河曲露天煤矿排土场复垦模式

吕贵龙，张 翰，高 瑜

（山西煤炭进出口集团河曲旧县露天煤业有限公司，山西河曲 036500）

我国一直以来都十分重视土地复垦工作，为保护土地资源及自然环境，我国早在1989 年就颁布了《土地复垦规定》，该规定要求若矿产开采等建设活动破坏了当地土地环境，从事活动的企业和个人必须按要求实现土地复垦，做到“谁破坏，谁复垦”[1]。2005 年颁布的《矿山生态环境保护与污染防治技术政策》也进一步对废弃地复垦工作提出了要求[2]。而露天煤矿的大量开采，使土地资源被污染破坏。目前，作为矿区开采废弃物的主要安置场所，露天矿排土场面积占据矿山用地整体的50%以上，因此排土场的复垦对生态环境保护具有重要意义。

1 矿山概况

河曲露天煤矿排土场，地处黄土高原，西邻黄河，在地形变化上，整体趋势为北高南低、东高西低，露天煤矿排土场的最高点达到海拔1 056.70 m，最低点则在沟底，海拔847.30 m，属于中低山区。排土场在地质构造上为单斜构造，地层走向NNE-NE，倾向NW，地层产状平缓，倾角1°～2°，层埋藏较浅[3]。原地貌土壤侵蚀模数为8 065 t/（km2·a），水土流失类型主要为水力侵蚀，属极强烈土壤侵蚀，位于国家级水土流失重点治理区——黄河多沙粗沙国家级水土流失重点治理区。

在露天矿开采工程中，因排土场占压的土地面积甚至远超于挖损破坏的土地面积，尤其是外排土场其面积约等于1.5～2.5 倍的损破坏土地面积[3]。排土场一般暴露于露天状态下，如果不采取相应的措施会对周边大气、水体、土壤等造成污染，并且还会加大滑坡、泥石流等自然灾害发生的可能性，故必须采取相应措施对排土场进行治理及复垦。

2 排土场复垦治理

2.1 复垦目标

1）将排土场尽最大可能复垦后转化为可利用的土地，在自然条件及土地类型允许前提下，复垦为农业用地[4]。

2）复垦时不发生二次污染，避免发生水土流失的情况，保证河曲露天矿排土场的边坡稳定[5]。

3）复垦措施需经济合理，并在排土场复垦后取得良好的效益等。

2.2 复垦具体措施

一号外排土场和二号外排土场布设浆砌石挡墙、纵向及横向排水沟，边坡植被恢复，台阶平台及最终平台的全面整地、复垦；由于四号外排土场为边帮外排土场，因此考虑其与内排土场结合防护，不布设浆砌石挡墙，仅布设纵向及横向排水沟，边坡植被恢复，台阶平台及最终平台进行全面整地后复垦；三号外排土场为边帮外排土场，在左侧可与内排土场进行结合防护，不布设浆砌石挡墙，但北侧沟道中需布设浆砌石挡墙，因此在三号外排土场北侧沟道布设浆砌石挡土墙，同时布设纵向及横向排水沟，边坡植被恢复，台阶及最终平台全面整地、复垦。排水沟断面采用矩形0.4 m×0.4 m，采用M7.5 浆砌石砌筑，砌石厚0.3 m。排土场坡面松散极易造成水土流失，因将补充坡面植被恢复，采用灌、草混交方式进行植被恢复，绿化灌木选用紫穗槐，株行距为1.0 m×1.5 m，同时行间播撒披碱草。采掘场边坡绿化技术指标表见表1。

表1 采掘场边坡绿化技术指标表

2.2.1 工程技术措施

1）排土场基底构筑工艺。首先将排土场基底构建形成“疏水型”的基底，确保排土场基底地面排水通畅。在排土场岩土排弃最初，采取下列措施增加排土场的整体稳定性：①外排土场基底多为黄土状粉土，为保证基底排水通畅，需在重要区域对外排土场基底黄土进行剥离清除；②为提高外排土场基底的排水能力，在排土场沟壑地区，需用高钙、低钠难风化的石块进行填充。

2）排土场主体构筑工艺。排土场主体工艺采取扇形推进，多点同时排弃外：①在排弃过程中采取岩石土混合排弃的工艺，细颗粒的黄土填充到岩石块体的缝隙中，增加排土容量，并在排土场地表覆盖2 m 的黄土；②逐层堆垫、逐层压实，减轻后期的非均匀沉降；③接近运输装车的部位，亦排弃难风化、粗粒级的岩石；④做好排土场四周的防排水工作，防止过多的水分在排土场主体排弃过程中浸入。

3）排土场边坡构筑工艺。①排土场台阶边缘修建挡水墙，防止平台径流汇入边坡，杜绝切沟和冲沟的发生；②坡脚堆放大石块，拦截坡面下移泥沙，保护坡脚排水沟系；③边坡表面黄土岩石石混排后立即种植植物。

4）排土场水沟构筑工艺。排土场初始时有着严重的非均匀性沉降，所以短期内不能修建硬化渠系。根据排土场在矿区位置、影响程度、松散体稳定程度，设置永久性硬化骨干排水渠系和临时性非硬化排水渠系。前者主要利用硬化、碾压、稳定不变的路面和区段修筑浆砌沟、铁丝石筐，排泄大暴雨时的地表径流，后者主要采用易修复的非刚性材料修筑土渠、石砾沟、宽浅干砌渠、土袋等，排泄大暴雨时局部的地面径流。后者排出的径流水可导入前者中。

5）表土堆存及管理。排土场初期，表土需堆放在临时储土场，堆存期间进行临时管护措施，修筑临时排水沟、用装土袋做围堰，保证其不被雨水大量冲涮流失，并且保证其肥力。

2.2.2 生物和化学措施

1）土壤改良与培肥措施。该项目地处黄土高原区，虽土源丰富，但是自然条件差，土壤贫瘠，土壤有机质含量低，缺乏必要的营养元素和有机质，需采取一系列的措施进行土壤改良与培肥。①施无机肥料：根据河曲露天矿的现状，通过使用无机肥料来增加土壤中养分，促使植物良好的生长，改良土壤的结构；②绿肥法：绿肥是改善复垦土壤，增加有机物质含量和氮磷钾等营养元素的最有效方法。在复垦的前几年内植多1 年生豆科草本植物，然后将这些植物通过压青、秸秆还田、过腹还田等多种方式复田，在土壤微生物作用下，除释放大量养分外，还可以转化成腐殖质，其根系腐烂后也有胶结和团聚作用，可以有效改善土壤理化性质[6]。主选的植物种类为沙打旺、紫花苜蓿等豆科植物。

2）植被重建措施。项目区生态系统重建的首要任务是筛选当地先锋植物，以便以最快的速度重建一个质量更高地人工生态系统。根据项目所在地的自然条件以及排土场复垦重建的目标，选择的植物需具备下列特点：①需对烧伤、粉尘污染、病虫害等不良因素具有一定的抵抗能力，同时对瘠薄、风害、干旱、冻害、盐碱等不良因素具有较强的忍耐能力[7]；②生活力强，有固氮能力，能形成稳定的植被群落；③容易种植栽培，高成活率，育苗方法简易；④有良好的的水土保持作用，能减少地表径流、使土壤稳固、保持水源、防止泥沙流失。依据上述选取条件，该项目区选取植被有乔木：油松、刺槐；灌木：柠条、沙棘、紫穗槐；牧草：沙打旺、紫花苜蓿。

3）根据项目区的自然条件，种植主要选取直播和移栽技术。①直播技术：将牧草及农作物采用直播的方式种植在矿区复垦的土地上；②移栽技术：选取的乔木和灌木采用植苗技术，苗木选购后需要快速假植起来，待栽种时挖取，栽中时幼苗根部要包裹上泥浆来增加根部土壤水分，栽中时要除去树苗周围的杂草，以免与树木争夺水分[8]。

3 排土场复垦效益

1）河曲露天煤矿在采矿之处就坚持以“边开采，边恢复”为原则，重视排土造田，甚至不惜增加外运剥离费用，选择4 处远离井田的沟壑作为外排土场。经过填沟造地，极大地改善了当地沟壑纵横的面貌，并在坡面种植乔木和灌木等固坡植物，效果十分显著，特别是水土流失得到了有效控制，保持水土的能力显著提升，让盐渍化的现象逐渐减少，形成这一能力的主要原因是因为植物的根系发达，对于土壤具备固定的能力，同时在树干的阻挡下，水土流失问题得到了有效控制。

2）排土场复垦后，苗木得到了茁壮成长，经过植被的光合作用能够对二氧化碳进行吸收，同时释放大量的氧气，二氧化碳的吸收量是氧气释放量的1.4 倍，所以这是很好的天然氧气库，大量的林木还能够发挥除尘作用。

3）河曲露天矿排土场复垦实施过程促进了当地劳动力的就业，复垦后不仅原来分散坡地变为适宜机械种植的大块平地，增加农业用地2.1 km2，大大提高了农民劳动效率和土地生产率，增加了农民的收入。改善了土地利用率，促进了生态良性循环。

4 结语

河曲露天煤矿排土场复垦过程中，将大块岩石及矸石排弃在排土场最下面，然后在排土场最上层覆盖不低于1 m 的黄土，这样做的目的是为了在进行复垦工作时，不需要刻意的对土壤进行改良，大大降低了复垦成本，同时排土场的复垦速度也得到了显著提升。大片平台用地的出现不仅能够种植大量树木的种植达到绿化除尘增氧的效果，还能用来种植农作物增加经济效益和社会效益，从而实现河曲露天煤矿排土场复垦的目标。