大型露天礦擴(kuò)建工程水土保持方案設(shè)計(jì)與實(shí)施效果分析

周曉樂(lè)

(遼寧省水土保持局，沈陽(yáng) 110003)

?

大型露天礦擴(kuò)建工程水土保持方案設(shè)計(jì)與實(shí)施效果分析

周曉樂(lè)

(遼寧省水土保持局，沈陽(yáng) 110003)

開(kāi)展大型露天礦水土保持方案設(shè)計(jì)對(duì)于防治礦山類生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失，提高項(xiàng)目區(qū)生態(tài)效益、社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益，建設(shè)生態(tài)文明具有重大意義。文章以遼寧鞍山市某特大型礦山擴(kuò)建工程為例，介紹了其水土保持措施設(shè)計(jì)的特點(diǎn)和具體內(nèi)容，并通過(guò)監(jiān)測(cè)結(jié)論分析了礦山擴(kuò)建工程中水土保持防治目標(biāo)的達(dá)標(biāo)情況。雖然個(gè)別水土流失防治指標(biāo)未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但所采取的水土保持措施對(duì)于礦山的水土流失現(xiàn)象起到了很好的控制作用。

露天礦；水土保持；方案設(shè)計(jì)；實(shí)施效果

遼寧省是我國(guó)重要的鐵礦產(chǎn)區(qū)，有許多大型露天鐵礦自日偽時(shí)期就開(kāi)始開(kāi)采，經(jīng)過(guò)近百年的不斷開(kāi)采，形成了巨大的礦坑，周圍的生態(tài)環(huán)境也不斷惡化，水土流失日益嚴(yán)重，如何讓露天鐵礦既能穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，同時(shí)對(duì)生態(tài)環(huán)境又不造成巨大損害，是現(xiàn)階段水土保持部門(mén)和礦山開(kāi)發(fā)企業(yè)必須面對(duì)的一道難題。露天礦在采礦作業(yè)中為了獲取地表下的礦石，需要先清除上層表土 ，這樣就必須毀壞原地貌的樹(shù)木、草皮等地表附著物，對(duì)原生地貌造成破壞，同時(shí)，又會(huì)產(chǎn)生大量的棄土、棄渣,進(jìn)而造成嚴(yán)重的水土流失。水土保持方案是根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》(GB50433—2008)所編制的防治生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目所造成的水土流失危害的一種技術(shù)文本，生產(chǎn)企業(yè)需要按照水土保持方案實(shí)施各項(xiàng)防治措施，開(kāi)展水土流失監(jiān)測(cè)等工作，本文以某大型露天開(kāi)采礦山擴(kuò)建項(xiàng)目為例，探討該類項(xiàng)目水土保持方案設(shè)計(jì)和實(shí)施效果情況，對(duì)于防治生態(tài)破壞，保證礦山建設(shè)可持續(xù)發(fā)展，建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)，推動(dòng)人類與自然和諧發(fā)展具有積極意義。

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

該礦山位于遼寧省鞍山市，鐵礦自1916年日偽時(shí)期進(jìn)行采礦，以采富礦為主。解放后，從1950年開(kāi)始由某大型國(guó)有鋼鐵企業(yè)繼續(xù)開(kāi)采，該鐵礦至今已有一百余年的開(kāi)采歷史，是亞洲最深的露天鐵礦，目前已形成完整的綜合生產(chǎn)體系。該礦占地面積為1.7698km2，設(shè)計(jì)采用露天方式開(kāi)采，最初礦山設(shè)計(jì)規(guī)模40萬(wàn)t/a，經(jīng)過(guò)多年的開(kāi)采，開(kāi)采工藝日益成熟，設(shè)計(jì)規(guī)模逐漸增加，1984年設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到600萬(wàn)t/a，目前采坑上口寬為1500m×1180m，下口寬為420m×250m，大孤山鐵礦采用汽車-破碎膠帶聯(lián)合開(kāi)拓運(yùn)輸方式。

擴(kuò)建工程主要分為兩部分，一部分是擴(kuò)大開(kāi)采礦區(qū)，面積由原來(lái)的1.7698km2增加到2.0997km2，擴(kuò)大了0.3299km2。另一部分?jǐn)U大開(kāi)采深度，由目前開(kāi)采深度90-414m擴(kuò)大到193-486m，滿足礦山中長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的需要。

項(xiàng)目區(qū)地貌屬低山丘陵地帶。氣候類型屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，多年平均氣溫8.8℃，≥10℃積溫3530℃，多年平均降水量720mm，最大凍土深度1.18m，平均風(fēng)速3.6m/s。土壤類型以棕壤為主。屬華北植物區(qū)系，林草覆蓋率約為30%。土壤侵蝕以極強(qiáng)輕度水蝕為主，土壤容許流失量200t/km2·a。

2 項(xiàng)目區(qū)水土流失特點(diǎn)

該礦山擴(kuò)建工程建設(shè)所占區(qū)域?yàn)楣さV用地、疏林地和荒地等，坡度在0°-25°之間，水土流失類型以水蝕為主，土壤侵蝕模數(shù)為11358[t/(km2·a)]，水土流失強(qiáng)度級(jí)別屬極強(qiáng)度級(jí)。

本工程總占地面積為424.85hm2，其中荒地43.87hm2、疏林地4.26hm2、工礦用地376.72hm2。本工程占地面積的88.67%為工礦用地，疏林地面積占總面積的1.00%，荒地占總面積的10.33%。可以看出，本工程占用的林地、荒地比例非常小，由于擴(kuò)建項(xiàng)目大部分利用了原大孤山鐵礦的基礎(chǔ)實(shí)施，如：工業(yè)場(chǎng)地，鐵路系統(tǒng)等，從而也大大降低了新征占地面積，減少了對(duì)地表的擾動(dòng)。

該項(xiàng)目在建設(shè)過(guò)程中，廠房和道路硬覆蓋區(qū)域會(huì)相對(duì)增加地表徑流，但因集雨面積不大，且場(chǎng)地周圍及場(chǎng)地內(nèi)部有完善的截、排水系統(tǒng)，不會(huì)產(chǎn)生足以引發(fā)洪水、泥石流的徑流量；沒(méi)有硬覆蓋的地區(qū)，在倒裝場(chǎng)南側(cè)有開(kāi)挖坡面需要設(shè)計(jì)擋土墻，增強(qiáng)邊坡的穩(wěn)定性，防止崩塌、滑坡等災(zāi)害性重力侵蝕[1]。

雖然沒(méi)有災(zāi)害性水土流失威脅廠區(qū)建筑物和礦山正常生產(chǎn)安全；但如果不采取任何水土保持措施，由于地表植被的破壞，表土擾動(dòng)，土壤侵蝕模數(shù)會(huì)有一定程度的增大，水土流失量增多，對(duì)生態(tài)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)負(fù)面影響。所以必須及時(shí)做好水土流失的預(yù)防工作，并落實(shí)各項(xiàng)水土保持措施，可以使因項(xiàng)目建設(shè)引起的水土流失降到最低，防止項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境的惡化。

3 防治措施設(shè)計(jì)

該礦山企業(yè)從20世紀(jì)90年代開(kāi)始不斷進(jìn)行場(chǎng)地平整、客土回填、綠化復(fù)墾。目前，排巖場(chǎng)共栽植喬灌木54萬(wàn)株，杏樹(shù)、梨樹(shù)、山楂等果樹(shù)7000多棵，種植牧草4.3萬(wàn)m2，總治理面積達(dá)23萬(wàn)m2。為解決果樹(shù)澆水問(wèn)題，安裝了滴灌系統(tǒng)，鋪設(shè)供水管線5000m，修建蓄水池3個(gè)，總蓄水能力達(dá)1000萬(wàn)m3。這些復(fù)墾措施總體上起到了很好的水土流失防護(hù)作用，本次水土保持措施設(shè)計(jì)是在原有措施基礎(chǔ)上，針對(duì)項(xiàng)目特點(diǎn)，有針對(duì)性的采取一些工程措施、植物措施和臨時(shí)措施。

在水土流失防治措施布局上，結(jié)合工程實(shí)際和項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀，因地制宜、因害設(shè)防、總體設(shè)計(jì)、全面布局、科學(xué)配置。遵循原則如下：①減少對(duì)原地貌和植被的破壞面積，合理布設(shè)棄石場(chǎng)，棄石集中堆放；②在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，注重生態(tài)環(huán)境保護(hù)，設(shè)置臨時(shí)性防護(hù)措施，減少施工過(guò)程中造成的人為擾動(dòng)及產(chǎn)生的廢石；③樹(shù)立人與自然和諧相處的理念，尊重自然規(guī)律，注重與周邊景觀相協(xié)調(diào)。④工程措施、植物措施、臨時(shí)措施合理配置、統(tǒng)籌兼顧，形成綜合防護(hù)體系；⑤工程措施要盡量選用當(dāng)?shù)夭牧希龅郊夹g(shù)上可靠、經(jīng)濟(jì)上合理；⑥植物措施要盡量選用當(dāng)?shù)氐钠贩N，并考慮綠化美化效果；⑦防治措施布設(shè)要與主體工程密切配合，相互協(xié)調(diào)，形成整體。

3.1 采場(chǎng)防治區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)

由于采場(chǎng)目前已經(jīng)基本接近開(kāi)采外緣邊界，為了增加礦石儲(chǔ)量及礦山服務(wù)年限，需要進(jìn)行擴(kuò)界，擴(kuò)界后采場(chǎng)的服務(wù)年限由剩余的5a增加至24a，水土保持方案的服務(wù)年限為10a，截止到本方案服務(wù)期末，礦山仍將繼續(xù)開(kāi)采，終期復(fù)墾無(wú)法實(shí)施，所以在本次水土保持方案設(shè)計(jì)中不對(duì)采場(chǎng)防治區(qū)設(shè)計(jì)水土保持措施，僅分析采場(chǎng)的水土流失現(xiàn)狀。

3.2 汽車停放場(chǎng)地防治區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)

由于汽車停放場(chǎng)地建在半山腰上，作為司機(jī)臨時(shí)休息及汽車加油修理的場(chǎng)地，該處地勢(shì)相對(duì)較高，風(fēng)速較大，并與膠帶排土場(chǎng)緊鄰，中間有汽車排土運(yùn)輸?shù)缆罚覊m較大。為了降低粉塵，減小風(fēng)速，在汽車停放場(chǎng)地周圍栽植一行防塵能力強(qiáng)的刺槐，根據(jù)該區(qū)域的特殊地形，考慮汽車安全問(wèn)題，在四周用土圍了一條1.5m高的土埂，在雨季雨水很難排出，從而造成場(chǎng)地泥濘，為了將雨水徑流排出到場(chǎng)地外，在場(chǎng)地東側(cè)修一條漿砌石排水溝，排水溝斷面選用矩形[2]。

3.3 輸電線路改造防治區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)

輸電線路建設(shè)完工后，在其線桿周圍撒播草籽。選擇耐旱、抗塵性能好的沙打旺草籽撒播面積為0.03hm2。覆土厚度為20cm。

3.4 新建道路防治區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)

新建道路總長(zhǎng)6200m。為了將路面的匯流導(dǎo)出，在公路內(nèi)側(cè)修建排水溝，減輕匯流對(duì)路面的沖刷。排水溝采用矩形斷面，排水溝挖方全部用于路基填墊。道路建設(shè)完工后，在其道路兩側(cè)栽植行道樹(shù)。樹(shù)種選擇抗塵性能強(qiáng)的刺槐。

3.5 新建鐵路及倒裝場(chǎng)防治區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)

在倒裝場(chǎng)建設(shè)過(guò)程中南側(cè)形成了一個(gè)大約8m高的邊坡，在倒裝場(chǎng)南側(cè)高陡邊坡處設(shè)置擋土墻，用于穩(wěn)定坡腳、攔擋雨季雨水的沖刷導(dǎo)致陡坡脫落的土石至道路及倒裝場(chǎng)內(nèi)。擋土墻采用M10漿砌石重力式結(jié)構(gòu)。為了讓倒裝場(chǎng)南側(cè)的8m的邊坡更加穩(wěn)定，需要對(duì)邊坡進(jìn)行削坡綠化，栽植紫穗槐。

3.6 排土場(chǎng)防治區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)

在汽車排土場(chǎng)設(shè)計(jì)排巖終了坡腳處設(shè)置鐵絲石籠，目的是為了攔截排巖時(shí)滾落的巖石，為了增強(qiáng)石籠的整體性，在石籠之間再用鐵絲堅(jiān)固。

4 防治效果分析

本項(xiàng)目已實(shí)施5a，并開(kāi)展了建設(shè)期水土流失監(jiān)測(cè)工作，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，各項(xiàng)防治措施的運(yùn)行效果良好。永久占地工程措施、植物措施、管理措施質(zhì)量高，效果好，棄渣得到了有效的防護(hù)，其它臨時(shí)占地及直接影響區(qū)也得到綜合治理。項(xiàng)目區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到了明顯的改善，周邊水土流失也得到了較好的控制。建設(shè)期結(jié)束后，該項(xiàng)目植被恢復(fù)系數(shù)達(dá)到98.2%，林草覆蓋率達(dá)到15.2%，工程擾動(dòng)土地治理率達(dá)到95.1%，工程攔渣率達(dá)到90%，水土流失控制比0.4，總治理度43.9%。

5 結(jié)論與討論

由于礦山開(kāi)采工程的特殊性，在建設(shè)和生產(chǎn)期無(wú)法全面恢復(fù)植被，而對(duì)于采場(chǎng)、道路等區(qū)域無(wú)法采取有效的防護(hù)措施，導(dǎo)致其水土保持六項(xiàng)指標(biāo)只有部分達(dá)標(biāo)，監(jiān)測(cè)結(jié)果也印證了該項(xiàng)目無(wú)法完全按照目前的防治標(biāo)準(zhǔn)來(lái)衡量其水土保持防治效果，在工程的建設(shè)生產(chǎn)過(guò)程中存在水土流失現(xiàn)象無(wú)法避免，但工程建設(shè)單位在工程建設(shè)中，通過(guò)積極開(kāi)展水土流失防治工作，采取攔擋、防護(hù)、排水同時(shí)進(jìn)行的水土保持措施進(jìn)行恢復(fù)治理，雖然個(gè)別水土流失防治指標(biāo)未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，但所采取的水土保持措施對(duì)于礦山的水土流失現(xiàn)象起到了很好的控制作用。

[1]王仁芳，彭亮，吳思容，等.有色金屬礦山建設(shè)工程水土保持方案編制要點(diǎn)探討[J].湖南有色金屬，2011(03)：57-59.

[2]楊主泉，胡振琪，王金葉，等.煤矸石山復(fù)墾的回復(fù)生態(tài)學(xué)研究[J].中國(guó)水土保持，2007(06)：35-36.

1007-7596(2017)04-0174-02

2017-03-12

周曉樂(lè)(1981-)，遼寧鞍山人，從事水土保持監(jiān)督、綜合治理工作。

TD82；S

B