大海则煤矿建设水土流失预测及水土保护方案探析

赵小虎

大海则煤矿建设水土流失预测及水土保护方案探析

赵小虎

（陕西省合阳县水土保持工作站，陕西合阳715399）

大海则煤矿为新建大型煤炭工程，工程建设必将对当地水土资源造成一定破坏。采用数字模型法、类比分析法和资料调查法相结合的方法进行预测，结果认为:工程建设可能造成水土流失量为3.02万t，新增水土流失量为1.2万t，提出工业厂区内外都要采取工程、植物和临时防护具体措施，可大大降低工程建设带来的水土流失危害，履行治理水土流失的法定义务。

煤矿建设；水土流失；水土保持；防治方案

1 概况

大海则煤矿位于陕西省合阳县，系新建大型煤炭工程，面积为277.95 km2；矿井设计生产能力15.00 Mt/a，并配套建设年生产能力为15.00 Mt/a的选煤厂。工程建设内容包括工业场地（含矿井工业场地和选煤厂工业场地）、场外道路（进场道路、材料运输道路、选煤厂道路、排矸道路），总占地面积159.74 hm2。区内土壤类型以风沙土和潮土为主，风沙土结构松散，土粒维持性差，植被类型属干旱草原植被，以沙生灌草植被为主，林草覆盖率为25%。

2 水土流失预测

大海则煤矿建设必将对当地水土资源造成一定的破坏，其产生的水土流失量按施工准备期、施工期、自然恢复期三个时段进行预测。建设期为72个月；自然恢复期根据项目区的自然条件，按3年计。

2．1调查、预测方法

主要采取数学模型法、类比分析法和资料调查法相结合的方法进行调查及预测。扰动原地貌、损坏土地和植被面积的预测方法，依据主体工程设计文件，以主体工程的征用、占用地资料为准，结合现场调查结果确定。弃土、弃渣量预测，通过查阅本工程设计技术资料及综合分析，结合实地查勘，推算出弃土、弃石、弃渣量。水土流失量可按下式计算：

新增水土流失量可按下式计算：

式中：W为水土流失量，t；△W为新增水土流失量，t；i为预测单元，1，2，3，……，n；k为预测时段，1，2，3，指施工准备期、施工期和自然恢复期；Fi为第i个预测单元的面积，km2；Mik为扰动后不同预测单元不同时段的土壤侵蚀模数，t/km2·a；△Mik为不同单元各时段新增土壤侵蚀模数，t/km2·a；Mi0为扰动前不同预测单元土壤侵蚀模数，t/km2·a；Tik为预测时段，a。

预测内容包括：项目建设新增水土流失对土地资源的破坏和影响，项目建设对周边生态环境的影响等。

2.2 水土流失预测成果

大海则煤矿建设期水土流失面积按扰动土地面积计算，自然恢复期水土流失面积在扣除因建筑物占压、硬化的面积后，按实际的裸露面积计算。通过对工程施工期（含施工准备期）水土流失因素分析，确定建设期各施工区在建设过程中引发水土流失总面积159.74 hm2；自然恢复期，除井巷掘进外，地面其它建设工程全部完工，工业场区大部分地段被厂房和各种设施覆盖或硬化，不产生水土流失；只有植物措施恢复区由于植被尚未完全恢复仍存在一定的水土流失，其植被可绿化面积为54.79 hm2。经过分析计算统计，大海则煤矿建设可能造成的地表扰动后水土流失量为30216.20 t，新增水土流失量为11119.92 t。各防治区区不同阶段水土流失量见表1。

2.3 水土流失危害分析与评价

工业场地、场外道路等建设会占用、损坏地表植被，破坏其具有的水土保持功能，使土壤侵蚀模数增大，从而加重矿区水土流失，对矿区生态环境造成不良的影响。主要表现在：一是损坏水土保持设施，降低水土保持功能。工程建设与开采过程中将占用或影响土地，对原地表植被、土壤结构及其具有的水土保持功能构成破坏，降低原地表水土保持功能，使土壤养分流失、土地生产力下降。二是工程建设改变了原地面形态，土层松动变散，土壤结构发生变化。三是降低矿区生态环境质量。首先是疏干水的排放，加速了水循环中的排泄速度，使矿区地下水位降低，空气湿度降低；其次是生产建设占地、沉陷区的形成直接影响周边范围内的植被生长；第三是矿区人口数量的增加，对矿区内具有水土保持功能的林草地干扰强度增大。

3 水土流失防治措施

3.1 水土流失防治目标

大海则煤矿水土流失防治一是对项目建设区新增水土流失的防治，二还要兼顾项目区原有水土流失的治理。通过工程措施、植物措施和临时措施，使项目区原有水土流失得到基本治理；扰动土地整治率、水土流失总治理度、土壤流失控制比、拦渣率、林草植被恢复率、林草覆盖率等6项指标，必须达到国家规定的量化标准。

3.2 工业场区防治措施

3.2.1 工程措施

在矿井工业场区西侧及南侧开挖边坡设置了M7.5浆砌石护坡，护坡长度410 m、护砌厚度0.3 m，可有效防止坡面径流冲刷。为了防止场地内涝，根据地形沿场内道路两侧及开挖坡脚设置排水沟，排水沟采用M7.5浆砌片石矩形断面，断面0.5 m×0.5 m，平均砌厚0.3 m。设置长度3000 m，其中矿井工业场地内设置排水沟1830 m，选煤厂工业场地内设置排水沟1170 m。项目区多以北风和西北风为主，沙障与主风向垂直布设，采用柴草、活性沙生植物（沙蒿）的枝茎或其他材料，沙障在地面呈方格状（网络状）分布，沙障间距1 m× 1 m。将柴草、活性沙生植物的枝茎按0.7 m～1.0 m切好，顺设计沙障施工网格线均匀放置在线上，草的方向与施工线正交。用脚在柴草或活性沙生植物的枝茎中部用力踩压，柴草进入沙内0.15 m～0.20 m，露出地面0.2 m～0.3 m，用手扶正，基部培沙。本项目区共设置沙障11.59 km，其中矿井工业场地沙障5.75 km，选煤厂工业场地沙障5.84 km。

表1 各防治分区不同阶段水土流失量汇总表

3.2.2 植物措施

工业场地植物措施防治面积为6.33 hm2，绿化率仅占工业场地全部面积14.9%。按矿井场区绿化要求，场区绿化率不应小于20%。按工业场地面积核算，场区绿化应保证在9.1 hm2。可增大工业场地绿化面积的主要区域为围墙内外防护林带，围墙周围以根深叶茂的乔木为主，以起到挡风防尘，隔音美化的效果，乔木选择新疆杨、圆柏，灌木选用紫薇、紫穗槐、榆叶梅。

3.2.3 临时防护措施

在临时堆料场及容易发生水土流失的施工地段应设土工布围栏。布宽2.5 m，每2 m设置规格为5 cm×5 cm、高2 m的木桩固定土工布，立杆埋土深度为30 cm，每50 cm搭设铁丝固定，围栏底部的土工布预留15 cm压在泥土下。围栏的作用是防止风蚀扬尘，拦截泥沙，使雨水通过。在各施工点应悬挂醒目标志，提醒施工人员注意安全和水土保持、环境保护。需临时土工布围栏3750 m2。工程施工期间，为有效控制施工作业在指定区域内进行，在施工作业区四周设置彩钢板进行防护。具体做法：彩钢板高1.5 m，宽2.0 m。彩钢板接口处采用铆钉固定在2 cm×2 cm、高2 m的木桩上，木桩埋入地下30 cm。需彩钢板挡护2700 m。对因工业场地开挖平整产生的梯级裸露边坡采用防尘网临时苫盖。防尘网采用编织塑料网，编织网宽3 m，长5 m，编织网四周采用钢钎固定，钢钎插入地下10 cm。可有效减少施工初期裸露边坡产生的水土流失量。需防尘网苫盖面积3600 m2。

场区的雨水及施工废水采用排水沟排泄。排水沟沿施工道路两侧布设，明沟坡降不小于3‰。排水沟采用人工修筑，断面为梯形，底宽0.4 m，高0.4 m，边坡比为1∶1，采用土工布铺设。施工结束后，回收土工布，填筑排水沟。共需开挖临时排水沟沟长约4800 m。

工业场地临时防护措施工程量见表2。

3.3 场外道路防治措施

3.3.1 工程措施

在道路区设置了浆砌石护坡工程，防护面积5000 m2。根据水土保持方案优化为浆砌石拱券植草护坡。浆砌石拱券砌筑厚度0.3 m，并预留纵、横向伸缩缝，间距和缝宽分别为12 m、10 m和2 cm、2 cm；拱券内回填表土后植草，草种选用披碱草或结缕草，播种量为30 kg/hm2，需M7.5浆砌石拱券160 m3。在进场道路两侧相应位置设置排水沟，将雨水引至道路外低洼地散排，根据地形沿道路设置了28700 m的排水沟，排水沟采用底宽0.3 m，沟深0.3 m，坡比1∶1的梯形断面，平均衬砌厚度0.3 m，采用浆砌片石砌筑。场外道路区除进场道路区已经设计有排水措施外，其它道路均无排水措施。本方案设计排水沟布设在道路一侧，采用形式为生态排水沟。即在沟底及沟壁采用植物措施防护。此种措施可以减小投资的同时起到排除路面雨水、改善自然生态的目的。根据实际地形确定生态排水沟长度。在场外道路两侧裸露地表和沙丘边坡搭设密集型的草方格沙障，然后进行造林。沙障与主风向垂直布设，采用柴草、活性沙生植物（沙蒿）的枝茎或其他材料，沙障在地面呈方格状（网络状）分布，沙障间距1 m×1 m。将柴草、活性沙生植物的枝茎按0.7 m～1.0 m切好，顺设计沙障施工网格线均匀放置在线上，草的方向与施工线正交。用脚在柴草或活性沙生植物的枝茎中部用力踩压，柴草进入沙内0.15 m～0.20 m，露出地面0.2～0.3 m，用手扶正，基部培沙。本项目区共设置沙障249.28 km，土地整治12.76 hm2。

表2 工业场地临时防护措施工程量表

3.3.2 植物措施

场外道路区由于无浇灌条件，植物应以旱生灌草为主。道路区两侧行道树的植物防护措施以防风固土为目的。进场道路由于规格等级较高，道路两侧植物配置以乔灌草为主。穴植樟子松、紫穗槐，空地播种沙打旺。其他辅助道路两侧绿化以灌草为主。

3.3.3 临时防护措施

施工期，道路建设将开挖土方，形成堆垫地貌或开挖地貌，产生不稳定坡角。临时堆土位置选在道路区绿化区处，采用密目网苫盖，装土编织袋挡护。设计密目网22095 m2。装土编织袋2296 m3。

Exploration Analysis on Prediction of Soil and Water Loss and Its Conservation Scheme in Dahaize Coal Mine

ZhaoXiaohu
（Water and soil Protection work station in HeyangCounty Weinan 715399,Shaanxi）

Dahaize coal mine is the newlarge-scale coal works,its construction will cause some damage for the local water and soil resources.Usingthe combination ofdigital model method,analogyanalysis method and data survey method,the results showthat the soil and water loss caused by the project construction is 30,200 t,the newsoil loss is 12,000 t,and it is pointed out that both the inside and the outside of the industrial area should be taken Engineering,plant and temporary protection of specific measures,can greatly reduce the harmcaused by soil erosion,tofulfill the legal obligations tocontrol soil erosion.

Coal mine construction；soil erosion；Soil and Water Conservation and control measures

S157

B

1673-9000（2017）02-0154-03

2016-12-01

赵小虎（1982-），男，陕西合阳人，工程师，主要从事水土保持项目建设与管理工作。