若羌县阳光煤矿改扩建工程水土保持措施技术研究

雷雅菡

(新疆维吾尔自治区水土保持生态环境监测总站，新疆 乌鲁木齐 830000)

若羌县处于南疆严重缺煤地区，随着县域经济的快速发展，对煤炭需求量呈逐年上升趋势，特别是冬季取暖民生用煤短缺，现阶段县域内年需求量约260万t。目前县域内仅有阳光煤矿年产6万t露天矿一处，每年需到600km以外的轮台县、库尔勒市和其他地区调运煤炭，由于冬季存在大雪封路，外部煤炭难以调入区内，造成区内煤炭供给问题严重。阳光露天煤矿资源储量相对丰富，总资源量6969.49万t，煤质优良，主要为气煤，少量为长焰煤类，可作为动力用煤及民用煤。为充分发挥本矿的地理区域优势和煤炭资源优势，实施优势资源转换战略[1,2]，必须加快若羌县阳光露天煤矿的开发工作，缓解若羌县地方工业及民用煤供给紧张的问题。因此，拟实施90万t·a-1改扩建工程露天开采，由6万t·a-1扩建至90万t·a-1。

1 工程概况

若羌县阳光煤矿位于若羌县城东南120km处，行政区划属新疆巴州若羌县管辖。面积1.96km2，矿田开采境界内地质资源储量6969.49万t，工业资源储量6198.19万t，可采储量4595万t，储量备用系数1.1。阳光煤矿为新疆若羌县阳光矿区总体规划中的唯一矿，生产能力为90万t·a-1。设计将现状开采区域及煤层埋藏较浅的东区划分为首采区，其他区域划分为二采区。分区煤岩量见表1。

改扩建工程包括采掘场、排土场、工业场地(原场址新建工业场地)、加油站及油库(原库区扩增)、道路工程(利用原有进行改建)、水源地及供水管线(新建管线)。项目区工程布置见图1。

表1 分采区煤岩量表

图1 项目区工程影像示意图

2 防治范围及防治分区

工程水土流失防治责任范围为煤矿工程的永久征占地和临时用地之和，共计193.59hm2。项目区地貌类型区为阿尔金山脉山间盆地高山区一个区，海拔高程一般在4420～6062m。工程水土流失防治区划分为采掘场、排土场、工业场地、选煤厂、加油站及油库、道路工程及供排水管线7个防治区。各防治区面积详见表2。

表2 水土流失防治区划分结果表

3 水土流失防治标准

本项目的水土流失防治执行等级为《生产建设项目水土流失防治标准》(GB/T 50434-2018)北方风沙区建设类一级防治标准[3]。结合本工程的特点和工程所在区域的自然环境状况，对本水土保持方案的计划和实施的6项防治标准做出适当修正，修正后具体目标如下。

3.1 水土流失治理度

按照北方风沙区水土流失一级防治标准规定值85%执行。

3.2 土壤流失控制比

按照北方风沙区水土流失一级防治标准规定，本项目土壤流失控制比应达到0.80，该标准以中度侵蚀区域为基准，本项目区土壤侵蚀强度以轻度风力侵蚀为主兼有微度水力侵蚀，因此按照相关规定调整为1.0。

3.3 渣土防护率

按照北方风沙区水土流失一级防治标准规定，项目区渣土防护率应达到87%。

3.4 表土保护率

根据《生产建设项目水土流失防治标准》(GB/T 50434-2018)，北方风沙区水土流失一级防治标准对表土保护率不做要求。

3.5 林草植被恢复率和林草覆盖率

根据咨询建设单位并结合现场调查，本项目区位于高山区，区域内土壤质地极差，不利于植被生长，同时考虑到项目区水资源贫乏，对本项目林草植被恢复率和覆盖率不做要求。

4 水土保持防治措施

4.1 采掘场防治区

采掘场建设期已有占地面积13.0hm2，本次方案施工期外扩至41.0hm2。采掘场的特点是开采面积大、动态扰动且时间长。首采区采掘场南侧为排土场，拦截部分来自北侧山体的汇水。所以，只需修筑在采掘场首采区的北侧设置围梗，拦截少量汇水，无需修建排水沟。在采掘场北侧地表境界外修建土质围梗，围埂长800m，土方量2000m3。对采掘场出沟道路以及剥离扰动区域洒水降尘，建设期洒水量27000m3。采掘场围梗断面见图2。

图2 采掘场围梗断面示意图

4.2 排土场防治区

建设期排土场将堆放采掘场排土495万m3，排土场占地为沟谷地形，排土场已定型，故占地面积94hm2；排土场采取“先挡后弃”方式，固定边坡和固定平台边缘修筑1100m挡渣坝，有效防止石方滚落，拦渣坝利用剥离土石修建，为土质结构，土方量8800m3，拦渣坝断面见图4；排土场在形成一级台阶后，环绕排土场的台阶边缘处设置一道土质围埂防护，围埂轴线方向平行于场地边缘。平台堆土经压实后即可垒砌围埂。围埂采用土质，断面为梯形结构，高度为0.3m，顶宽0.5m，外边坡为1∶1.5。围埂填筑土方采用采掘场前期剥离的岩土剥离物，建设期排土场东侧修筑围埂490m/142m3，排土场西侧修筑围埂726m/211m3，共修筑围埂1216m/353m3；在排土场外设置排水沟，排水沟的长度约为4000m，排水沟采用梯形断面，底宽0.6m，沟深0.8m，顶宽1.1m，起到挡水和导流的作用，用排水沟把融雪水引至东西两侧的自然冲沟内，排水沟断面见图3；排土场平台设洒水36000m3防护措施。

图3 排水沟断面示意图

图4 拦渣坝断面示意图

4.3 工业场地防治区

工业场地总占地面积6.12hm2，利用现有工业场地台地进行扩建，原有场地地面设施全部拆除新建。工业场地区包括厂前区、机修仓库区。工业场地内设2处临时堆场，临时堆放购置的种植绿化区表土(黑钙土)和施工砂石等物料。工业场地施工将利用已有场地范围新建相关设施，并对场地周边空地实施了绿化，并实施了节水灌溉措施；对场地进行场地平整工作，土地平整0.2hm2。绿化区种植取土采取外购方式，以种植灌木及播撒草籽为主，回填表土1000m3，栽植灌木890株，撒播种草0.20hm2。在工业场地西北侧设置排水明沟387m疏导汇水。场地四周设彩钢板600m。临时堆放表土表面采用6000m2密目防尘网苫盖，工业场地施工过程中采取洒水降尘，洒水量7074m3。

4.4 道路工程防治区

道路工程均利用已有工程道路系统，对已有道路进行修复及平整作业，道路系统包括运煤道路、进场道路和货运道路、矿山道路等，合计占地面积30.68hm2。道路工程施工过程中，对道路工程一侧设排水沟，场外道路排水沟长18000m，排水沟采用梯形断面，底宽0.3m，沟深0.4m，顶宽0.8m。并对施工道路段定期洒水，建设期洒水量27612m3。道路两侧设置限行桩18km，控制车辆行驶路线，临时堆放土表面采用3000m2密目防尘网苫盖。

4.5 选煤厂防治区

项目区将新增1条选煤厂生产线，在施工过程中对场地进行场地平整工作，施工结束土地平整0.24hm2后对选煤厂围墙内的空地进行砾石压盖，压盖240m3。砾石压盖用料来自采掘场开挖岩层碎石，经破碎站破碎后运至选煤厂场地。建设期洒水量2100m3。施工过程对临时堆放的土石方采用密目防尘网苫盖400m2。

4.6 油库及加油站防治区

项目区将对已有的油库及加油站进行扩容，在施工过程中对场地进行场地平整工作，施工结束土地平整0.11hm2后对油库及加油站围墙内的空地进行砾石压盖，压盖量110m3。砾石压盖用料来自采掘场开挖岩层碎石，经破碎站破碎后运至油库及加油站场地。建设期洒水量960m3。施工过程对临时堆放的土石方采用密目防尘网苫盖200m2。

4.7 供排水管线防治区

本次供排水管线工程均为新建工程，供水管线管径DN400，管沟作业带宽4m，管线总长约22km，全程重力输水。排水主要为污水处理站—绿化区、处理站—洒水降尘区排水管线采用综合管沟敷设，排水管道采用无缝钢管。管沟为矩形管沟，管沟作业带宽8m，管沟两侧堆土和堆管区各2m。施工完成后，对施工作业带进行平整，清理遗留建筑物资和垃圾，供排水管线施工扰动区进行场地平整作业，土地平整18.39hm2。对施工场地定期进行洒水作业，洒水量8631m3。临时堆土采取防尘网苫盖措施，密目防尘网8000m2。施工段设置彩条旗限界措施，总长度为22km。

5 水土保持工程效益评价

水土流失的防治效果具体的量化指标为水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防护率、表土保护率、林草林草植被恢复率和林草覆盖率等6大指标[4,5]。

5.1 水土流失治理度

水保措施防治面积与造成水土流失面积的比值。工程水保措施防治面积165.89hm2，水土流失面积193.59hm2，水土流失治理度达到86%。

5.2 土壤流失控制比

本工程容许土壤流失量为1200t·km-2·a-1，通过实施各项水土保持措施后，项目区经长达5a时间的自然恢复，土壤侵蚀模数可降低到1200t·km-2·a-1，土壤流失控制比控制在1.0。

5.3 渣土防护率

本工程堆土总量503.13万m3，水土保持防护措施，采取拦挡及苫盖的堆土总量为445.26万m3，基本控制水土流失，其渣土防护率可以达到88%。

5.4 设计水平年水土流失防治指标

水土流失总治理度达到86%，土壤流失控制比1.0，拦渣率88%，项目位于北方风沙区，表土保护率本工程不考虑；且项目位于极度干旱、高山地区，林草植被恢复率及林草覆盖率不做定量分析，能够达到防治目标。

6 结论

水土保持的工程措施主要有修建土质围梗2016m、拦渣坝1100m、填方2353m3、表土回填(购置表土)1000m3、土地平整18.94hm2、排水沟22387m、砾石压盖350m3；植物措施为种植灌木890株、撒播草种0.2hm2、撒播草籽16kg；临时措施为洒水109377m3、防尘网苫盖17600m2、彩条旗限界22km。

水土保持措施实施后工程区水土流失治理度为86%，土壤流失控制比为1.0，渣土防护率达到88%，项目位于北方风沙区，表土保护率本工程不考虑；且项目位于极度干旱、高山地区，林草植被恢复率及林草覆盖率不做定量分析，能够达到防治目标。