淺談本鋼南芬露天礦開采工程水土保持措施布局

李明偉

(中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015)

引言

水土流失防治措施布設應根據項目所在區域的水土流失現狀、自然氣候環境以及工程實際建設布置情況，從預防和治理水土流失及尊重自然規律角度出發，合理配置水土保持措施。

在項目建設過程中，應注重生態環境保護，減少對原地表和植被的破壞，設計的水土保持措施應與周邊現有景觀相協調[1]。不同的氣候類型區，應采取的水土保持措施不盡相同。本文以本鋼南芬露天礦1000萬t·a-1開采工程為例，介紹了濕潤區山坡型露天礦常用的水土保持措施及布局情況。

1 項目及項目區概況

1.1 項目概況

本溪鋼鐵(集團)礦業有限責任公司南芬露天鐵礦為改建建設生產類項目，生產規模為1000萬t·a-1，大型礦山。工程總占地1292.69hm2，全部為永久占地。露天開采，采用汽車運輸開拓方式。

項目組成包括露天采場、排土場、運巖道路區、工業場地及附屬設施區。目前礦山主采場214m以上各臺階已經靠幫3期境界，本次優化設計主要對3期境界214m以下各臺階進行圈定。礦山已完全轉入封閉圈以下開采，露天采場占地面積466.01hm2，占地類型為采礦用地。礦山共有3個排土場，為Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ號排土場，Ⅱ號排土場位于采場西南，礦體上盤馮家東溝，現狀最高排土標高為600m，主要分為660～620m、620～560m、560～450m等排土臺階；Ⅳ號排土場位于采場東南，礦體下盤黃柏峪魏家堡，現狀最高排土標高667m，目前主要形成的排土臺階為660～600m排土臺階；Ⅴ號排土場位于采場東北，礦體下盤位于廟兒溝南山坡，現狀最高排土標高639m，目前主要形成的排土臺階為620～560m排土臺階。對現有排土場實施加高增容，沿排土線逐步向上排放，增加有效容積6214萬m3。滿足方案服務期內礦山巖石排棄要求。礦山運巖道路總長約(15～29m寬)31.60km，路面采用泥結石碎石面，混鋪塊石基層。附屬設施區包括運輸皮帶、倒裝站、牽車場、鐵路(0.12hm2)和供配電系統。該區各個功能區已經運行多年，設施齊全。工業場地：主場地在采場北部，本項目是改建項目，現有的工業場地設施能夠滿足改建后的需要，不新建工業場地。現有工業場地包括礦業大樓、職工食堂、運輸車隊、綜合廠，汽車檢修、炸藥庫等分場地，已為礦山服務多年，設施齊全，綠化系數在30%以上[2]。

至設計水平年工程總占地1292.69hm2，全部為永久占地。本次研究是在原擴幫設計的基礎上進行規模調整，上盤擴幫區停止擴幫，只在下盤局部臺階進行擴幫生產，礦山出礦集中于主采場(3期境界)內。目前，礦山礦石、巖石破碎運輸系統、防排水系統、機汽修系統、供電系統等都已建設完畢并投入使用，礦山設備全部更新購置完成，無新基建工程，僅需進行相應設備的運移，以及部分臺階整理工作，建設期無土石方產生。

本工程屬于對現有采場進行開采，露天采場爆破影響區以內無居民居住，不涉及拆遷安置工作。

1.2 項目區概況

項目區地貌類型為遼東低山丘陵區，北溫帶半濕潤大陸性季風氣候，土壤以棕壤為主，表土層厚約50cm。屬長白植物區系，植被類型為溫帶針闊葉混交林，林草覆蓋率約69%。土壤侵蝕類型區為東北黑土區-長白山山地區陵區-長白山山地丘陵水質維護保土區-遼東山地丘陵水質生態維護區[3]，土壤侵蝕類型以輕度水蝕為主，項目區域平均土壤侵蝕模數為800t·km-2·a-1，土壤容許流失量為200t·km-2·a-1。氣候特征情況見表1。

表1 氣候特征表

2 防治標準及目標值

項目區不屬于國家級和省級水土流失重點防治區，依據《生產建設項目水土流失防治標準》[4]，確定該項目應執行建設生產類水土流失防治三級標準。項目區的降雨量786.5mm，介于600～800mm。調整提高后水土流失防治目標值見表2。

表2 水土流失防治目標值調整表

3 防治措施總體布局

研究水土保持防治措施布局情況，要根據項目不同區域的功能和水土流失特點劃分水土保持防治區；對主體工程已存在的措施進行分析，判斷是否具備水土保持功能，是否滿足水土保持要求；確定需要補充增加的水土保持措施，從而系統地確定水土保持措施總體布局，建立健全水土保持防治措施體系[5]。在布置水土保持措施總體布局時，應充分考慮工程和植物措施的結合，達到與周邊環境相結合的目的；還應考慮永久和臨時措施的相輔相成，近期與遠期的關系。在防治措施具體配置中，充分發揮工程措施速效性和控制性，同時也要發揮植物措施的后續性和生態效應[6]。水土流失防治措施體系見表3。

表3 水土保持防治措施體系表

4 水土保持措施布設

4.1 露天采場防治區

露天采場面積466.01hm2，占地類型為采礦用地。本次開采設計在現有露天采場地表境界范圍內進行。主體工程對露天采場設計了灑水降塵措施。主體工程設計滿足水土保持要求，因此本次研究無新增水土保持措施。

本項目處于生產運行期，在工程區環境干燥時，使用1臺5t灑水車對露天采場進行灑水，降低粉塵濃度，改善環境。

4.2 排土場防治區

本次優化設計對現有排土場實施加高增容，不新增占地，排土場占地總面積728.00hm2，占地類型為采礦用地。主體工程對排土場防治區設計了鉛絲石籠攔擋和灑水降塵措施，本次研究新增渣土回覆和穩定平臺植樹及邊坡種草植被恢復措施。

4.2.1 工程措施

4.2.1.1 鐵絲石籠壩

主體工程對排土場坡腳設計了鉛絲石籠壩防護，在排土場按照棄渣穩定要求排放和整治后，進行坡腳防護[7]。鐵絲石籠壩頂寬1m，底寬3m，高1.5m。設計每個單一石籠尺寸為0.5m×1.0m×3.0m，棱角邊采用直徑12～14mm的鋼筋焊制而成，編制網孔采用10號鍍鋅鐵絲。為了增強石籠的整體性，將相鄰每個石籠之間再用鐵絲堅固。填充石料(碎石或卵石)粒徑8～20cm的應占80%以上，其余用級配好的碎石填滿空隙，箱籠內的填充料的容重必須≥1.70t·m-3。

4.2.1.2 渣土回覆

礦山已經運行多年，占地類型為采礦用地，項目區內表土稀少，為節約表土資源，減少地表植被破壞，利用排土場渣土栽植植被。對排土場穩定平臺及邊坡進行渣土回覆，進而實施植被恢復措施。臺階平臺采取栽植坑覆土，每株覆土面積0.3m×0.3m，覆土深度0.5m。

4.2.2 植物措施

4.2.2.1 穩定平臺

在排土場穩定平臺上栽植一年生油松，栽植面積29.33hm2，株行距為1m×1m。

4.2.2.2 穩定邊坡

在排土場穩定邊坡上撒播沙打旺草籽，播種面積23.99hm2，播種量40kg·hm-2。

4.2.3 臨時措施

灑水降塵，在工程區環境干燥時，使用1臺5t灑水車對露天采場進行灑水，降低粉塵濃度，改善環境。

4.3 運巖道路防治區

主體工程對運巖道路防治區設計了排水溝和灑水降塵措施，本次研究新增彩條布苫措施。

4.3.1 工程措施

主體工程對運巖道路設計了漿砌石排水溝，長21000m，梯形斷面，溝深0.8m(安全超高0.20)，上口寬1.5m，底寬1m，壁厚40cm。運巖道路排水溝的修建能有效攔截排導山坡匯水，避免了徑流對路面的沖刷，起到了很好的水土保持作用[8]。

4.3.2 臨時措施

4.3.2.1 灑水降塵

在工程區環境干燥時，使用1臺5t灑水車對露天采場進行灑水，降低粉塵濃度，改善環境。

4.3.2.2 彩條布苫蓋

對運巖道路的臨時堆土布設彩條布苫蓋措施，以防止臨時堆土隨風揚塵和產生侵蝕。

5 防治效益分析

附屬設施區和工業場地已經運行多年，區內設施完善，無新建工程，屬于建筑占壓、硬化和已治理區域，本方案中不進行效益分析；露天采場區本方案服務期結束后，將繼續開采，本方案中不進行效益分析[9]。至設計水平年各工程情況見表4。采取水土保持措施后，水土保持防治效果均達到防治目標的要求，匯總見表5。

6 結語

本項目結合項目區的氣候條件、地形地貌特點以及水土流失現狀情況，采取了適合本項目的水土保持防治措施，工程、植物以及臨時措施通過合理搭配，形成了穩定、健康的防治措施體系，有效地控制了新增水土流失情況，達到了改善礦區生態環境的目標。