灵石县某煤矿工程中的水土保持生态修复设计

申 丽 霞

(长治市屯留县环境保护局，山西 长治 046100)

灵石县某煤矿工程中的水土保持生态修复设计

申 丽 霞

(长治市屯留县环境保护局，山西 长治 046100)

根据煤矿建设及开采过程中水土流失、生态破坏的特征，对水土保持的目标及水土流失进行了预测分析，提出了相应的水土保持及生态修复方案，使煤矿矿区水土流失、生态环境得到有效改善，从而优化矿区整体生态环境。

煤矿，水土保持，水土流失，生态修复

0 引言

山西省是我国主要煤炭生产基地、能源大省，煤炭行业经济发展成为山西省的支柱行业。但是在发展煤炭行业经济的同时，煤矿的建设和开采诱发一系列的区域环境生态问题，如地表变形、地震塌陷、水土流失等自然灾害和区域生态环境破坏。因此针对煤矿建设和开采过程中造成的生态环境破坏和水土流失进行分析，提出相应的修复治理措施[1]，对于改善山西省区域生态环境，促进山西省经济可持续发展具有重要的意义。

1 项目区自然概况

该煤矿位于太行山脉中段西侧，东距灵石县城直距20 km，井田地理坐标：东经111°29′14″～111°32′44″，北纬36°48′00″～36°49′13″。项目区属黄土丘陵地貌，土壤侵蚀强度为中度侵蚀。根据《中国植被区划图》，矿区植被类型属于暖温带落叶阔叶林区。县境内野生植物丰富，种类繁多，属太行山植物群系，分为乔木、灌木、草类三种类型。项目区土壤随地形呈规律性分布，土壤大部分属于黄土质山地褐土，此类土壤一般厚30 cm～150 cm。植被覆盖度63.0%(林地32.46万亩，牧草地81万亩，总土地面积180.21万亩)。

井田位于温带季风区，属于大陆性半干旱季风气候。年平均气温10.9 ℃，不小于10 ℃的活动积温为2 789.5 ℃。年平均降水量571.85 mm，降水多集中在6月～9月四个月。年最大蒸发量为2 285.1 mm。年平均湿度6.55毫巴～9.15毫巴。封冻日期为每年的10月下旬至次年的3月上旬，最大冻土深度0.93 m。无霜期159 d。年主导风向为西北风，年平均风速1.8 m/s。

井田属汾河水系，井田内冲沟发育，雨季有洪水排泄，流向大体由东南向西北，暴雨时洪流顺沟向西北流入汾河。井田内没有常年性河流。

2 工程概况

2.1 工程建设内容

本项目组成包括：工业场地、风井场地、爆破材料库、场外道路、输电线路、供水管线、弃渣场。

1)工业场地。

工业场地平面布置主生产区、辅助生产区、行政办公区。工业场地占地面积5.0 hm2。

2)风井场地。

风井场地位于工业场地北侧约1 km处，布置有风机房；安全出口；配电室等建、构筑物，占地面积0.5 hm2。

3)爆破材料库。

爆破材料库场地位于矿井工业场地东侧的山沟里，占地面积0.4 hm2，其中雷管库与爆破材料库分别单独设置且均为砖混结构。

4)场外道路。

场外道路包括：进场道路、风井道路、爆破材料库道路，运渣道路，总占地共2.66 hm2。

进场道路：该矿现有进场简易公路连接工业场地，该公路进行拓宽改造后完全可以满足本矿煤炭外运要求，该公路设计按平原微丘三级公路标准进行改造，路基宽9.0 m，路面宽7.0 m，最小圆曲线半径30 m，最大纵坡4.0%，设计荷载公路Ⅱ级，全长约1 300 m。考虑两侧绿化排水各2 m，占地面积1.69 hm2。

风井道路：风井场地东侧有一条乡镇公路通过，风井公路由风井场地入口与该公路相接，线路全长约130 m，路面宽3.5 m，路基宽5.0 m，泥结碎石路面。考虑两侧绿化排水各2 m，占地面积0.12 hm2。

爆破材料库道路：由矿井工业场地接入，线路全长400 m，按山岭重丘四级公路设计，路面宽3.5 m，路基宽4.5 m，为泥结碎石路面。考虑两侧绿化排水各2 m，占地面积0.34 hm2。

运渣道路：由矿井工业场地接入，线路全长600 m，按山岭重丘四级公路设计，路面宽3.5 m，路基宽4.5 m，为泥结碎石路面。考虑两侧绿化排水各2 m，占地面积0.51 hm2。

5)输电线路。

矿井采用10 kV双回路供电，一回引自段纯35 kV变电站10 kV侧，供电线路采用LGJ-240架空线路，供电距离3.5 km，一回引自弓家庄110 kV变电站，供电线路采用LGJ-240架空线路，供电距离4.5 km。两回电源线路，当一回发生故障停止供电，另一回路可担负矿井全部负荷用电。两回电源线上都不得分接任何负荷。

输电线路占地包括塔基永久占地、架线过程所需的施工临建、牵张场、堆场、施工道路等，占地面积为2.4 hm2，其中永久占地0.02 hm2，临时占地2.38 hm2。

6)弃渣场。

弃渣场位于工业场地北侧约600 m处的一条自然荒沟，该沟道为“U”形沟道，沟长约300 m，宽约100 m，深约50 m，弃渣场沟口以上汇流面积为0.02 km2，弃渣场占地面积1.00 hm2。

2.2 土石方量

1)建设期间土石方。项目建设期开挖10.76万m3，回填7.78万m3，弃方2.98万m3，建设期内产生的建筑垃圾0.3万m3，弃于弃渣场。2)运行期排矸量和废渣。运行期产生矸石量6万t/年(3.33万m3/年)，方案服务年内共19.67万m3，全部运至新型墙体材料有限公司综合利用。运行期锅炉炉渣共0.09万m3，全部弃于弃渣场。

2.3 工程占地

本工程总占地面积为12.00 hm2，其中永久占地为8.58 hm2，临时占地为3.42 hm2。从占地类型上分：其他草地5.73 hm2，建设用地6.27 hm2。

3 防治目标及水土流失预测

3.1 防治目标

根据《山西省人民政府关于划分水土流失重点防治区通告》(晋政发[1998]42号)，本项目属于山西省水土流失重点预防保护区，因此本项目执行建设生产类项目水土流失防治标准一级标准。

根据SL 190-2007土壤侵蚀分类分级标准，项目区属于土石山区，区域内土壤侵蚀模数容许值为200 t/(km2·年)。

3.2 水土流失预测

1)煤矿建设工程施工期间扰动地表、破坏植被面积为11.96 hm2；损坏水土保持设施面积为5.73 hm2。

2)本工程原地表土壤流失量28 396 t，扰动后土壤流失量为70 073 t，新增土壤流失量为41 677.6 t。

建设期扰动地表土壤流失量为501.2 t，其中原地表土壤流失量为217.56 t，新增土壤流失为283.6 t。

自然恢复期扰动地表土壤流失量为1 241.9 t，其中原地表土壤流失量为846.0 t，新增土壤流失为395.9 t。

运行期扰动地表土壤流失量为68 330 t，其中原地表土壤流失量为27 332 t，新增土壤流失量为40 998 t。

运行期水土流失量大主要是由于沉陷区的面积大，加之扰动时间长。建设期水土流失总量虽小，但是单位面积单位时间造成的水土流失量大，因此建设期是重点防治时段。本方案重点防治区域为弃渣场，弃渣场单位面积单位时间水土流失增量最大，其次分别为工业场地、场外道路和输电线路。

3)可能造成的水土流失危害预测。

可能造成的水土流失危害主要表现在地表沉陷和水资源的破坏。

4)工程建设可能造成如下危害：工程建设过程中将破坏原生地貌和植被，打破原有土体的稳定，形成裸露疏松的表土，加剧水土流失。工程建设过程中造成的松散物较多，遇到暴雨极易引发强烈侵蚀；弃渣场由于堆弃量大，松散堆积，在暴雨冲刷作用下，会产生严重的水土流失度。

4 水土保持措施体系及主要工程量

项目水土流失防治分区包括工业场地、风井场地、爆破材料库、场外道路、输电线路、弃渣场、废弃场地和采空沉陷区。

4.1 工业场地防治区

1)工程措施。

排水沟：主体已设计排水沟，长度465 m，矩形断面，尺寸为0.4 m×0.4 m。

2)植物措施。

主体设计考虑工业场地围墙内的空闲处、道路两侧等进行绿化美化，绿化面积1.25 hm2，绿化系数25%。

3)临时防护措施。

综合分析场地地形条件、场地布置、主体已设计和实施的措施，本方案新增临时措施主要针对临时堆土(料)的苫盖，初估需防护网4 000 m2。

4.2 风井场地防治区

1)工程措施。

排水沟：主体已设计排水沟，长度235 m，矩形断面，尺寸为0.4 m×0.4 m。

2)植物措施。

主体设计未考虑绿化，本方案新增在工业场地围墙内的空闲处、道路两侧等进行植草绿化，草籽选用无芒雀麦，绿化面积0.125 hm2，草绿化系数25%。

3)临时防护措施。

综合分析场地地形条件、场地布置、主体已设计和实施的措施，新增临时措施主要针对临时堆土(料)的苫盖，初估需防护网1 000 m2。

4.3 爆破材料库防治区

工程措施：本方案新增浆砌石排水沟280 m。

4.4 场外道路防治区

场外道路包括改造道路(进场道路)、风井道路、运渣道路和爆破材料库道路，主体工程只对路面进行设计，未对道路进行排水及绿化设计，本方案根据道路功能新增以下措施：

1)工程措施。

进场道路、风井道路、爆破材料库道路和运渣道路设排水沟共长4 860 m。

2)植物措施。

进场道路、风井道路、爆破材料库和运渣道路两侧种植侧柏4 860 m，撒播无芒雀麦0.49 hm2。

4.5 输电线路防治区

1)工程措施。

在施工结束后对临时占用地进行土地平整，土地平整面积为2.38 hm2。

2)植物措施。

土地平整后，对占用其他草地覆土后采取植草方式恢复植被，草籽采用无芒雀麦，植草面积共为2.38 hm2。

4.6 弃渣场防治区

1)工程措施。

弃渣场工程措施包括拦挡工程、排水工程、边坡防护工程、土地平整。

拦挡工程：在弃渣场沟口修建重力式浆砌石挡渣墙，挡墙长30 m。

排水工程：弃渣场最终堆渣高程处布置截洪沟，弃渣场的边坡与沟道岸坡结合处布设岸坡截洪沟，马道内侧布设横向排水沟。截洪沟与横向截水沟相互连接，经过海漫消能后自然排放至下游沟道。

边坡防护工程：当堆渣至挡渣墙墙顶高程0.5 m，先设置马道然后再覆土绿化，并设置排水沟，进行削坡开级，坡比1∶3，每堆高5 m设马道；坡面采用植物措施护坡。

土地平整：当矸石堆置到最终高程时，对弃渣场顶部覆土后进行土地平整。

2)植物措施。

在边坡上种植紫穗槐和无芒雀麦；当弃渣堆置到最终高程时采用刺槐与无芒雀麦混交的方式对顶部进行植被恢复。

4.7 废弃场地防治区

经现场查勘，关闭的工业场地已平整覆土，还需采取植草方式恢复植被，草籽采用无芒雀麦，植草面积共为0.05 hm2。

4.8 沉陷区防治区

本矿井开采沉陷区内破坏土地的类型为采煤引起的沉陷和压占两个类型。对首采沉陷区主要是采取预留保安煤柱、专人巡查、裂缝填充、地面整治、补偿和矿山生态恢复等措施。

表1 水土保持工程量

4.9 新增工程量

1)工程措施。工程措施包括拦挡工程、防洪排水工程、土地平整工程等。工程量为：土方开挖9 184 m3，土方回填1 345 m3，浆砌石4 439 m3，干砌石11 m3，碎石垫层56 m3，土地平整3.18 hm2。

2)植物措施。包括场外道路的行道树绿化和输电线路的植被恢复措施。工程量为：侧柏1 655株，无芒雀麦113.92 kg。

3)临时防护措施。临时防护措施均为建设期措施，包括编织袋堰体方填筑、拆迁，防护网苫盖等。工程量为：编织袋堰体方填筑26 m3，编织袋堰体方拆除26 m3，防护网苫盖5 100 m2。

4.10 水土保持工程量

项目水土保持工程量见表1。

5 结语

本项目依据煤矿建设与开发过程中的生态破坏与水土流失的特征，分析了建设过程及运行过程可能产生的水土流失及生态破坏，提出相应的水土保持及生态修复措施，坚持生态治理和煤矿经济发展同时实施，有效治理矿区的水土保持和环境生态破坏，形成良好的矿区生态环境，从而实现煤矿区域整体的生态环境改善和优化，保持煤矿企业经济可持续发展。

[1] 王娇雯.浅谈煤矿开采区的水土流失与防治[J].污染防治技术，2010,23(5):49-51.

Thedesignofsoil&waterconservationandecologicalrehabilitationforacoalmineofLingshicounty

SHENLi-xia

(ChangzhiTunliuCountryEnvironmentalProtectionBureau,Changzhi046100,China)

According to the characteristic of soil erosion and ecological damage of coal constuction and explitation, forecasted and analyzed the target and soil and water erosion conservation, the corresponding measures of water conservation and rehabilitation was designed. The results is that the soil erosion and ecological environment in coal mine region can be effectively controlled and the ecological environment may be improved.

coal mine, water conservation, soil erosion, ecological rehabilitation

1009-6825(2014)33-0194-03

2014-09-11

申丽霞(1976- )，女，工程师

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