mine region can be effectively controlled and the ecological environment may be improved.

coal mine, water conservation, soil erosion, ecological rehabilitation

1009-6825(2014)33-0194-03

2014-09-11

申麗霞(1976- )，女，工程師

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