露天煤矿采场复垦与再利用

谢鹏

（国家能源集团乌海能源有限责任公司，内蒙古 乌海 016045）

引言

现阶段大型露天煤矿的发展开始越来越迅速，相关工作地发展引起社会的广泛关注，对其生产所用的工艺和技术进行探讨，得出的结果是减短复垦周期、提高土地的复垦率作为关键点，运用一边开采一边复垦的工作方式，大大减少工作的时间。要增加矿山经济效益，减少煤炭资源的浪费率，要利用地下台阶式开采法进行作业。现阶段，该工艺的准备工作，应用的条件已经完善，在接下来的工业建设中，该行业的工作人员需要在对矿区的工业建设中，加强对该工艺的使用，使得矿区的规模更加完美，在露天开采的大型煤矿中，要把该工艺使用起来，同时重视该工艺的发展，了解工艺的工作模式，熟练地掌握工艺，从而跟上露天煤矿生产发展的速度。高效率高产量的矿山的决定因素，在于生产所使用的工艺手段，要想获得快速高效的效果，就要使用大型露天煤矿的生产工艺。

一、研究区概况

研究区位于某地露天煤矿内排土场生态复垦地，该区为温带半干旱大陆性季风气候，平均降雨量为428.2～449.0mm，年蒸发量为1786.6～2598.0mm，平均气温为4.8～7.8℃，无霜期为115～130d，年平均风速为2.5～4.2m/s。矿区地带性土壤为栗钙土与栗褐土的过渡带，本研究区属于温带草原区域晋北山地森林草原区。矿区排土场经土地重塑后，地面铺垫的土层主要是黄土类物质及少量红土，有时还混有少量煤矸石和碎石等物质，质地一般为沙壤至壤土。

二、矿煤主要问题

（一）瓦斯及水害

矿井主要回采3-5#煤层，2#煤层回采完毕已封闭，3-5#煤层距上覆2#煤层层间距平均为5～7m，距上覆侏罗系煤层采空区约250～300m。3-5#煤层回采工艺为综采放顶煤，采高14～15m，工作面回采后采空区与上覆2#煤层采空区垮通，并形成局部裂隙与上覆侏罗系采空区导通，导致上覆侏罗系采空区气体涌出至本煤层回采工作面，造成工作面回风流氧气浓度偏低，为治理该种情况，在工作面回风侧设置了局部升压通风系统和均压通风系统，并保持待机状态，以便于随时启动。开采5 号煤层面临主要水害为老空水。主要有上覆侏罗系煤层采空区积水、上覆2 号煤层采空区积水和同层采空区积水，积水主要来源于生产用水，外来补给量小。在巷道接近积水区或巷道从积水区下通过时，或小煤柱掘进时邻近薄弱区，或遇构造造成顶板冒落时导通积水区的时候，存在老空透水风险。

（二）一级破碎站除尘效果差的原因分析

根据原煤卸载作业过程和煤尘产生机理分析，现有一级破碎站除尘设施煤尘超限的原因如下：①该煤尘控制方式本质为湿式除尘方式，缺点为捕集微细粉尘效率低，喷出的水雾颗粒空间填充占比低，无法充满整个空间，且水雾颗粒在沉降时容易蒸发，不适用于到破碎站等开放环境中；②在卡车卸料时虽然自动喷水形成抑尘水界面，但原煤卸至受料斗时产生的巨大风能将煤尘带至水界面以上形成煤尘；③原煤由卡车卸至破碎站受料斗的过程中受车卡车厢升举时间影响，在此持续卸料过程中需要50～60s，无法控制原煤在下落过程在喷水面以上产生的煤尘，从而使在整个卸料过程中对煤尘的抑制效果差。

（三）运输管理

运输形式为:带式输送机运输煤流、无轨胶轮车运输人和物料，带式输送机按照分管范围由生产单位进行维护和使用，开展日检、周期性检修和各类维修工作，设备运行可靠;无轨胶轮车由委托维护单位进行日常的维护、检修、保养，对车辆的各系统都进行日常检查、定期检修等，车辆的管理有运输队入井配发监管、生产单位班组长现场安全监管、机电管理处日常安全检查监督，制定有相关的管理制度，并严格遵照执行，运输管理状况较好，存在的主要风险有:皮带机运行过程中，若保护装置意外失效，出现皮带跑偏、打滑不停机的现象，如不能及时停机可能造成设备损坏;或皮带长时间打滑摩擦产生的烟雾可能造成人员中毒、窒息伤害。风险评价等级为一般风险。无轨胶轮车带病运转、司机疲劳驾驶、视线不佳等情况，运行中可能会发生车辆撞击人员、设备的情况，造成人员伤害和设备的损坏。风险评价等级为较大风险。车辆运输物料捆绑不牢或绑具意外松脱等情况，可能导致设备掉落造成设备的损坏，如果人员卸车时物料滑落可能造成人员的伤害。风险评价等级为较大风险。无轨胶轮车在极寒天气或意外出现水箱、油箱被冻，可能导致车辆损坏或无法发动造成人员无法入井和物料无法运输的情况。风险评价等级为一般风险。

三、生态恢复治理措施

（一）剥离与土地复垦一体化

由于各地矿产的运作并不是使用同一种管理运作模式，所使用的管理方式不同，使得资金情况和工程的开展程度也不同，所以导致国内各地的矿产的土地复垦程度的不同。但大部分复垦的工作主要是对煤矿中的一部分进行复垦。国内开始进行复垦工作时，只有少量的单位进行这样的工作，并没有法律来约束这一环保业务。随着时代发展，人们对环保也越来越重视，国内也颁布了《土地复垦规定》来约束矿产企业的行为。复垦工作时，要与矿产的其他业务相结合。在复垦之前，可以做相应的准备工作，把复垦要用的土壤隔离出来，然后矿产开始作业，开始剥离土地，快要到达规制区域的时候，再进行复垦，这样会大大减少复垦的时间，提高复垦的效益。

（二）预防控制措施

按照“统一规划、源头控制、防复结合”的原则，在煤矿开采、生产过程中可以采取一些合理的措施，以减小和控制破坏土地的面积和程度，为土地复垦创造良好的条件。合理规划生产布局，减少破坏范围。在施工和生产过程中应加强规划和施工管理，以尽量减少对土地的影响。在规划区域内，必须严格控制各种生产和建设活动，并应尽量减少废弃矿渣和危险石所占土地和临时土地的面积，并及时回收，以免对土壤和植被造成巨大破坏。它已经威胁到脆弱的生态系统。在建造井的同时，有必要准备一个地面移动台，以便在调试后的任何时候都可以观察到它，以便积累基本数据以防止地面沉降。协调开采方法。根据表面变形的动态分布定律，工作表面上方和下方的表面分别是拉伸变形和压缩变形的区域。因此，当开采大量工作面时，通过沿前进方向合理地布置工作面和开采顺序可以抵消一部分地面变形，从而使被保护物体位于沉降区或压缩变形区的中部而不是轴承。最终的拉伸应变可以有效减少地面变形引起的破坏。表土剥离。根据表面变形的动态分布定律，工作表面上方和下方的表面分别是拉伸变形和压缩变形的区域。

（三）设置密闭防尘罩棚

基于破碎站煤尘产生机理，提出在破碎站加设密闭防尘罩棚，密闭防尘罩棚需满足以下要求：①需满足自卸卡车车厢举升的高度要求，并要求举升后的车厢内物料不得超出密闭罩棚以外；②密闭罩棚采用整体设计，与一级破碎站受料仓采用软连接并封闭，保证自卸卡车卸料时受料斗振动不会对防尘罩棚产生影响，并不会使煤尘外溢。为满足上述要求，防尘罩棚采用钢结构框架结构，屋面与围护结构采用厚度不小的彩色压型钢板，围护结构与卸料斗上沿采用软胶皮密封，卡车卸料侧悬挂多层强力胶皮挡帘，强力胶皮挡帘按自卸卡车车厢举升尺寸由外向内依次加长，分层错落布置，减少煤尘的溢出，一级破碎站密闭式防尘罩棚。在增加防尘罩棚后，对于卡车卸料侧，虽然采用多层错落布置强力胶皮挡帘遮挡，但仍不能完全封闭煤尘向卸载平台方向的外溢。为完全控制煤尘的逸散，在防尘罩棚卡车卸料侧采用干雾抑尘技术辅助降尘，已达到更好的煤尘控制效果。

四、讨论

在本研究条件下，4 种有机物料在矿区复垦土壤的分解速率均表现为初期快、后期缓慢，与前人的结果相似。秸秆和粪肥在前12 天的分解速率较快，主要原因是初始有机物料中易分解物质较多，如氨基酸、有机酸、多糖等可溶性有机物质以及无机养分，提供了微生物代谢活动所需的大量能源和养分，且此阶段，日平均土壤温度均在10℃以上，有利于微生物活动。第12 天后，有机物料中难溶性有机物质半纤维素、纤维素和木质素等开始被分解，分解速率有所下降，且土壤温度也快速降低，40～200 天内每日平均土壤温度处于10℃以下，低温致使微生物活动降低，进一步减缓了对物料的分解。分解到218 天后，正好是全年中降雨量最集中和温度最高的时候。此时的微生物活性最高，所以有机物料又进入下一个快速分解阶段。因此，在初期有机物料中的易分解有机物分解后，较难利用有机碳的分解速率主要受到土壤积温的影响。除积温外，有机物料的性质也影响着物料的分解速率。

结束语

总体来看，复垦后，油松纯林、刺槐×油松和油松×沙棘混交林模式的存活率显著高于其他配置模式；油松和刺槐的存活率显著高于柠条和沙棘。各树种的径级结构和高度结构主要呈正态分布，不同配置模式各树种的平均胸径（或基径）和平均高度间普遍无显著差异。种植单元内树种丰富度和土壤全氮含量主要影响沙棘的存活率，各因素对其他树种的存活率无显著影响。