合陽安陽煤礦水土流失預測及措施評價

趙小虎

（陜西省合陽縣水土保持工作站，陜西渭南715399）

合陽安陽煤礦水土流失預測及措施評價

趙小虎

（陜西省合陽縣水土保持工作站，陜西渭南715399）

通過分析合陽縣安陽煤礦開發情況和所在地水土流失與保持現狀，對項目建設造成的水土流失進行了預測，并對項目開發建設采取的水保措施進行了分析評價，以確定其開發建設盡力減小水土破壞，可供情況相近地區進行參考。

煤礦；水土流失；預測；水保；方案；評估

1 概況

安陽煤礦位于渭南市合陽縣東，井田面積79.2 km2，地質資源儲量378.89 Mt，設計可采儲量194.14 Mt，礦井設計生產能力2.40 Mt/a。礦井采用斜立井綜合開拓方式，采用綜采采煤方法。首采區為一采區，面積6.97 km2，服務年限13.1年。工程建設涉及工業場地、場外道路、輸電及通訊線路、施工營地和矸石周轉場。

2 項目區水土流失及水土保持現狀

2.1 水土流失現狀

合陽縣是黃河中游水土流失重點縣之一，項目區溝壑縱橫，地面坡度5°～25°，區內土壤侵蝕以水力侵蝕為主。通過現場調查，確定項目區土壤侵蝕以中度侵蝕為主，平均土壤侵蝕模數2680 t/km2·a，土壤容許流失量1000 t/km2·a。

2.2 水土保持現狀

當地政府根據水土流失特點，積極開展生態環境建設，再造山川秀美的新合陽，大力推行封禁治理，退耕還林(草)，小流域綜合治理，實施生態修復。經過近年來的奮戰，治理水土流失面積65.02 km2，植樹造林10440畝，有效地遏制了水土流失，改善了當地生態環境。

3 水土流失預測

3.1 損壞水土保持設施面積

經統計，本項目建設損壞水土保持設施為旱地和灌木林地，總面積為40.79 hm2。

3.2 棄渣量預測

本項目挖填方總量為238.38萬m3，挖方140.83萬m3，填方97.55萬m3，調入0.93萬m3，調出0.93萬m3，棄方43.28萬m3，其中：23.30萬m3用于附近招丈公路路基填方，其余19.98萬m3排于矸石周轉場。

截至2016年2月，本項目共產生棄方38.40萬m3，其中：23.30萬m3棄方已用于場地附近招丈公路路基填方，15.10萬m3棄方已堆至矸石周轉場；尚未產生的棄方4.88萬m3，計劃全部排至矸石周轉場內。本項目生產期產矸量為20.5萬m3/a，其中：掘進矸石5.0萬m3/a，選煤矸石15.5萬m3/a。掘進矸石在投產后前2年排至矸石周轉場，后期（井下形成采空區后）掘進矸石不出井，全部回填井下廢棄巷道。選煤矸石首先用于本項目井下滅火材料，剩余部分優先綜合利用，外運不暢時排于矸石周轉場。鍋爐灰渣用于水泥廠原料，生活垃圾由當地環衛部門統一處置。

3.3 水土流失量調查、預測

3.3.1 調查、預測單元

本項目2015年9月進入施工準備期，計劃2017年9月完工。結合項目實際情況，對已完成和已動工的工程單元進行水土流失調查，對未動工和未完成的工程單元進行水土流失預測。調查、預測的單元為工業場地、場外道路、輸電及通訊線路、施工營地和矸石周轉場五個單元。

3.3.2 調查、預測范圍和時段

本項目總占地面積為43.17 hm2，其中：水土流失調查面積為28.06 hm2，水土流失預測面積15.11 hm2，詳見表1。

根據項目實際情況，調查、預測時段分為施工期（含施工準備期）和自然恢復期。

3.3.3 調查、預測方法

根據《開發建設項目水土保持技術規范》（GB50433-2008）推薦的水土流失量預測模式進行預測，其計算公式如下：

表1 水土流失調查及預測單元劃分

新增水土流失量可按下式計算：

式中：W為水土流失量，t；△W為新增水土流失量，t；i為預測單元，1，2，3，……，n；k為預測時段，1，2，3，指施工準備期、施工期和自然恢復期；Fi為第i個預測單元的面積，km2；Mik為擾動后不同預測單元不同時段的土壤侵蝕模數，t/km2·a；△Mik為不同單元各時段新增土壤侵蝕模數，t/km2·a；Mi0為擾動前不同預測單元土壤侵蝕模數，t/km2·a；Tik為預測時段，a。

經計算，確定本項目平均土壤侵蝕模數2680 t/km2·a，項目區擾動后水蝕模數為8400 t/km2·a。

3.3.4 調查、預測結果

本項目水土流失總量為10983 t，背景流失量3783 t，新增水土流失量6706 t，預測水土流失總量為2659 t，背景流失量1039 t，新增水土流失量1621 t。各調查、預測單元中，工業場地水土流失量最多，達7809 t；其次為矸石周轉場，水土流失量為1552 t；次之為場外道路，水土流失量為1002 t；其余各區水土流失量較少，不超過500 t。兩個調查、預測時段中，施工期水土流失量為7543 t，自然恢復期水土流失量為3440 t。

4 主體工程水土保持分析與評價

針對項目建設產生的水土流失，建設方提出了一些水保措施，現對其水保效果進行分析評價。

4.1 推薦方案的水土保持分析評價

本項目工業場地位于井田中部麥里溝新村附近，場地內集中布置主、副、回風井筒，主體設計結合工業場地地形條件，考慮與外部公路的聯系以及生產工藝的要求，豎向布置采用臺階式的布置形式，共設4級臺階；土方工程以挖作填，并利用井巷掘進矸石，最大限度的利用土石方量。場外道路充分依托現有公路，節省了新增占地；輸電及通訊線路就近接入，主要用鐵塔和砼桿架設，工程量較；施工營地鄰近工業場地，施工方便；矸石周轉場位于場地北側1.30km的荒溝，矸石運距較短，經濟可行。總體而言，本項目整體布局較為緊

湊，符合水保要求。

4.2 工程占地分析評價

項目占地總面積為43.17 hm2，其中：永久占地40.91 hm2，臨時占地2.26 hm2；占地類型為旱地、灌木林地和農村宅基地，沒占用基本農田、水澆地等高生產力土地，符合水保要求。

本項目工業場地圍墻內占地面積為24.26 hm2，扣除風井場地、消防站、礦山救護隊、單身宿舍、防火灌漿場地、瓦斯抽采場地和瓦斯發電場地用地面積后面積為18.00 hm2，未超過《煤炭工程項目建設用地指標》21.6 hm2的要求（場地自然地形平均坡度大于15%，用地調整系數為1.20）。矸石周轉場服務年限未超過《煤矸石綜合利用管理辦法》3年的堆放要求。

4.3 土石方平衡分析評價

本項目挖填方總量為238.38萬m3，挖方140.83萬m3，填方97.55萬m3，調入0.93萬m3，調出0.93萬m3，棄方43.28萬m3，棄方優先用于招丈公路路基填方，剩余部分排至矸石周轉場內。本方案認為建設過程中以挖作填，同時棄方能夠用于周邊項目用土，減少了棄方，符合水保要求。

本項目生產期產矸量為20.5萬m3/a，其中：掘進矸石5.0萬m3/a，選煤矸石15.5萬m3/a。掘進矸石在投產后前2年排至矸石周轉場，后期（井下形成采空區后）掘進矸石不出井，全部回填井下廢棄巷道。選煤矸石首先用于本項目井下滅火材料，剩余部分優先綜合利用，外運不暢時排于矸石周轉場。鍋爐灰渣用于水泥廠原料，生活垃圾由當地環衛部門統一處置。本方案認為生產期棄渣的處置方式符合規范要求。

4.4 主體設計中具有水土保持功能工程的分析評價

4.4.1 截水溝

主體設計提出在場地挖方邊坡上方設置截水溝，將坡面排水通過場地內排水溝排至改造后的麥里溝河道和梨家溝河道內。截水溝采用梯形斷面，M7.5漿砌石結構，溝底寬0.5 m，溝深0.5 m，內坡比1∶1，溝長1531m。

排水能力分析：工業場地坡面最大匯水面積0.20 km2。根據當地水文手冊，重現期為10 a的降雨強度為38.00 mm/h，重現期為20a的降雨強度為44.02 mm/h，流量按照Qp=0.278× k×i×F進行計算。式中：Qp為重現期為N的設計流量，m3/s；k為徑流系數，取0.3；i為設計頻率的平均1h降雨強度，mm/h；F為流域面積，km2。

經計算，設計坡面流量為0.63 m3/s，校核坡面流量為0.73 m3/s。主體設計提出的截水溝排水能力滿足要求，可以有效防止工業場地上游坡面來水對場地邊坡的沖刷，符合水保要求。

4.4.2 排水溝

主體設計提出在開挖邊坡下方、邊坡平臺內側及道路一側設置排水溝，將場地內雨水排至改造后的麥里溝河道和梨家溝河道內。開挖邊坡下方排水溝采用矩形斷面，M7.5漿砌石結構，溝寬0.4 m，溝深0.5 m，溝長574 m，邊坡平臺內側排水溝采用矩形斷面，M7.5漿砌石結構，溝寬0.4 m，溝深0.4 m，溝長1812 m，道路一側蓋板排水溝采用矩形斷面，M7.5漿砌石結構，鋼筋混凝土蓋板，溝寬0.4 m，溝深0.5 m，溝長2702 m。邊坡平臺內側排水溝的匯水面積為護坡坡面，面積較小，排水能力滿足要求。經計算，排水溝設計流量0.19 m3/s，校核流量0.22 m3/s。排水能力滿足排水要求。

4.4.3 鋼筋混凝土方格護坡

主體設計提出對工業場地內臺階連接處、四周挖填方邊坡布設鋼筋混凝土方格護坡，總面積43451 m2，其中：場地內臺階連接處6045 m2，挖方邊坡36394 m2，填方邊坡1012 m2。鋼筋混凝土方格護坡采用C25混凝土框格，邊坡坡率1∶1.5，內框邊長2.50 m，外框邊長2.90 m，框格寬0.20 m。方格相鄰邊相互垂直，與水平線成45°，對框格內進行綠化。邊坡每隔8 m高程設置寬度為1.5 m的平臺以增加穩定性。骨架每5個整方格型格構設伸縮縫一道，縫寬2 cm，縫內用瀝青麻筋填塞，水泥砂漿抹面。分析評價：主設提出的鋼筋混凝土方格護坡減少了裸露坡面，減少了水土流失，起到了保持水土的作用，并將工程措施和植物措施相結合，體現了生態優先的水保原則，符合水保要求。

4.4.4 綠化措施

主體設計提出在場地內空地進行綠化，綠化面積6.06 hm2，能夠起到綠化、美化的效果，可有效改善生態環境，符合水保要求：主體設計對工業場地布設了較為完善的排水系統，坡面來水和場地內水流優先存放于雨水收集池，能夠減少雨水外排，有效的防治水土流失，符合水保要求。場地內臺階連接處、四周挖填方邊坡采用了鋼筋混凝土方格護坡形式，并將工程措施和植物措施相結合，體現了生態優先的水保原則，符合水保要求。此外，對場地內的空地布設了綠化措施，減少了水土流失又提高了視覺效果，符合水保要求。

5 結語

經過綜合分析評估，安陽煤礦建設期將擾動地表面積43.17 hm2，損壞水土保持設施面積40.79 hm2，造成水土流失總量為10983 t。項目建設中，在布局、占地、處置棄渣的方案符合水保措施要求，其配套的排水、綠化等措施有利于水土保持，所以其主體水保方案科學可行。

S157.1

B

1673-9000（2017）03-0178-03

2016-12-29

趙小虎（1982-），男，陜西合陽人，工程師，主要從事水土保持項目建設與管理工作。