若羌縣陽光煤礦改擴(kuò)建工程水土保持措施技術(shù)研究

雷雅菡

(新疆維吾爾自治區(qū)水土保持生態(tài)環(huán)境監(jiān)測總站，新疆 烏魯木齊 830000)

若羌縣處于南疆嚴(yán)重缺煤地區(qū)，隨著縣域經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對煤炭需求量呈逐年上升趨勢，特別是冬季取暖民生用煤短缺，現(xiàn)階段縣域內(nèi)年需求量約260萬t。目前縣域內(nèi)僅有陽光煤礦年產(chǎn)6萬t露天礦一處，每年需到600km以外的輪臺(tái)縣、庫爾勒市和其他地區(qū)調(diào)運(yùn)煤炭，由于冬季存在大雪封路，外部煤炭難以調(diào)入?yún)^(qū)內(nèi)，造成區(qū)內(nèi)煤炭供給問題嚴(yán)重。陽光露天煤礦資源儲(chǔ)量相對豐富，總資源量6969.49萬t，煤質(zhì)優(yōu)良，主要為氣煤，少量為長焰煤類，可作為動(dòng)力用煤及民用煤。為充分發(fā)揮本礦的地理區(qū)域優(yōu)勢和煤炭資源優(yōu)勢，實(shí)施優(yōu)勢資源轉(zhuǎn)換戰(zhàn)略[1,2]，必須加快若羌縣陽光露天煤礦的開發(fā)工作，緩解若羌縣地方工業(yè)及民用煤供給緊張的問題。因此，擬實(shí)施90萬t·a-1改擴(kuò)建工程露天開采，由6萬t·a-1擴(kuò)建至90萬t·a-1。

1 工程概況

若羌縣陽光煤礦位于若羌縣城東南120km處，行政區(qū)劃屬新疆巴州若羌縣管轄。面積1.96km2，礦田開采境界內(nèi)地質(zhì)資源儲(chǔ)量6969.49萬t，工業(yè)資源儲(chǔ)量6198.19萬t，可采儲(chǔ)量4595萬t，儲(chǔ)量備用系數(shù)1.1。陽光煤礦為新疆若羌縣陽光礦區(qū)總體規(guī)劃中的唯一礦，生產(chǎn)能力為90萬t·a-1。設(shè)計(jì)將現(xiàn)狀開采區(qū)域及煤層埋藏較淺的東區(qū)劃分為首采區(qū)，其他區(qū)域劃分為二采區(qū)。分區(qū)煤巖量見表1。

改擴(kuò)建工程包括采掘場、排土場、工業(yè)場地(原場址新建工業(yè)場地)、加油站及油庫(原庫區(qū)擴(kuò)增)、道路工程(利用原有進(jìn)行改建)、水源地及供水管線(新建管線)。項(xiàng)目區(qū)工程布置見圖1。

表1 分采區(qū)煤巖量表

圖1 項(xiàng)目區(qū)工程影像示意圖

2 防治范圍及防治分區(qū)

工程水土流失防治責(zé)任范圍為煤礦工程的永久征占地和臨時(shí)用地之和，共計(jì)193.59hm2。項(xiàng)目區(qū)地貌類型區(qū)為阿爾金山脈山間盆地高山區(qū)一個(gè)區(qū)，海拔高程一般在4420～6062m。工程水土流失防治區(qū)劃分為采掘場、排土場、工業(yè)場地、選煤廠、加油站及油庫、道路工程及供排水管線7個(gè)防治區(qū)。各防治區(qū)面積詳見表2。

表2 水土流失防治區(qū)劃分結(jié)果表

3 水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)

本項(xiàng)目的水土流失防治執(zhí)行等級(jí)為《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50434-2018)北方風(fēng)沙區(qū)建設(shè)類一級(jí)防治標(biāo)準(zhǔn)[3]。結(jié)合本工程的特點(diǎn)和工程所在區(qū)域的自然環(huán)境狀況，對本水土保持方案的計(jì)劃和實(shí)施的6項(xiàng)防治標(biāo)準(zhǔn)做出適當(dāng)修正，修正后具體目標(biāo)如下。

3.1 水土流失治理度

按照北方風(fēng)沙區(qū)水土流失一級(jí)防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定值85%執(zhí)行。

3.2 土壤流失控制比

按照北方風(fēng)沙區(qū)水土流失一級(jí)防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，本項(xiàng)目土壤流失控制比應(yīng)達(dá)到0.80，該標(biāo)準(zhǔn)以中度侵蝕區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)，本項(xiàng)目區(qū)土壤侵蝕強(qiáng)度以輕度風(fēng)力侵蝕為主兼有微度水力侵蝕，因此按照相關(guān)規(guī)定調(diào)整為1.0。

3.3 渣土防護(hù)率

按照北方風(fēng)沙區(qū)水土流失一級(jí)防治標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，項(xiàng)目區(qū)渣土防護(hù)率應(yīng)達(dá)到87%。

3.4 表土保護(hù)率

根據(jù)《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50434-2018)，北方風(fēng)沙區(qū)水土流失一級(jí)防治標(biāo)準(zhǔn)對表土保護(hù)率不做要求。

3.5 林草植被恢復(fù)率和林草覆蓋率

根據(jù)咨詢建設(shè)單位并結(jié)合現(xiàn)場調(diào)查，本項(xiàng)目區(qū)位于高山區(qū)，區(qū)域內(nèi)土壤質(zhì)地極差，不利于植被生長，同時(shí)考慮到項(xiàng)目區(qū)水資源貧乏，對本項(xiàng)目林草植被恢復(fù)率和覆蓋率不做要求。

4 水土保持防治措施

4.1 采掘場防治區(qū)

采掘場建設(shè)期已有占地面積13.0hm2，本次方案施工期外擴(kuò)至41.0hm2。采掘場的特點(diǎn)是開采面積大、動(dòng)態(tài)擾動(dòng)且時(shí)間長。首采區(qū)采掘場南側(cè)為排土場，攔截部分來自北側(cè)山體的匯水。所以，只需修筑在采掘場首采區(qū)的北側(cè)設(shè)置圍梗，攔截少量匯水，無需修建排水溝。在采掘場北側(cè)地表境界外修建土質(zhì)圍梗，圍埂長800m，土方量2000m3。對采掘場出溝道路以及剝離擾動(dòng)區(qū)域?yàn)⑺祲m，建設(shè)期灑水量27000m3。采掘場圍梗斷面見圖2。

圖2 采掘場圍梗斷面示意圖

4.2 排土場防治區(qū)

建設(shè)期排土場將堆放采掘場排土495萬m3，排土場占地為溝谷地形，排土場已定型，故占地面積94hm2；排土場采取“先擋后棄”方式，固定邊坡和固定平臺(tái)邊緣修筑1100m擋渣壩，有效防止石方滾落，攔渣壩利用剝離土石修建，為土質(zhì)結(jié)構(gòu)，土方量8800m3，攔渣壩斷面見圖4；排土場在形成一級(jí)臺(tái)階后，環(huán)繞排土場的臺(tái)階邊緣處設(shè)置一道土質(zhì)圍埂防護(hù)，圍埂軸線方向平行于場地邊緣。平臺(tái)堆土經(jīng)壓實(shí)后即可壘砌圍埂。圍埂采用土質(zhì)，斷面為梯形結(jié)構(gòu)，高度為0.3m，頂寬0.5m，外邊坡為1∶1.5。圍埂填筑土方采用采掘場前期剝離的巖土剝離物，建設(shè)期排土場東側(cè)修筑圍埂490m/142m3，排土場西側(cè)修筑圍埂726m/211m3，共修筑圍埂1216m/353m3；在排土場外設(shè)置排水溝，排水溝的長度約為4000m，排水溝采用梯形斷面，底寬0.6m，溝深0.8m，頂寬1.1m，起到擋水和導(dǎo)流的作用，用排水溝把融雪水引至東西兩側(cè)的自然沖溝內(nèi)，排水溝斷面見圖3；排土場平臺(tái)設(shè)灑水36000m3防護(hù)措施。

圖3 排水溝斷面示意圖

圖4 攔渣壩斷面示意圖

4.3 工業(yè)場地防治區(qū)

工業(yè)場地總占地面積6.12hm2，利用現(xiàn)有工業(yè)場地臺(tái)地進(jìn)行擴(kuò)建，原有場地地面設(shè)施全部拆除新建。工業(yè)場地區(qū)包括廠前區(qū)、機(jī)修倉庫區(qū)。工業(yè)場地內(nèi)設(shè)2處臨時(shí)堆場，臨時(shí)堆放購置的種植綠化區(qū)表土(黑鈣土)和施工砂石等物料。工業(yè)場地施工將利用已有場地范圍新建相關(guān)設(shè)施，并對場地周邊空地實(shí)施了綠化，并實(shí)施了節(jié)水灌溉措施；對場地進(jìn)行場地平整工作，土地平整0.2hm2。綠化區(qū)種植取土采取外購方式，以種植灌木及播撒草籽為主，回填表土1000m3，栽植灌木890株，撒播種草0.20hm2。在工業(yè)場地西北側(cè)設(shè)置排水明溝387m疏導(dǎo)匯水。場地四周設(shè)彩鋼板600m。臨時(shí)堆放表土表面采用6000m2密目防塵網(wǎng)苫蓋，工業(yè)場地施工過程中采取灑水降塵，灑水量7074m3。

4.4 道路工程防治區(qū)

道路工程均利用已有工程道路系統(tǒng)，對已有道路進(jìn)行修復(fù)及平整作業(yè)，道路系統(tǒng)包括運(yùn)煤道路、進(jìn)場道路和貨運(yùn)道路、礦山道路等，合計(jì)占地面積30.68hm2。道路工程施工過程中，對道路工程一側(cè)設(shè)排水溝，場外道路排水溝長18000m，排水溝采用梯形斷面，底寬0.3m，溝深0.4m，頂寬0.8m。并對施工道路段定期灑水，建設(shè)期灑水量27612m3。道路兩側(cè)設(shè)置限行樁18km，控制車輛行駛路線，臨時(shí)堆放土表面采用3000m2密目防塵網(wǎng)苫蓋。

4.5 選煤廠防治區(qū)

項(xiàng)目區(qū)將新增1條選煤廠生產(chǎn)線，在施工過程中對場地進(jìn)行場地平整工作，施工結(jié)束土地平整0.24hm2后對選煤廠圍墻內(nèi)的空地進(jìn)行礫石壓蓋，壓蓋240m3。礫石壓蓋用料來自采掘場開挖巖層碎石，經(jīng)破碎站破碎后運(yùn)至選煤廠場地。建設(shè)期灑水量2100m3。施工過程對臨時(shí)堆放的土石方采用密目防塵網(wǎng)苫蓋400m2。

4.6 油庫及加油站防治區(qū)

項(xiàng)目區(qū)將對已有的油庫及加油站進(jìn)行擴(kuò)容，在施工過程中對場地進(jìn)行場地平整工作，施工結(jié)束土地平整0.11hm2后對油庫及加油站圍墻內(nèi)的空地進(jìn)行礫石壓蓋，壓蓋量110m3。礫石壓蓋用料來自采掘場開挖巖層碎石，經(jīng)破碎站破碎后運(yùn)至油庫及加油站場地。建設(shè)期灑水量960m3。施工過程對臨時(shí)堆放的土石方采用密目防塵網(wǎng)苫蓋200m2。

4.7 供排水管線防治區(qū)

本次供排水管線工程均為新建工程，供水管線管徑DN400，管溝作業(yè)帶寬4m，管線總長約22km，全程重力輸水。排水主要為污水處理站—綠化區(qū)、處理站—灑水降塵區(qū)排水管線采用綜合管溝敷設(shè)，排水管道采用無縫鋼管。管溝為矩形管溝，管溝作業(yè)帶寬8m，管溝兩側(cè)堆土和堆管區(qū)各2m。施工完成后，對施工作業(yè)帶進(jìn)行平整，清理遺留建筑物資和垃圾，供排水管線施工擾動(dòng)區(qū)進(jìn)行場地平整作業(yè)，土地平整18.39hm2。對施工場地定期進(jìn)行灑水作業(yè)，灑水量8631m3。臨時(shí)堆土采取防塵網(wǎng)苫蓋措施，密目防塵網(wǎng)8000m2。施工段設(shè)置彩條旗限界措施，總長度為22km。

5 水土保持工程效益評(píng)價(jià)

水土流失的防治效果具體的量化指標(biāo)為水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防護(hù)率、表土保護(hù)率、林草林草植被恢復(fù)率和林草覆蓋率等6大指標(biāo)[4,5]。

5.1 水土流失治理度

水保措施防治面積與造成水土流失面積的比值。工程水保措施防治面積165.89hm2，水土流失面積193.59hm2，水土流失治理度達(dá)到86%。

5.2 土壤流失控制比

本工程容許土壤流失量為1200t·km-2·a-1，通過實(shí)施各項(xiàng)水土保持措施后，項(xiàng)目區(qū)經(jīng)長達(dá)5a時(shí)間的自然恢復(fù)，土壤侵蝕模數(shù)可降低到1200t·km-2·a-1，土壤流失控制比控制在1.0。

5.3 渣土防護(hù)率

本工程堆土總量503.13萬m3，水土保持防護(hù)措施，采取攔擋及苫蓋的堆土總量為445.26萬m3，基本控制水土流失，其渣土防護(hù)率可以達(dá)到88%。

5.4 設(shè)計(jì)水平年水土流失防治指標(biāo)

水土流失總治理度達(dá)到86%，土壤流失控制比1.0，攔渣率88%，項(xiàng)目位于北方風(fēng)沙區(qū)，表土保護(hù)率本工程不考慮；且項(xiàng)目位于極度干旱、高山地區(qū)，林草植被恢復(fù)率及林草覆蓋率不做定量分析，能夠達(dá)到防治目標(biāo)。

6 結(jié)論

水土保持的工程措施主要有修建土質(zhì)圍梗2016m、攔渣壩1100m、填方2353m3、表土回填(購置表土)1000m3、土地平整18.94hm2、排水溝22387m、礫石壓蓋350m3；植物措施為種植灌木890株、撒播草種0.2hm2、撒播草籽16kg；臨時(shí)措施為灑水109377m3、防塵網(wǎng)苫蓋17600m2、彩條旗限界22km。

水土保持措施實(shí)施后工程區(qū)水土流失治理度為86%，土壤流失控制比為1.0，渣土防護(hù)率達(dá)到88%，項(xiàng)目位于北方風(fēng)沙區(qū)，表土保護(hù)率本工程不考慮；且項(xiàng)目位于極度干旱、高山地區(qū)，林草植被恢復(fù)率及林草覆蓋率不做定量分析，能夠達(dá)到防治目標(biāo)。