浅析煤炭扩能改造项目水土保持与生态修复措施

刘伟娜

(中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司，内蒙古 鄂尔多斯 017209)

引言

生态修复以生态指导为基本原理，以生物修复措施为基础，结合物理、化学、植物和工程技术措施，通过相互关系的组合，达到最优的综合性治理环境污染修复方法[1]，并结合一定的人工辅助措施[2]。生态修复措施是指严格遵循“结合工程实际发生情况和项目区水土流失现状情况，采取因地制宜的方法、运用总体设计的思路、掌握全面布局的方式、结合科学配置原理，并与周边绿化景观相协调”[3]的原则进行布局。根据不同气候类型区特点，采取有效的水土保持治理措施。以神东煤炭分公司补连塔煤矿扩能改造工程为研究对象，根据项目区开发建设过程中产生的水土流失及生态修复问题，提出具体的水土保持及生态修复措施，为项目所在地的矿产资源合理开发使用及生态修复功能提供科学依据和技术支持。

1 项目区及项目区概况

1.1 项目区基本情况

本项目区位于内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇，行政区划隶属于乌兰木伦镇。地理坐标为E109°58′05″～110°10′23″,N39°17′24″～39°23′33″。

1.1.1 扩能改造前

项目主要由4大部分组成，分别为工业场地、排矸(渣)场、矿区道路和配套设施；其中工业场地由2部分组成，分别为主工业场地和南风井工业场地；矿区道路由5条道路组成，包括南风井道路、铁路专用线、排矸(渣)场道路、防洪堤道路和主工业场地进场道路；配套设施包括氧化塘、围墙防风林带、给排水工程、电源和供电线路等。

1.1.2 扩能改造后

项目组成主要由呼和乌素进风立井工业场地防治区、矿井水处理厂防治区、直饮水供水系统防治区、氧化塘治理防治区、道路工程防治区(呼和乌素进风立井进场道路防治区、矿井水处理厂进厂道路防治区)、电源及供电线路防治区共6个防治分区组成。

1.2 项目区概况

项目区的主要地貌类型是覆沙丘陵。项目区属中温带半干旱大陆性季风气候，多年平均降水量346mm，多年平均蒸发量为2221mm，项目区干燥度为3.27，年均气温6.7℃，≥10℃的积温2754.5℃，最大冻土深1.70m，无霜期136d；平均风速2.6m·s-1，全年主导风向NNW；全年大风日数26.3d，年平均沙暴日数23.1d；起沙风速5.0m·s-1。项目区土壤类型主要为风沙土，少量栗钙土分布。

根据《土壤侵蚀分类分级标准》(SL 190-2007)和《生产建设项目水土流失防治标准》(GB/T 50434-2018)，本项目容许土壤流失量为1000t·km-2·a-1。根据《内蒙古自治区水土保持情况公报》和实地调查情况，确定本工程土壤侵蚀类型为以水力侵蚀为主的风水复合侵蚀，项目区原地貌风力侵蚀模数3000t·km-2·a-1，水力侵蚀模数5000t·km-2·a-1。根据《全国水土保持规划(2015—2030年)》，本项目水土保持区划属于西北黄土高原区-晋陕蒙丘陵沟壑区-呼鄂丘陵沟壑拦沙保土区。根据《水利部办公厅关于印发<全国水土保持规划国家级水土流失重点预防区和重点治理区复核划分成果>的通知》与《内蒙古自治区人民政府关于划分水土流失重点预防区和重点治理区的通告》(内蒙古自治区人民政府内政发[2016]44号)，伊金霍洛旗属于黄河多沙粗沙国家级水土流失重点治理区。

2 水土保持及生态修复措施

2.1 呼和乌素进风立井工业场地防治区

2.1.1 表土剥离(主体已列)

主体工程对呼和乌素进风立井工业场地施工扰动区进行了表土剥离，剥离厚度为0.3m，用于本区域空地绿化覆土。表土的剥离面积为0.23hm2，共剥离表土量为0.07万m3。

2.1.2 表(黄)土回覆(主体已列加方案新增)

呼和乌素进风立井工业场地场地施工结束，主体工程对空地绿化区域进行表土回覆，回覆面积为0.13hm2，覆土厚度为0.5m，表土回覆量为0.07万m3。覆土来源于施工区剥离的表土。2020年6月，现场调查发现，工业场地围墙外扰动区域有裸露地表，绿化前需进行覆土，因此，本方案对该部分区域设计黄土回覆(采取绿肥结合有机肥改良土壤)，回覆面积为0.04hm2，覆土厚度为0.5m，回覆量为0.02万m3。覆土来源于上湾煤矿新排矸场地内的黄土。

2.1.3 绿化设计(主体已列)

根据现场调查，呼和乌素进风立井场地空地区域已采取了绿化措施，绿化面积0.13hm2，绿化苗木及草种有旱柳、松树和紫花苜蓿等。

2.1.4 施有机肥(方案新增)

为实现生土快速改良，本方案设计对黄土回覆区域采取绿肥结合有机肥的处理措施，进行土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同时，施有机肥。施肥面积0.04hm2。

2.1.5 围墙外扰动区绿化(方案新增)

根据现场调查，工业场地围墙外部扰动区域地表裸露，本方案针对该区域进行撒播草籽绿化，绿化面积为0.04hm2，草种选择紫花苜蓿，播种量为30.00kg·hm-2，共需撒播草籽1.20kg。

2.1.6 补植补种(方案新增)

根据现场调查，已绿化区域内部分地表裸露，本方案对裸露区域采取撒播草籽进行补植补种，绿化面积为0.03hm2，草种选择紫花苜蓿，播种量为30.00kg·hm-2，共需撒播草籽0.90kg。

2.2 矿井水处理厂防治区

2.2.1 表土剥离(主体已列)

主体工程对矿井水处理厂施工扰动区进行了表土剥离，剥离厚度为0.3m，剥离表土用于本区域空地绿化覆土。表土剥离面积为1.23hm2，剥离量为0.37万m3。

2.2.2 表(黄)土回覆(主体已列加方案新增)

主体工程对矿井水处理厂空地绿化区进行表土回覆，回覆面积为0.73hm2，覆土厚度为0.5m，表土回覆量为0.37万m3。覆土来源于施工区剥离的表土。现场调查发现，矿井水处理厂改造后施工裸露区域未进行表土回覆和植被恢复，本方案对该部分区域设计黄土回覆(采取绿肥结合有机肥改良土壤)，回覆面积为0.21hm2，覆土厚度为0.5m，回覆量为0.11万m3。覆土来源于上湾煤矿新排矸场地内的黄土。

2.2.3 排水系统(主体已列)

主体工程在矿井水处理厂内部设置了雨水排水管网，总长度为600m，地埋敷设，使厂内雨水有序汇流，集中外排，减少了汇流对地面的冲刷。

2.2.4 绿化设计(主体已列)

根据现场调查，矿井水处理厂空地区域已采取了绿化措施，绿化面积0.73hm2。绿化树种为油松、杨树和侧柏绿篱等。

2.2.5 裸露地表绿化(方案新增)

现场调查发现，矿井水处理厂改造后施工裸露区域未进行植被恢复，本方案对该部分区域进行撒播草籽绿化，绿化面积为0.21hm2，草种选择紫花苜蓿，每公顷播种量为30.00kg，共需撒播草籽6.30kg。

2.2.6 施有机肥(方案新增)

为实现生土快速改良，本方案设计对黄土回覆区域采取绿肥结合有机肥的处理措施，进行土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同时，施有机肥。施肥面积0.21hm2。

2.3 直饮水供水系统防治区

2.3.1 表土剥离(主体已列)

主体工程对直饮水供水系统施工扰动区进行了表土剥离，剥离厚度为0.3m，用于本区域空地绿化覆土。表土剥离面积为0.30hm2，共剥离表土量为0.09万m3。

2.3.2 表土回覆(主体已列)

直饮水供水系统施工结束，主体工程对空地绿化区域进行表土回覆，回覆面积为0.18hm2，覆土厚度为0.5m，表土回覆量为0.09万m3。

2.3.3 排水系统(主体已列)

主体工程在直饮水供水系统内布设了雨水排水管网，总长度为280m，地埋敷设，使系统内部雨水有序汇流，集中外排，减少了汇流对地面的冲刷。

2.3.4 绿化设计(主体已列)

根据现场调查，直饮水供水系统空地区域已采取了绿化措施，绿化面积0.18hm2。绿化树种为油松、杨树和侧柏绿篱。

2.4 氧化塘治理防治区

2.4.1 黄土回覆(主体已列)

经现场调查，氧化塘共计黄土回覆面积为14.80hm2，表土回覆量7.40万m3；主体工程计划对景观绿化区域回覆黄土，计划回覆面积为3.78hm2，回覆黄土量为1.89万m3，黄土全部来自上湾煤矿新排矸场占地范围内的黄土。

2.4.2 边坡绿化(主体已列)

主体工程对氧化塘周边边坡采取绿化措施，绿化面积为4.72hm2，栽植的树种包括杨树和松树。

2.4.3 景观绿化(主体已列)

主体工程对1#氧化塘表面进行种草绿化，草种选择紫花苜蓿，绿化面积为5.75hm2，播种量为30.00kg·hm-2，共需撒播草籽172.50kg；对2#、3#氧化塘区域计划打造成为湿地生态公园，设计景观绿化面积为3.78hm2，栽植的树种包括苹果、山杏、连翘、珍珠梅等。

2.4.4 施有机肥(主体已列)

为实现生土快速改良，采取绿肥结合有机肥的处理措施，本方案设计对黄土回覆并进行景观绿化区域进行土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同时，施有机肥。施肥面积9.53hm2。

2.4.5 洒水灌溉措施(主体已列)

为保证湿地公园景观绿化措施的成活率，主体工程考虑对绿化区域采用洒水灌溉的措施，洒水采用8t罐车机械洒水，至设计水平年氧化塘治理区每年洒水台时数为95台时·hm-2，需进行洒水灌溉的面积为9.53hm2，水源取自矿井水处理厂集水池。

2.4.6 防尘洒水措施(方案新增)

经现场调查，主体工程对2#和3#氧化塘中间的大坝路进行开挖及运输至1#和2#氧化塘之间区域的过程中，产生较大扬尘，本方案新增设计防尘洒水措施，有效防治施工过程中的扬尘。计划采用8t罐车机械洒水，施工期间场地每天进行2次洒水，至施工期结束，洒水用水量按2.0L·m-2。水源取自矿井水处理厂集水池。

2.4.7 密目网苫盖(方案新增)

本方案对1#氧化塘、1#和2#氧化塘之间的隔离带在未进行绿化措施前设计密目网苫盖，防止裸露的土体随风扬尘和产生侵蚀，苫盖面积为65210m2。

2.5 呼和乌素进风立井进场道路防治区

2.5.1 表土剥离(主体已列)

主体工程对呼和乌素进风立井进场道路施工扰动区进行了表土剥离，剥离厚度为0.3m，用于本区域空地绿化覆土。表土剥离面积为0.63hm2，共剥离表土量为0.19万m3。

2.5.2 表土回覆(主体已列)

2进场道路施工结束，主体工程开始对道路两侧进行表土回覆，回覆面积为0.38hm2，覆土厚度为0.5m，表土回覆量为0.19万m3。表土回覆主要来自于施工区剥离的表土。

2.5.3 浆砌片石护坡(主体已列)

主体工程对呼和乌素进风立井进场道路路基边坡修建了浆砌片石护坡，长度为305m，护坡高度约1.5m，坡比为1∶1.5，防护面积为0.06hm2。

图1 浆砌片石护坡

2.5.4 浆砌片石排水沟和急流槽(主体已列)

主体工程对呼和乌素进风立井进场道路部分路段修建浆砌片石排水沟和急流槽，共计修建排水沟135m，断面形式为矩形，尺寸为底宽0.6m，深0.6m；修建急流槽为36m，断面形式为矩形，尺寸为沟宽0.6m，深0.4m。

图2 浆砌石排水沟

2.5.5 栽植行道树(主体已列)

主体工程对呼和乌素进风立井进场道路两侧各栽2行行道树，树种为杨树，株行距为1.5m，共栽植杨树3221株，绿化面积0.38hm2。

2.5.6 路基边坡绿化(方案新增)

经现场调查，部分路基边坡裸露，本方案新增对该区域撒播草籽进行绿化，绿化面积为0.16hm2，草种选择紫花苜蓿，播种量为30.00kg·hm-2，共需撒播草籽4.80kg。

2.6 矿井水处理厂进厂道路防治区

排水系统(主体已列)：主体工程在矿井水处理厂进厂道路下方布设了雨水排水管网，总长度为32m，地埋敷设，使系统内部雨水有序汇流，集中外排，减少了汇流对地面的冲刷。

3 水土流失防治效果

本工程在通过采取有效的工程措施、植物措施及临时措施后，水土保持防治效果均达到了防治目标的要求。

图3 急流槽

表1 水土流失防治效果表

4 结语

矿山的生态修复应与矿山在开采过程中对生态环境的破坏程度相结合[4]，开展相应的工程、植物及临时措施，以依靠自然本身修复功能、人工修复为辅的生态修复原则，最终才能使得恢复后的生态系统结构更加合理、功能完善，避免出现生态恢复后又退化的现象。因此，生态修复技术的综合及有效利用，是实现矿山治理生态修复的最佳途径。