大型露天矿扩建工程水土保持方案设计与实施效果分析

周晓乐

(辽宁省水土保持局，沈阳 110003)



大型露天矿扩建工程水土保持方案设计与实施效果分析

周晓乐

(辽宁省水土保持局，沈阳 110003)

开展大型露天矿水土保持方案设计对于防治矿山类生产建设项目水土流失，提高项目区生态效益、社会效益、经济效益，建设生态文明具有重大意义。文章以辽宁鞍山市某特大型矿山扩建工程为例，介绍了其水土保持措施设计的特点和具体内容，并通过监测结论分析了矿山扩建工程中水土保持防治目标的达标情况。虽然个别水土流失防治指标未达到国家标准，但所采取的水土保持措施对于矿山的水土流失现象起到了很好的控制作用。

露天矿；水土保持；方案设计；实施效果

辽宁省是我国重要的铁矿产区，有许多大型露天铁矿自日伪时期就开始开采，经过近百年的不断开采，形成了巨大的矿坑，周围的生态环境也不断恶化，水土流失日益严重，如何让露天铁矿既能稳产高产，同时对生态环境又不造成巨大损害，是现阶段水土保持部门和矿山开发企业必须面对的一道难题。露天矿在采矿作业中为了获取地表下的矿石，需要先清除上层表土 ，这样就必须毁坏原地貌的树木、草皮等地表附着物，对原生地貌造成破坏，同时，又会产生大量的弃土、弃渣,进而造成严重的水土流失。水土保持方案是根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》(GB50433—2008)所编制的防治生产建设项目所造成的水土流失危害的一种技术文本，生产企业需要按照水土保持方案实施各项防治措施，开展水土流失监测等工作，本文以某大型露天开采矿山扩建项目为例，探讨该类项目水土保持方案设计和实施效果情况，对于防治生态破坏，保证矿山建设可持续发展，建设生态文明社会，推动人类与自然和谐发展具有积极意义。

1 项目及项目区概况

该矿山位于辽宁省鞍山市，铁矿自1916年日伪时期进行采矿，以采富矿为主。解放后，从1950年开始由某大型国有钢铁企业继续开采，该铁矿至今已有一百余年的开采历史，是亚洲最深的露天铁矿，目前已形成完整的综合生产体系。该矿占地面积为1.7698km2，设计采用露天方式开采，最初矿山设计规模40万t/a，经过多年的开采，开采工艺日益成熟，设计规模逐渐增加，1984年设计生产规模达到600万t/a，目前采坑上口宽为1500m×1180m，下口宽为420m×250m，大孤山铁矿采用汽车-破碎胶带联合开拓运输方式。

扩建工程主要分为两部分，一部分是扩大开采矿区，面积由原来的1.7698km2增加到2.0997km2，扩大了0.3299km2。另一部分扩大开采深度，由目前开采深度90-414m扩大到193-486m，满足矿山中长远发展的需要。

项目区地貌属低山丘陵地带。气候类型属于暖温带半湿润大陆性季风气候区，多年平均气温8.8℃，≥10℃积温3530℃，多年平均降水量720mm，最大冻土深度1.18m，平均风速3.6m/s。土壤类型以棕壤为主。属华北植物区系，林草覆盖率约为30%。土壤侵蚀以极强轻度水蚀为主，土壤容许流失量200t/km2·a。

2 项目区水土流失特点

该矿山扩建工程建设所占区域为工矿用地、疏林地和荒地等，坡度在0°-25°之间，水土流失类型以水蚀为主，土壤侵蚀模数为11358[t/(km2·a)]，水土流失强度级别属极强度级。

本工程总占地面积为424.85hm2，其中荒地43.87hm2、疏林地4.26hm2、工矿用地376.72hm2。本工程占地面积的88.67%为工矿用地，疏林地面积占总面积的1.00%，荒地占总面积的10.33%。可以看出，本工程占用的林地、荒地比例非常小，由于扩建项目大部分利用了原大孤山铁矿的基础实施，如：工业场地，铁路系统等，从而也大大降低了新征占地面积，减少了对地表的扰动。

该项目在建设过程中，厂房和道路硬覆盖区域会相对增加地表径流，但因集雨面积不大，且场地周围及场地内部有完善的截、排水系统，不会产生足以引发洪水、泥石流的径流量；没有硬覆盖的地区，在倒装场南侧有开挖坡面需要设计挡土墙，增强边坡的稳定性，防止崩塌、滑坡等灾害性重力侵蚀[1]。

虽然没有灾害性水土流失威胁厂区建筑物和矿山正常生产安全；但如果不采取任何水土保持措施，由于地表植被的破坏，表土扰动，土壤侵蚀模数会有一定程度的增大，水土流失量增多，对生态环境会产生较强负面影响。所以必须及时做好水土流失的预防工作，并落实各项水土保持措施，可以使因项目建设引起的水土流失降到最低，防止项目区生态环境的恶化。

3 防治措施设计

该矿山企业从20世纪90年代开始不断进行场地平整、客土回填、绿化复垦。目前，排岩场共栽植乔灌木54万株，杏树、梨树、山楂等果树7000多棵，种植牧草4.3万m2，总治理面积达23万m2。为解决果树浇水问题，安装了滴灌系统，铺设供水管线5000m，修建蓄水池3个，总蓄水能力达1000万m3。这些复垦措施总体上起到了很好的水土流失防护作用，本次水土保持措施设计是在原有措施基础上，针对项目特点，有针对性的采取一些工程措施、植物措施和临时措施。

在水土流失防治措施布局上，结合工程实际和项目区水土流失现状，因地制宜、因害设防、总体设计、全面布局、科学配置。遵循原则如下：①减少对原地貌和植被的破坏面积，合理布设弃石场，弃石集中堆放；②在项目建设过程中，注重生态环境保护，设置临时性防护措施，减少施工过程中造成的人为扰动及产生的废石；③树立人与自然和谐相处的理念，尊重自然规律，注重与周边景观相协调。④工程措施、植物措施、临时措施合理配置、统筹兼顾，形成综合防护体系；⑤工程措施要尽量选用当地材料，做到技术上可靠、经济上合理；⑥植物措施要尽量选用当地的品种，并考虑绿化美化效果；⑦防治措施布设要与主体工程密切配合，相互协调，形成整体。

3.1 采场防治区水土保持措施设计

由于采场目前已经基本接近开采外缘边界，为了增加矿石储量及矿山服务年限，需要进行扩界，扩界后采场的服务年限由剩余的5a增加至24a，水土保持方案的服务年限为10a，截止到本方案服务期末，矿山仍将继续开采，终期复垦无法实施，所以在本次水土保持方案设计中不对采场防治区设计水土保持措施，仅分析采场的水土流失现状。

3.2 汽车停放场地防治区水土保持措施设计

由于汽车停放场地建在半山腰上，作为司机临时休息及汽车加油修理的场地，该处地势相对较高，风速较大，并与胶带排土场紧邻，中间有汽车排土运输道路，灰尘较大。为了降低粉尘，减小风速，在汽车停放场地周围栽植一行防尘能力强的刺槐，根据该区域的特殊地形，考虑汽车安全问题，在四周用土围了一条1.5m高的土埂，在雨季雨水很难排出，从而造成场地泥泞，为了将雨水径流排出到场地外，在场地东侧修一条浆砌石排水沟，排水沟断面选用矩形[2]。

3.3 输电线路改造防治区水土保持措施设计

输电线路建设完工后，在其线杆周围撒播草籽。选择耐旱、抗尘性能好的沙打旺草籽撒播面积为0.03hm2。覆土厚度为20cm。

3.4 新建道路防治区水土保持措施设计

新建道路总长6200m。为了将路面的汇流导出，在公路内侧修建排水沟，减轻汇流对路面的冲刷。排水沟采用矩形断面，排水沟挖方全部用于路基填垫。道路建设完工后，在其道路两侧栽植行道树。树种选择抗尘性能强的刺槐。

3.5 新建铁路及倒装场防治区水土保持措施设计

在倒装场建设过程中南侧形成了一个大约8m高的边坡，在倒装场南侧高陡边坡处设置挡土墙，用于稳定坡脚、拦挡雨季雨水的冲刷导致陡坡脱落的土石至道路及倒装场内。挡土墙采用M10浆砌石重力式结构。为了让倒装场南侧的8m的边坡更加稳定，需要对边坡进行削坡绿化，栽植紫穗槐。

3.6 排土场防治区水土保持措施设计

在汽车排土场设计排岩终了坡脚处设置铁丝石笼，目的是为了拦截排岩时滚落的岩石，为了增强石笼的整体性，在石笼之间再用铁丝坚固。

4 防治效果分析

本项目已实施5a，并开展了建设期水土流失监测工作，根据监测结果，各项防治措施的运行效果良好。永久占地工程措施、植物措施、管理措施质量高，效果好，弃渣得到了有效的防护，其它临时占地及直接影响区也得到综合治理。项目区的生态环境得到了明显的改善，周边水土流失也得到了较好的控制。建设期结束后，该项目植被恢复系数达到98.2%，林草覆盖率达到15.2%，工程扰动土地治理率达到95.1%，工程拦渣率达到90%，水土流失控制比0.4，总治理度43.9%。

5 结论与讨论

由于矿山开采工程的特殊性，在建设和生产期无法全面恢复植被，而对于采场、道路等区域无法采取有效的防护措施，导致其水土保持六项指标只有部分达标，监测结果也印证了该项目无法完全按照目前的防治标准来衡量其水土保持防治效果，在工程的建设生产过程中存在水土流失现象无法避免，但工程建设单位在工程建设中，通过积极开展水土流失防治工作，采取拦挡、防护、排水同时进行的水土保持措施进行恢复治理，虽然个别水土流失防治指标未达到国家标准，但所采取的水土保持措施对于矿山的水土流失现象起到了很好的控制作用。

[1]王仁芳，彭亮，吴思容，等.有色金属矿山建设工程水土保持方案编制要点探讨[J].湖南有色金属，2011(03)：57-59.

[2]杨主泉，胡振琪，王金叶，等.煤矸石山复垦的回复生态学研究[J].中国水土保持，2007(06)：35-36.

1007-7596(2017)04-0174-02

2017-03-12

周晓乐(1981-)，辽宁鞍山人，从事水土保持监督、综合治理工作。

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