露天煤礦采場復墾與再利用

謝鵬

（國家能源集團烏海能源有限責任公司，內蒙古 烏海 016045）

引言

現階段大型露天煤礦的發展開始越來越迅速，相關工作地發展引起社會的廣泛關注，對其生產所用的工藝和技術進行探討，得出的結果是減短復墾周期、提高土地的復墾率作為關鍵點，運用一邊開采一邊復墾的工作方式，大大減少工作的時間。要增加礦山經濟效益，減少煤炭資源的浪費率，要利用地下臺階式開采法進行作業。現階段，該工藝的準備工作，應用的條件已經完善，在接下來的工業建設中，該行業的工作人員需要在對礦區的工業建設中，加強對該工藝的使用，使得礦區的規模更加完美，在露天開采的大型煤礦中，要把該工藝使用起來，同時重視該工藝的發展，了解工藝的工作模式，熟練地掌握工藝，從而跟上露天煤礦生產發展的速度。高效率高產量的礦山的決定因素，在于生產所使用的工藝手段，要想獲得快速高效的效果，就要使用大型露天煤礦的生產工藝。

一、研究區概況

研究區位于某地露天煤礦內排土場生態復墾地，該區為溫帶半干旱大陸性季風氣候，平均降雨量為428.2～449.0mm，年蒸發量為1786.6～2598.0mm，平均氣溫為4.8～7.8℃，無霜期為115～130d，年平均風速為2.5～4.2m/s。礦區地帶性土壤為栗鈣土與栗褐土的過渡帶，本研究區屬于溫帶草原區域晉北山地森林草原區。礦區排土場經土地重塑后，地面鋪墊的土層主要是黃土類物質及少量紅土，有時還混有少量煤矸石和碎石等物質，質地一般為沙壤至壤土。

二、礦煤主要問題

（一）瓦斯及水害

礦井主要回采3-5#煤層，2#煤層回采完畢已封閉，3-5#煤層距上覆2#煤層層間距平均為5～7m，距上覆侏羅系煤層采空區約250～300m。3-5#煤層回采工藝為綜采放頂煤，采高14～15m，工作面回采后采空區與上覆2#煤層采空區垮通，并形成局部裂隙與上覆侏羅系采空區導通，導致上覆侏羅系采空區氣體涌出至本煤層回采工作面，造成工作面回風流氧氣濃度偏低，為治理該種情況，在工作面回風側設置了局部升壓通風系統和均壓通風系統，并保持待機狀態，以便于隨時啟動。開采5 號煤層面臨主要水害為老空水。主要有上覆侏羅系煤層采空區積水、上覆2 號煤層采空區積水和同層采空區積水，積水主要來源于生產用水，外來補給量小。在巷道接近積水區或巷道從積水區下通過時，或小煤柱掘進時鄰近薄弱區，或遇構造造成頂板冒落時導通積水區的時候，存在老空透水風險。

（二）一級破碎站除塵效果差的原因分析

根據原煤卸載作業過程和煤塵產生機理分析，現有一級破碎站除塵設施煤塵超限的原因如下：①該煤塵控制方式本質為濕式除塵方式，缺點為捕集微細粉塵效率低，噴出的水霧顆粒空間填充占比低，無法充滿整個空間，且水霧顆粒在沉降時容易蒸發，不適用于到破碎站等開放環境中；②在卡車卸料時雖然自動噴水形成抑塵水界面，但原煤卸至受料斗時產生的巨大風能將煤塵帶至水界面以上形成煤塵；③原煤由卡車卸至破碎站受料斗的過程中受車卡車廂升舉時間影響，在此持續卸料過程中需要50～60s，無法控制原煤在下落過程在噴水面以上產生的煤塵，從而使在整個卸料過程中對煤塵的抑制效果差。

（三）運輸管理

運輸形式為:帶式輸送機運輸煤流、無軌膠輪車運輸人和物料，帶式輸送機按照分管范圍由生產單位進行維護和使用，開展日檢、周期性檢修和各類維修工作，設備運行可靠;無軌膠輪車由委托維護單位進行日常的維護、檢修、保養，對車輛的各系統都進行日常檢查、定期檢修等，車輛的管理有運輸隊入井配發監管、生產單位班組長現場安全監管、機電管理處日常安全檢查監督，制定有相關的管理制度，并嚴格遵照執行，運輸管理狀況較好，存在的主要風險有:皮帶機運行過程中，若保護裝置意外失效，出現皮帶跑偏、打滑不停機的現象，如不能及時停機可能造成設備損壞;或皮帶長時間打滑摩擦產生的煙霧可能造成人員中毒、窒息傷害。風險評價等級為一般風險。無軌膠輪車帶病運轉、司機疲勞駕駛、視線不佳等情況，運行中可能會發生車輛撞擊人員、設備的情況，造成人員傷害和設備的損壞。風險評價等級為較大風險。車輛運輸物料捆綁不牢或綁具意外松脫等情況，可能導致設備掉落造成設備的損壞，如果人員卸車時物料滑落可能造成人員的傷害。風險評價等級為較大風險。無軌膠輪車在極寒天氣或意外出現水箱、油箱被凍，可能導致車輛損壞或無法發動造成人員無法入井和物料無法運輸的情況。風險評價等級為一般風險。

三、生態恢復治理措施

（一）剝離與土地復墾一體化

由于各地礦產的運作并不是使用同一種管理運作模式，所使用的管理方式不同，使得資金情況和工程的開展程度也不同，所以導致國內各地的礦產的土地復墾程度的不同。但大部分復墾的工作主要是對煤礦中的一部分進行復墾。國內開始進行復墾工作時，只有少量的單位進行這樣的工作，并沒有法律來約束這一環保業務。隨著時代發展，人們對環保也越來越重視，國內也頒布了《土地復墾規定》來約束礦產企業的行為。復墾工作時，要與礦產的其他業務相結合。在復墾之前，可以做相應的準備工作，把復墾要用的土壤隔離出來，然后礦產開始作業，開始剝離土地，快要到達規制區域的時候，再進行復墾，這樣會大大減少復墾的時間，提高復墾的效益。

（二）預防控制措施

按照“統一規劃、源頭控制、防復結合”的原則，在煤礦開采、生產過程中可以采取一些合理的措施，以減小和控制破壞土地的面積和程度，為土地復墾創造良好的條件。合理規劃生產布局，減少破壞范圍。在施工和生產過程中應加強規劃和施工管理，以盡量減少對土地的影響。在規劃區域內，必須嚴格控制各種生產和建設活動，并應盡量減少廢棄礦渣和危險石所占土地和臨時土地的面積，并及時回收，以免對土壤和植被造成巨大破壞。它已經威脅到脆弱的生態系統。在建造井的同時，有必要準備一個地面移動臺，以便在調試后的任何時候都可以觀察到它，以便積累基本數據以防止地面沉降。協調開采方法。根據表面變形的動態分布定律，工作表面上方和下方的表面分別是拉伸變形和壓縮變形的區域。因此，當開采大量工作面時，通過沿前進方向合理地布置工作面和開采順序可以抵消一部分地面變形，從而使被保護物體位于沉降區或壓縮變形區的中部而不是軸承。最終的拉伸應變可以有效減少地面變形引起的破壞。表土剝離。根據表面變形的動態分布定律，工作表面上方和下方的表面分別是拉伸變形和壓縮變形的區域。

（三）設置密閉防塵罩棚

基于破碎站煤塵產生機理，提出在破碎站加設密閉防塵罩棚，密閉防塵罩棚需滿足以下要求：①需滿足自卸卡車車廂舉升的高度要求，并要求舉升后的車廂內物料不得超出密閉罩棚以外；②密閉罩棚采用整體設計，與一級破碎站受料倉采用軟連接并封閉，保證自卸卡車卸料時受料斗振動不會對防塵罩棚產生影響，并不會使煤塵外溢。為滿足上述要求，防塵罩棚采用鋼結構框架結構，屋面與圍護結構采用厚度不小的彩色壓型鋼板，圍護結構與卸料斗上沿采用軟膠皮密封，卡車卸料側懸掛多層強力膠皮擋簾，強力膠皮擋簾按自卸卡車車廂舉升尺寸由外向內依次加長，分層錯落布置，減少煤塵的溢出，一級破碎站密閉式防塵罩棚。在增加防塵罩棚后，對于卡車卸料側，雖然采用多層錯落布置強力膠皮擋簾遮擋，但仍不能完全封閉煤塵向卸載平臺方向的外溢。為完全控制煤塵的逸散，在防塵罩棚卡車卸料側采用干霧抑塵技術輔助降塵，已達到更好的煤塵控制效果。

四、討論

在本研究條件下，4 種有機物料在礦區復墾土壤的分解速率均表現為初期快、后期緩慢，與前人的結果相似。秸稈和糞肥在前12 天的分解速率較快，主要原因是初始有機物料中易分解物質較多，如氨基酸、有機酸、多糖等可溶性有機物質以及無機養分，提供了微生物代謝活動所需的大量能源和養分，且此階段，日平均土壤溫度均在10℃以上，有利于微生物活動。第12 天后，有機物料中難溶性有機物質半纖維素、纖維素和木質素等開始被分解，分解速率有所下降，且土壤溫度也快速降低，40～200 天內每日平均土壤溫度處于10℃以下，低溫致使微生物活動降低，進一步減緩了對物料的分解。分解到218 天后，正好是全年中降雨量最集中和溫度最高的時候。此時的微生物活性最高，所以有機物料又進入下一個快速分解階段。因此，在初期有機物料中的易分解有機物分解后，較難利用有機碳的分解速率主要受到土壤積溫的影響。除積溫外，有機物料的性質也影響著物料的分解速率。

結束語

總體來看，復墾后，油松純林、刺槐×油松和油松×沙棘混交林模式的存活率顯著高于其他配置模式；油松和刺槐的存活率顯著高于檸條和沙棘。各樹種的徑級結構和高度結構主要呈正態分布，不同配置模式各樹種的平均胸徑（或基徑）和平均高度間普遍無顯著差異。種植單元內樹種豐富度和土壤全氮含量主要影響沙棘的存活率，各因素對其他樹種的存活率無顯著影響。