关于铁矿水土流失现状分析及防治措施的探讨

袁海平

【摘 要】本文分析矿区开采的特点和水土流失成因，抓住重点部位和关键环节因地制宜，因害设防；确定重点治理分区，合理布设主要防治措施。

【关键词】开发建设项目； 铁矿项目； 水土流失； 水土保持

1 项目区概况

某铁矿采用露天方式开采，现已形成东西长190 m、南北宽80 m 的露天采场。本次开采进行深部和周边扩界，仍采取露天方式开采，设计规模15万t/a，总占地面积21.10hm?。分为采场区、排岩场、运输道路、工业场地和输电线路5部分，项目占地见表1。矿区是国家级水土流失重点监督区，容许土壤流失量为200t/（km?·a）。水土流失类型以水蚀为主，侵蚀强度以轻度侵蚀为主，项目区平均土壤侵蚀模数为1000t/（km?·a）。

表1某铁矿项目组成占地表面积hm?

采场区 排岩场 运输道路 工业场地 输电线路

10.52 4.16 5.90 0.50 0.02

某铁矿地处低山丘陵区，地势南高北低，，海拔高度在608～775m。区域内界限分明、相对高差大，土地切割深、土层薄、坡地多、平地少。受地形影响，该区属于北温带大陆性季风气候区，主要盛行偏东风，区域内年均降雨793.7mm，年均蒸发量1631.4mm，雨量多集中在6～9月份，年平均日照时间2324.8h，年平均气温7.8℃，≥10 ℃积温3200℃，最大冻土深度1490mm，无霜期156d，多年平均风速2.8m/s。该区土壤主要为棕壤、草甸土和水稻土，项目区所在地区林草覆盖良好，植被覆盖率达68% 。

2 水土流失重点防治区的确定

露天开采铁矿的主要特点是大面积平整场地，采场的全面挖损和排岩场的占压，使原地貌发生了巨大变化，废岩堆积形成巨大的人造山。因此，水土流失和植被破坏严重区域主要集中在采场和排岩场2 个区域。

2.1 采场

铁矿在开采过程中，清除原地表植被，剥离较肥沃的表土，形成人为石化景观，使得区域生态功能减弱。采矿形成的巨大采坑是面蚀、沟蚀和重力侵蚀的易发区域，岩层中存在众多裂隙，在重力和水力双重作用下，易发生重力侵蚀，同时在雨水、雪融化水渗入岩石空隙的情况下，也极有可能发生冻融侵蚀。露天采场边坡陡立，大量埋藏地下的岩层暴露，易形成软硬互层层组，引发崩塌。铁矿的开采方式主要采用凿岩爆破，人为对采坑区域的扰动比较大，导致区域地下水过量超采，地下水位下降并影响土壤含水率，从而增加植被恢复的难度。

某铁矿一采场的地形特点为南高北低，二采场地形特点为东南高西北低，上游来水流经采场，将影响矿山的正常生产，并产生严重的水土流失。在开采结束后，一采场底部标高615 m，形成的底坑面积0.07hm?，形成安全平台、清扫平台及运输平台共13个，平台面积5.03hm?；二采场底部标高680m，形成的底坑面积0.03hm?，形成安全平台和清扫平台共4个，平台面积0.27hm?。

2.2 排岩场

排岩场主要用于堆放剥离的废石，废石在堆放过程中需要占用大量的土地，这样不仅破坏植被、扰动地表，而且还会改变原地貌，形成一种新的地貌形态，产生严重的水土流失。废石堆积形成的松散堆积体，常呈非固结或半固结态，堆体与基底之间结合不良，在外部因素诱发下极易产生崩塌。废石堆积物缺少植物生长所需的土壤肥力条件，植被很难自然生长，且废石的堆放形成较陡的边坡，如果不加以拦挡防护，很容易产生严重的水土流失。在设计排岩场时，应以满足矿山废石的堆放要求为原则，在不影响矿山正常生产的情况下，最大程度的减少废岩的剥离量，充分提高废岩的利用率，尽量减少排岩场的占地面积。某铁矿在设计排岩场时，利用原有露天开采的采坑作为一排岩场，把运行初期2a内剥离的废石直接排放在原采坑，这样既减少了项目新征占地面积，又充分利用开采废岩将采坑填平，有助于后期植被恢复，且与矿区周边景观相协调。矿山运行2a后，废岩开始排于二排岩场。某铁矿主要占地为林地，表土资源较为丰富，需要剥离大量的表土，设计时没有指定表土场，充分利用一排岩场和二排岩场的合理倒运，减少表土的新征占地。项目建设期剥离的表土先临时堆放在二排岩场2a，2a后再转运到一排岩场。一排岩场堆放废石2a后，剩余容积4.08万m?，完全可以用来堆放运行期剥离的表土和临时堆放在二排岩场的表土。利用原有采坑作为排岩场减少了排岩场的新征占地，且表土的合理调度也避免了表土堆放新征占地，减少了对周边植被的破坏，从根本上减少了水土流失。

3 水土流失防治措施的布设

根据某铁矿的实际现状布设主要的水土流失防治措施： 对铁矿开采过程中重点采取截洪排水和拦挡措施，对终期重点采取植被恢复措施。

3. 1 工程措施

3. 1.1 截洪排水措施

根据采场和排岩场的地形特点，上游来水会严重影响采场的采矿生产和排岩场的正常排岩，并产生严重的水土流失。因此，在采矿初期剥岩和排岩之前，在采场和排岩场边缘修筑浆砌石截水沟，以拦截径流，避免径流冲刷加剧侵蚀。在设计截水沟时，根据集水面积、降雨强度等来设计截水沟的断面尺寸。

3. 1.2 拦挡措施

根据水土保持防治原则中规定的“先拦后弃”的原则，废石堆放前，需修建排岩场挡渣墙。排岩场应合理确定设计堆放角度，保证堆放角度小于安息角，以確保堆放安全，避免出现堆场坍塌或滑坡。根据计算的废石堆放总量和排岩场面积，确定挡渣墙布设位置、长度、型式及断面尺寸，并进行稳定计算。排岩场本身汇水面积不大，其上游及两侧汇水由截水沟截、排。设计在排岩场下游布设浆砌石挡渣墙，挡渣墙内布设排水管，可满足排岩场拦挡要求，有效降低排岩场对下游影响，减少水土流失。

3. 2 植物措施

3. 2.1 平台及边坡绿化

采场和排岩场终期要进行植被恢复，对平台及边坡进行全面均匀覆土，覆土整平后，栽植灌木、藤本植物及撒播草籽，实行“草木结合”、“高矮搭配”、“长短结合”，对植物群落结构进行合理配置和优化布局。树种和草籽以适合矿区生长的乡土种类为主，树种选用胡枝子，藤本植物选用五叶地锦、三叶地锦，草种选用沙打旺。某铁矿采场和排岩场最终形成较大的裸露坡面，这些坡面极易风化，将为水力侵蚀和重力侵蚀提供物质补给，并且与周边良好的植被状况不相适应。为了防治侵蚀、营造良好的景观和生态环境，在采场平台内侧栽植藤本植物。藤本植物具有吸附、缠绕、卷须或钩刺等攀缘特性，同时又具有适应性强、生长快的特点，在恶劣的立地条件下能迅速形成景观，是边坡生态恢复的重要植物材料。采用五叶地锦与三叶地锦两种藤本植物搭配种植恢复斜坡植被。三叶地锦附着力极高，设计在岩体平台上距离斜坡50 cm 处挖坑栽植1 行，向坡上方攀爬； 五叶地锦相对附着力不强，但生长迅速，设计向坡下方生长，在岩体平台上距离外缘石埂50 cm 处挖坑栽植1行五叶地锦。由于开采平台和排岩场顶部平台水分及土壤条件有限，为了提高成活率，采用容器苗栽植胡枝子。容器苗的根系在容器内形成，在出圃、运输、造林过程中，根系得到容器保护，造林成活率高，栽植后根系恢复生长快，没有裸根苗的短期停滞生长现象，有利于苗木初期生长。沙打旺具有耐寒、耐旱、耐贫瘠和耐盐碱的特点，是改良荒山和固沙的优良牧草。

4 结语

某铁矿在开采过程中，通过合理安排开采、充分利用原采坑排岩、合理调度表土等措施减少新征占地，对斜坡的防护采取具有针对性较强且防治效果突出的藤本植物的措施，以期能达到治理水土流失的目的。