煤矿改扩建项目的水土保持实践分析

2012-04-10李彦军太原市水土保持科学研究所

河南水利与南水北调 2012年24期

□李彦军（太原市水土保持科学研究所）

淘汰落后生产力、杜绝低水平的重复建设已成为现代产业政策制定和实施的共识。对于煤炭行业而言，就是要努力提高资源利用率、着力建设高产高效的现代化矿井，加快煤炭工业现代化步伐。在煤炭资源重组的大背景下，为实现煤炭产业升级，发展循环经济，煤矿的改扩建工程蓄势而发。山西安鑫煤业有限公司由安泽桦林煤业有限公司、安泽永安煤业有限公司、宏昌煤业有限公司和安泽安鑫煤业有限公司兼并重组整合而成，整合后井田面积为15.3271km2，生产能力为1.20Mt/a。井田位于安泽县城北直线距离约41km处的唐城镇的岭底、上庄、下庄、三交、崔家沟、麻家山村一带，行政区划属安泽县唐城镇管辖。井田交通以公路为主，交通十分方便，可满足矿井煤炭外运销售的要求。

1.主体工程水土保持分析与评价

1.1 主体工程概况

安鑫煤业为煤矿兼并重组整合矿井，充分利用原有场地、建筑物和设施，不占用耕地，新增占地为荒草地，无水浇地、水田等生产力较高的土地，对区域土地利用总体规划影响不大。本工程不影响周边公共设施和工业企业。工程的选址不存在水土保持制约性因素。本项目新建排矸场位于主井工业场地北侧直距约1.4km处，上游汇水面积较小，约为0.23km2。

1.2 整合前水土保持状况

1.2.1 整合前的工业场地和道路

原安泽安鑫煤业主井工业场地为兼并重组后主井工业场地，该场地的水土保持治理结合主体工程建设同时进行。副井工业场地占地面积为6hm2。除建筑物占地外，地面大部分水泥硬化，局部碎石硬化。场地内有排水沟、有绿化树木。该场地用作整合后的副井工业场地，建筑物大部分拆除重建，其水土保持治理结合主体工程建设同时进行。原安泽永安煤业工业场地除建筑物占地外，地面大部分水泥硬化，局部碎石硬化。原安鑫煤业有限公司主井工业场地进场道路水泥混凝土路面硬化，两侧有排水沟和绿化带，道路整合后利用，符合水土保持要求。

1.2.2 整合前原矸石场地

本项目原矸石场地位于主井工业场地北侧230m处，占地面积1.19hm2，堆放矿井重组前选煤厂排放的矸石和建筑垃圾，总量约8.05万m3，由于矸、渣量比较大，且在主井工业场地上游，距离比较近，由建设单位委托有资质的设计单位对排矸场进行设计，并自行治理，在此不考虑排矸场水土保持措施设计。原矸石场地和主井场地连接道路，建设单位在原矸石场地治理后再布设水土保持措施，在此不做考虑。

1.3 对主体工程设计需要补充完善的水土保持措施

该项目的主体工程设计不能完全满足水土保持的要求，需进一步补充完善水土保持措施以符合水土保持要求。具体如下：对于主、副井工业场地以及东区回风立井场地可采取植物措施：对场地内主设已列植物措施进行细化设计。临时措施：对场地内的临时堆（土）渣采用临时防护措施。对于场外道路可采取工程措施：在排矸道路单侧设置排水沟，在排矸道路挖方段边坡进行综合防护。植物措施：在爆破材料库两侧、排矸道路两侧绿化。对于供水管线、输电线路和通讯线路，工程措施：工程施工结束后进行土地平整。植物措施：对平整过的土地进行植被恢复。

对于排矸场可采取：沟口挡渣墙：在沟口设计36m长的浆砌石挡渣墙，对排放的弃渣和矸石进行拦挡；截洪沟：在排矸场和取土场的周边设计截洪沟，拦截排矸场场周边坡面来水；马道排水沟：在排渣过程中每堆高5m修一5m宽的马道，马道呈反坡状，在马道内侧修马道排水沟；消力池：截洪沟设置消力池，上游来水汇入消力池，经消力后排入下游沟道；网格浆砌石骨架护坡，网格内撒播草种。对排矸场渣顶平台和取土场进行绿化。

2.工程建设对水土流失的影响

本项目建设内容主要是进行地下开掘井筒、巷道以及地面辅助设施的修建，对水土流失影响因素要注意以下方面：

在施工准备期间。第一，对场地进行清理、平整时，使原有地表植被、地面组成物质、地形地貌受到扰动和破坏，失去原有固土和防冲能力，局部区域裸露，形成临空区域，当受到雨滴的打击、水流冲刷时，加速了土壤侵蚀。第二，场外道路、供水管线、输电线路在施工过程中由于基础开挖、回填及临时堆土等活动扰动了原土体结构，破坏了原有植被和地面稳定性，致使土壤结构松散，地面坡度和汇流方向发生改变，进而造成较强烈的水力侵蚀。第三，场地平整时，还会产生建筑垃圾和临时堆渣，这些松散堆积物的抗蚀能力较差，遇到地表径流冲刷，必将造成较大的水土流失。遇大风还可能造成扬尘，影响场地施工，恶化周边生态环境。

在建设期，工业场地在开挖、修建及建设过程中挖方与填方量较大，有临时弃土，引发水土流失。第一，建筑物基础开挖和填筑过程中，将造成表土裸露或形成较松散堆积体，并且土料也需要在场地内临时堆存。土料为松散堆积物，因蒸发作用使得表层形成松散粉状土，且堆方坡度较陡，若不加以防护，极易产生扬尘、冲刷、崩塌等现象，造成较强烈的水力侵蚀。另外，施工中产生大量泥浆和施工废水，如不采取防止措施，也将造成大量水土流失。第二，施工场地堆料区域，一般露天堆放，遇降雨和径流冲刷或大风，易产生水蚀或风蚀扬尘，进而影响施工。施工场地中人流、车辆活动频繁的区域，经长期踩踏、碾压，地面板结、硬化，地表入渗减弱，遇强降雨产流加速，若不采取导排措施，地面径流对相对松软地造成冲刷，产生大量水土流失。第三，井筒开挖会产生大量弃渣，这些松散堆积物的抗蚀能力较差，堆置过程中如不采取适当防护措施将可能造成渣场冲刷、滑坡和坍塌，易于发生强度水力侵蚀和重力侵蚀，从而增加新的水土流失，甚至引发地质灾害。此外，排矸场修建过程中，进行拦挡工程的土建施工等活动，会造成原地貌的扰动及地表植被的破坏，引起水土流失。在施工结束后，还将进行临时建筑物拆除、场地的平整和翻松等工作，也会产生较强烈的水土流失。

3.生产运行对水土流失的影响

生产运行期工业场地、场外道路、供水管线、输电线路采取了硬化或绿化措施，且各项水土保持措施逐渐发挥作用，新增水土流失量很小。工程施工结束后，建设期间扰动破坏的地表不再产生人为干扰，经过一定时间的自然恢复，地表结皮变硬，抗蚀抗冲性逐渐增强，同时自然野生植物也开始生长，裸露地表被覆盖，水土流失逐渐恢复到背景值。

矿井工程作为建设生产类项目，在运行期间伴随有煤矸石的不断排放。因此，排矸场一直处于堆弃阶段，水土流失也就不可避免。但运行期间可通过有序堆置，强化管理，及时平整、碾压，定期洒水等措施，减少排矸场的水土流失。

随着地下煤层的的大面积开采，在采空区上部的地表将会产生不同程度的塌陷、裂缝。这些塌陷、裂缝除对地面建筑产生不利影响外，还对当地生态环境产生不利影响。塌陷造成的裂缝使周围的土地被切割，降低了土地的利用率。当地表裂缝与地下导水裂缝带贯通或导水裂缝贯穿含水层时，地表水体和地下水可能沿裂隙产生透水、下渗，使浅层地下水降低，改变地表植物耕层水份原有的动态关系，使上覆土壤更趋干燥，不利于植物生长，应根据地表破坏程度采取人工填堵、整平等措施。