子洲县永兴煤矿改造水土保持方案探析

张 伟

（子洲县水利工程建设中心，陕西 榆林 718499）

2016年，子洲永兴煤矿进行第1次改造，实施了部分水土保持项目。2021 年，再次实施改造以提升产能。为此，需对未编报水土保持方案或已通过水土保持设施验收但现场勘查存在水土流失遗留问题进行补充编制和治理，以减少项目建设带来的水土流失。

1 概况

子洲县永兴煤矿井田面积44.68 km2，地质储量62 442.6万t，可采储量46 832万t，为斜井、平硐混合开采，采用引进长臂大采高综采方式。永兴煤矿工程主要涉及进风立井工业场地、矿井水处理厂、直饮水供水系统、氧化塘治理区、道路工程（进风立井进场道路和矿井水处理厂进厂道路）、电源及供电线路。2016 年第1 次改造后，永兴煤矿生产能力达到2 000 万t/a；2021 年第2 次改造后，永兴煤矿生产能力达到2 800万t/a。扩能改造后，永兴煤矿现有5个工业场地、1个选煤厂、2个排矸场、矿区道路和相关配套设施等。

2 项目区水土保持现状

永兴煤矿地处黄土高原沟壑区，属中温带半干旱大陆性季风气候，多年平均降水量446 mm，平均风速2.6 m/s。项目区土壤类型主要为风沙土，少量栗钙土分布，植被覆盖率为35%，项目容许土壤流失量为1 000 t/（km2·a）[1]。经实地调查，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为3 000 t/（km2·a），水力侵蚀模数为5 000 t/（km2·a）[2]。项目区占地范围不涉及饮用水源保护区，不占用水功能一级保护区和保留区、自然保护区、世界文化和自然遗产地、风景名胜区、地质公园、森林公园、重要湿地等生态敏感区[3]。

3 水土流失防治分区

3.1 进风立井工业场地

位于主工业场地西南侧约8 km 处的平缓区域。场地建设内容主要包括进风立井、热风炉供暖、场内道路、门卫等，总占地面积1.02 hm2，占地类型为草地，占地性质为永久占地。

3.2 矿井水处理厂

位于氧化塘治理区东侧、主工业场地南门南侧500 m 处，厂内建（构）筑物有调节池、高效旋流净化器间、澄清池、预沉调节池、洗风筒场地、煤泥浓缩池、集水池、配电间、值班室等，总占地面积2.12 hm2，占地类型为草地，占地性质为永久占地。扩能改造后，矿井水处理能力25 000 m3/d。

3.3 直饮水供水系统

位于矿井水处理厂西北侧，紧邻矿井水处理厂。该系统内部地形平缓，内部建（构）筑物主要为净水车间、罐装车间和回用水池，直饮水处理能力50 m3/d，占地面积0.55 hm2，占地类型为草地，占地性质为永久占地。

3.4 氧化塘治理区

紧挨选煤厂的3 个氧化塘是煤矿扩能改造前污水处理工程，总占地面积31.25 hm2，占地类型为采矿用地，占地性质为永久占地。2019年6月，对氧化塘进行了统一治理。

3.5 道路工程

进风立井进场道路原路面为土质路面，总长度1 208 m，路面宽4.5 m，路基宽6.8 m。2021 年，对该道路进行了路面、护坡、排水等改造。改造后，路面形式为水泥混凝土路面，总占地面积1.22 hm2，占地性质为永久占地，占地类型为草地。

矿井水处理厂进厂道路引自厂区东侧主工业场地进场道路，长度32 m，路面宽6.0 m，路面形式为水泥混凝土路面，占地面积0.02 hm2，占地性质为永久占地，占地类型为草地。

3.6 电源及供电线路

进风立井工业场地电源引自盘区35 kV 箱变；矿井水处理厂电源引自厂内车间内的低压配电室；直饮水供水系统电源引自距离最近的矿井水处理厂院内变压器低压侧。矿井水处理厂和直饮水供水系统供电线路均在场地内架设，无场外供电线路占地。进风立井供电线路长度2 443 m，共架设电杆49 基，经现场调查，施工时临时占地已恢复为原占地类型，无水土流失遗留问题，本方案将既有杆基占地列入工程永久占地，占地面积0.005 hm2，占地类型为草地。

根据工程布局及建设特点，结合工程项目所在地水土流失特点、地貌类型等情况，将本工程分为6个防治分区。具体情况，详见表1。

表1 防治分区

4 防治区水土保持补充措施分析

由于弃土弃渣等施工活动损坏和占压植被，项目区原地貌、植被抗侵蚀力降低或消失，土壤侵蚀量剧增。虽然先期已采取水土保持措施，但仍有待进行补充完善。

4.1 进风立井工业场地防治区

4.1.1 工程措施

2020 年6月，现场调查发现，进风立井工业场地周围无排水渠道、截水围堰等工程。为避免立井工业场地周围雨水冲刷造成水土流失，在主工业场地设置了盖板排水设施，由北向南、由西向东引接至主井工业场，包括进场道路排水系统，最终将场内雨水排入场地东侧河沟。南风井工业场地四周围墙设置有雨水散排口，场内道路两侧设置矩形排水明沟，长度约140 m，断面尺寸0.5 m×0.5 m，最终将场内雨水排入南风井道路边沟内。在工程周围还实施截水围堰。截水围堰采用梯形断面，断面尺寸150 cm（下宽）×80 cm（上宽）×100 cm（高），长约2 800 m，有效减免了水土流失。

4.1.2 植物措施

根据现场调查，进风立井场地空地绿化面积0.13 hm2，绿化苗木及草种有旱柳、松树和紫花苜蓿等。为实现生土快速改良，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，施加有机肥面积0.04 hm2。工业场地围墙外部扰动区域地表裸露，对该区域进行撒播草籽绿化，绿化面积0.04 hm2，草种选择紫花苜蓿，共需撒播草籽1.20 kg。

对绿化区部分地表裸露区域，采取撒播草籽进行补植补种，绿化面积0.03 hm2，草种选择紫花苜蓿，共需撒播草籽0.90 kg。

4.2 矿井水处理厂防治区

4.2.1 工程措施

2016 年5 月，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0.3 m，剥离表土用于本区域空地绿化覆土[4]。表土剥离面积1.23 hm2，剥离量0.37 万m3。2017 年6 月，将原先剥离的表土进行了回覆。2018 年7 月，主体工程在矿井水处理厂内部设置了600 m 雨水排水管网，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，有利于降低水土流失。2020年6月，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。因此，本方案对该部分区域设计黄土回覆，回覆面积0.21 hm2，覆土来源于煤矿新排矸场地内的黄土。

4.2.2 植物措施

矿井水处理厂空地区绿化面积0.73 hm2，绿化树种为油松、杨树和侧柏绿篱等。2020年6月，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，本方案对场地内部绿化措施进行完善，对建筑物周边、场内道路两侧、空闲地均采取乔灌结合的方式绿化，绿化面积0.21 hm2，选取松树、侧柏、紫穗槐等树种和紫花苜蓿。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[5]。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同时，施加有机肥面积0.21 hm2。

4.3 直饮水供水系统防治区

4.3.1 工程措施

2016 年5 月，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0.3 m，用于本区域空地绿化覆土。表土剥离面积0.30 hm2，剥离表土量0.09 万m3。2017 年8 月，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0.18 hm2，覆土厚度0.5 m，表土回覆量0.09万m3，覆土来源于施工区剥离的表土。2017 年7 月，主体工程在直饮水供水系统内布设了280 m 雨水排水管网，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。

4.3.2 植物措施

现场调查发现，直饮水供水系统空地区域已采取了绿化措施，绿化面积0.18 hm2，绿化树种油松65株、杨树89株和侧柏绿篱35 m。

4.4 氧化塘治理防治区

4.4.1 工程措施

2020年6月，现场调查发现，氧化塘共计黄土回覆面积为14.80 hm2，表土回覆量7.40 万m3；本次计划对景观绿化区域回覆黄土，计划回覆面积3.78 hm2，回覆黄土量1.89 万m3，黄土全部来自煤矿新排矸场占地范围内的黄土。

4.4.2 植物措施

2016 年5 月，主体工程对氧化塘周边边坡采取绿化措施，绿化面积4.72 hm2，栽植树种包括杨树158 株、松树232 株。本次设计对1#氧化塘表面进行种草绿化，草种选择紫花苜蓿，绿化面积5.75 hm2，共需撒播草籽172.50 kg；计划将2#、3#氧化塘区域打造成湿地生态公园，设计景观绿化面积3.78 hm2，栽植树种包括苹果298 株、山杏310 株、连翘35 株、珍珠梅4 株等，回覆黄土并进行景观绿化区域土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同时，施加有机肥面积9.53 hm2。

4.4.3 临时措施

为保证湿地公园景观绿化措施的成活率，主体工程对绿化区域采用洒水灌溉，水源取自矿井水处理厂集水池。现场调查发现，主体工程在开挖2#和3#氧化塘中间大坝路时尘土飞扬，且运至1#和2#氧化塘间的土方无临时防护措施，若遇大风或降雨，将会产生大量水土流失。因此，本方案补充洒水降尘措施和密目网苫盖措施，计划采用8 t 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，洒水量为2.0 L/m2。对1#氧化塘、1#和2#氧化塘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65 210 m2。

4.5 道路防治区

4.5.1 工程措施

为确保施工道路，对进风立井进场道路施工扰动区进行了拓宽改造，路基宽8 m，路面宽6 m，对扰动剥离的表土区域在施工完成后分别进行了回覆，同时对路面进行了水泥硬化，对路边进行了绿化。为防止水流冲刷损毁道路，本次设计对进风立井进场道路部分路段修建了浆砌片石排水沟和急流槽，主体工程在凹曲线路段路面低侧填方边坡、易冲刷路段边坡采取浆砌片石护坡，修建长度305 m，高度约1.5 m，坡比1∶1.5，防护总面积0.06 hm2；在路面易积水的挖方陡坡路段设置浆砌片石排水沟，并通过急流槽将水流引至地势较低处排出路外，排水沟总长度135 m，断面形式为矩形，宽0.6 m，深0.6 m；急流槽总长度36 m，断面形式为矩形，宽0.6 m，深0.4 m。

4.5.2 植物措施

2016年10月，主体工程对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1.5 m，共栽植杨树3 221 株，绿化面积0.38 hm2。现场调查发现，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0.16 hm2，草种选择紫花苜蓿，共需撒播草籽4.80 kg。

4.6 电源及供电线路防治区

本工程既有输电线路总长2 443 m，已于2016年8 月建设完成，经过4 a 的恢复，杆基永久占地已经稳定，施工临时占地均已种草恢复植被，土壤侵蚀模数接近原地貌，不产生新增扰动。因此，对于该防治分区本方案不新增水土保持措施。

5 结语

通过分析探讨项目实施的水土保持内容，得出项目补充的水土保持工程措施主要包括表（黄）土剥离、表土回覆、场内排水系统、急流槽、浆砌片护坡等，植物措施主要为各场地空地区植草、土壤改良，临时措施主要对氧化塘回填区域进行洒水灌溉、防尘洒水、密目网苫盖等，为完善和强化项目水土保持方案提供了科学依据。