煤矸石山生態復綠效果分析

摘要：斜溝煤礦位于山西省興縣，煤矸石山需要進行生態復綠。本文結合具體案例，研究煤矸石山生態復綠的技術要點，分析其生態復綠效果，以推進煤矸石山生態治理，改善區域生態環境。

關鍵詞：煤矸石山；生態復綠；斜溝煤礦

中圖分類號：TD752.2；X171.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2023）06-0-03

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2023.06.040

Analysis on the Ecological Vegetation Restoring Effect

of Coal Gangue Hill

——Taking the Ecological Treatment Project of Gangue Hill in Xiegou Coal Mine

as an Example

WANG Jianwu， ZHANG Daoyong

（Beautiful China Ecological Environment Technology Co.， Ltd.， Beijing 100176， China）

Abstract： The Xiegou Coal Mine is located in Xingxian County， Shanxi Province， and the coal gangue hills require ecological vegetation restoring. Based on specific cases， this paper studies the technical points of ecological vegetation restoring of coal gangue hills， analyzes their ecological vegetation restoring effects， so as to promote ecological treatment of coal gangue hills and improve the regional ecological environment.

Keywords： coal gangue hill; ecological vegetation restoring; Xiegou Coal Mine

煤炭開采是從原煤挖掘到洗煤處理的過程。在洗煤過程中，摻雜在煤炭中的煤矸石會被篩選排出，煤矸石經過長久堆積就會形成矸石山。煤矸石是一種成煤過程中與煤層伴生的含碳量較低、比煤堅硬的黑灰色巖石，其巖石成分主要有碳質頁巖、泥質頁巖和砂質頁巖，所以它是一種混合物。目前，我國煤矸石累計堆存量超過60億t，形成千余座矸石山，占地面積大。經預測，我國煤矸石排放量仍以每年5億～8億t的速度增加，這就需要探尋合理可行的治理技術[1]。斜溝煤礦位于山西省興縣，多年開采產生大量煤矸石，堆積如山，開展生態治理勢在必行。本文以斜溝煤礦矸石山生態治理項目為例，分析煤矸石山生態復綠效果。

1 煤矸石山概述

我國煤矸石的分布特點是“北多南少，西多東少”，這與煤炭資源的地域分布有關。煤矸石山規模較大[2]，會占用大量土地資源，存在一定環境風險，而且綜合利用率低，浪費現象比較普遍。堆積體不穩固，經氧化、風化和雨水滲透浸泡后，容易坍塌，引發滑坡等災害。雨水淋溶后，煤矸石可能釋放重金屬，污染土壤、地表水和地下水，影響當地居民生活，同時嚴重制約社會經濟的可持續發展。煤矸石山需要將生物技術和工程技術結合，開展生態復綠，從源頭進行生態治理和綜合利用，實現資源化、無害化和減量化。

2 煤矸石山生態復綠設計原則及施工要點

2.1 煤矸石山生態復綠設計原則

煤矸石山必須結合當地自然條件，遵循相關原則，因地制宜地開展生態復綠設計。一是防災減災。煤矸石山誘發的地質災害存在一定隨機性，必須做好預警，保證周邊居民的生命財產安全。煤矸石山治理的前提是消除地質災害隱患，落實防災減災。二是堅持工程措施和生物措施相結合。堅持源頭控制與末端治理相結合，加強生態環境保護，綜合運用工程措施和生物措施，科學恢復已經退化的生態功能。三是景觀相似性。煤矸石山周邊地質環境問題復雜，應結合周邊地形、植被分布特點，選擇適宜的植被對其進行治理，盡可能與周邊地形、植被景觀相似。四是注重生態保護，避免二次破壞。煤矸石山治理應以生態保護、環境美化為前提，從設計開始就采取合理措施，避免二次破壞。五是綜合治理。結合區域地質環境問題，從煤矸石山的分布、規模及危害程度出發，有重點地進行治理。采取整、填、清、植等綜合治理措施，恢復區域生態環境。

2.2 煤矸石山生態復綠施工要點

煤矸石山在生態復綠之前必須進行鉆探勘查，確定是否存在自燃風險，明確地質環境穩定狀況。根據治理需要，采取滅火、整形、覆土、碾壓等措施，然后覆土，栽種植物，開展生態復綠。防滅火是煤矸石山治理的關鍵，一般采用噴漿法、注漿法或者挖掘熄滅法等方法進行防滅火處理[3]。滅火后需要對山體進行整形，分級削坡，并在坡腳修建擋矸壩，保證山體穩定。根據治理工程設計標準，一般坡面坡度不能超過30°，擋矸壩高度不宜超過5 m。堆體整形后，按照生態治理設計對煤矸石山進行覆土碾壓，一般覆土厚度在0.5～1.0 m。覆土后用碾壓機反復碾壓，確保整體穩定性。生態治理設計要體現排水溝、蓄水池等重點要素。

3 煤矸石山生態復綠植物選擇

斜溝煤礦地處溫帶季風氣候區，生態環境比較脆弱，它不僅屬于國家級限制開發重點生態功能區，也屬于黃河中游干流水土流失控制的核心區域和黃土高原水土流失治理的重點區域。馬蘭黃土是研究區土壤的主要成土母質，土壤可分為山地草甸土、棕壤、灰褐土3種。斜溝煤礦位于黃土高原，水土流失比較嚴重，植被覆蓋率較低，物種較少。針闊葉林分布于礦區中部，主要有油松、側柏、刺槐和棗樹等；林下混生灌木有檸條錦雞兒、沙棘、虎榛子、黃薔薇、黃刺玫、枸杞等；草本植物主要有蒿類、百里香、甘草、黃花鐵線蓮、長芒草、狗尾草等[4]。

煤矸石山治理中，植被選擇要堅持一定原則。所選植被應以鄉土植被為主，避免外來物種的入侵。所選植被應耐旱、耐瘠薄，減少養護成本，保障區域苗木的發芽率和成活率。所選樹種要有先鋒樹種，確保先鋒樹種的快速復綠，構建喬、灌、草復合的群落結構，營造相對穩定的生態系統；考慮深淺根系的搭配，通過深根的錨固、淺根的加筋，提升區域的水土保持功效。選擇植被恢復技術手段時，要充分考慮區域原坡面的巖性、坡度、坡向、匯水情況、裂隙程度等因素，堅持技術可行、經濟合理、操作便利的原則，以較小的投入取得最大的生態效益及社會效益。重點區域的植被恢復作業要具有典型性，融合多種技術手段實現植被恢復，進而達到示范效果。所選植被要充分考慮常綠樹與落葉樹的搭配，要考慮春季有花、冬季有綠的景觀效果。

4 斜溝煤礦矸石山生態復綠效果

斜溝煤礦矸石山與其他煤矸石山相似，位于工業場地東南側的荒溝，距離西磁窯溝村約720 m，占地面積約為58.10 hm2，經核算，總有效庫容為

1 150萬m3，累計可堆放矸石約2 070萬t，矸石堆放服務期滿后復墾為林地和耕地。自2014年6月起填埋煤矸石，目前已填埋完畢，并溝口邊坡及其頂部平臺已完成治理，治理面積為16.47 hm2。斜溝煤礦矸石山生態復綠主要涉及6個工程。

4.1 場地平整及防滲工程

填充前已對填埋庫區內的場地進行平整和壓實，平整總面積為58.10 hm2，為底部排水系統提供良好的建設平臺和適宜的排水坡度，同時為固廢堆體提供足夠的承載力。庫區底部平整和壓實后，場地縱向最大坡度位于庫尾處。填埋場內黃土覆蓋層較厚，黃土經夯實后可作為防滲層，再經過矸石分層壓實處理，可達到良好的防滲效果[5]。

4.2 壩體工程

填充區溝口建1座懸臂式擋矸壩，地面以上懸臂高為10.0 m，地面以下懸臂高為3.5 m，懸臂厚為0.6 m，趾板長為2 m，踵板長為8 m，壩長為47.34 m，采用鋼筋混凝土結構。擋矸壩的主要設計參數如表1所示。

4.3 護坡工程

擋矸壩頂部邊坡最大坡比為1∶2，每堆高6 m建造一個馬道，馬道寬為5 m，馬道內側坡腳設排水溝。坡面采用鋼筋混凝土格構種植方式進行防護，對坡面進行覆土，覆厚度1.0 m的壤土，覆土壓實系數不小于0.85。煤矸石山邊坡穩定安全系數為1.28（大于1.15），滿足邊坡穩定要求，堆體穩定安全。

4.4 排水工程

填埋過程中，作業區周邊設置臨時截排水溝。溝口擋矸壩北側設有混凝土主排水溝，與治理區下游排矸場內主排水溝相連。擋矸壩每級臺階坡腳處設有混凝土截水溝，通向北側主排水溝。溝口護坡工程頂部設有混凝土截水溝，通向北側主排水溝；護坡工程頂部平臺設有橫縱向混凝土排水溝，分別通向北側主排水溝及頂部截水溝。

4.5 植被恢復工程

由于填溝造地活動，研究區原始地層被填埋，對區域植被和土地資源造成嚴重破壞。煤矸石山主要采用植生毯復綠+覆土種植+撒播草籽的方式進行植被恢復，并選擇適宜當地生長的植被進行復綠。

4.6 防自燃工程

防自燃工程采用矸石填溝造地。斜溝煤礦矸石硫含量為0.8%，低于1%，它屬于不易自燃煤矸石。在矸石填充過程中，場地內嚴禁有明火并采取防自燃措施，做到每日覆蓋，不留矸石裸露面。每堆高

2.5 m覆蓋50 cm厚的黃土壓實，避免矸石內部能量積聚。矸石填埋達到設計高度后，頂部覆蓋1.0 m厚的黃土進行封場，并開展復綠工程。處置措施可有效隔絕矸石與外界空氣的接觸，降低煤矸石山自燃風險。

5 斜溝煤礦矸石山生態復綠效益分析

5.1 生態效益

本項目的實施徹底改變研究區各種不良地質環境條件，消除不利因素，改善周邊生態環境，提升山麓地貌景觀品質，為人們提供更為舒適的生活空間，也為社會發展創造良好的條件。植被恢復工程的實施可以恢復原有生境，增加區域生物多樣性，提升動物棲息地質量，吸引動物聚集，構建和諧的生態系統。

5.2 社會效益

本項目通過建立監測網絡，可以及時監測隱伏煤自燃區的發展趨勢，及時發現災害隱患，有效保障周邊居民生命財產安全。本項目的實施提供很多的就業崗位，提升周邊居民收入水平，維護社會穩定。此外，本項目實施過程中還會產生機械租賃與購買、材料購買等支出，除專利產品及特制產品外，均可在當地采購，助力當地經濟發展。

5.3 經濟效益

填溝造地工程可以改變土壤質地及利用價值，使原有荒地具備掛牌出讓的機會，增加區域經濟收入。本項目的實施可以提高興縣的知名度，改善投資環境，產生名牌效應，增加無形資產，為吸引外地資金創造有利條件。同時，本項目的實施可以減少或避免生態問題，有效減輕因災損失，提升區域環境承載力。

6 結語

煤矸石山的生態復綠具有十分重要的現實意義，生態效益、社會效益和經濟效益顯著。研究表明，煤矸石山實施生態復綠，可以恢復原有生境，增加區域生物多樣性，改善周邊生態環境，同時推動當地經濟發展，維護社會穩定。

參考文獻

1 臧 龍，張盛祥，張志義，等.淺談煤矸石對環境的影響及其資源化利用[J].煤，2010（2）：24-25.

2 王繼宇，羅斐文，張元娟，等.自燃煤矸石山生態復綠效果研究：以杜兒坪礦矸石山治理項目為例[J].山西科技，2020（5）：83-86.

3 趙方瑩，劉 飛，鞏 瀟，等.煤矸石山危害及其植被恢復研究綜述[J].安全與環保，2013（2）：77-81.

4 翟小偉，馬靈軍，朱國忠，等.煤礦矸石山自燃治理技術研究與實踐[J].煤炭科學技術，2015

（4）：53-56.

5 李曉利，楊 文，劉 偉.礦山矸石生態環境恢復治理示范工程技術要點[J].居業，2020（2）：80-82.