孫 璐

（山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院 山西太原030024）

1 山西水土流失現(xiàn)狀

山西位于黃土高原東部，多山地丘陵，地形破碎，植被稀疏，黃土覆蓋廣泛，降雨集中，自然地理環(huán)境復(fù)雜多樣，自然災(zāi)害較頻繁，為形成水土流失提供了天然條件。據(jù)統(tǒng)計(jì)[1]，全省水土流失面積高達(dá)10.8萬km2，約占總面積的69.2%，占全省山區(qū)、丘陵區(qū)總面積的88%，其中水蝕面積為9.3萬km2，水土流失十分嚴(yán)重。

山西是我國重要的能源化工基地，采礦業(yè)尤其是煤礦建設(shè)和開采，是造成全省水土流失日漸嚴(yán)重的重要原因之一，同時煤炭能源的開發(fā)對全省的土地資源、生態(tài)環(huán)境造成了難以恢復(fù)的破壞，并導(dǎo)致地表的移動和變形、建構(gòu)筑物的破壞、土地塌陷和荒漠化、水資源流失和水質(zhì)的劣化、“三廢”（大氣、廢水、噪聲）對周圍生態(tài)環(huán)境的污染等，生態(tài)居住環(huán)境日漸惡化。因此，分析煤礦開采過程中造成的水土流失、生態(tài)環(huán)境破壞，提出相應(yīng)的防范治理措施，對于改善山西水土流失和生態(tài)環(huán)境狀況，促進(jìn)山西可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2 煤礦建設(shè)與開采造成的水土流失和生態(tài)破壞分析

煤礦建設(shè)與開采中水土流失的主要特征見表1[2]。

表1 煤礦建設(shè)與開采中水土流失的主要特征

截止2012年底，山西現(xiàn)有井采煤礦1053座，露天煤礦有3座已進(jìn)行試點(diǎn)采礦，將新增18座露天礦煤礦。本文根據(jù)累積的經(jīng)驗(yàn)和收集的資料，僅對井采煤礦開發(fā)建設(shè)中造成的水土流失和生態(tài)破壞進(jìn)行分析。

2.1 建設(shè)期（含施工準(zhǔn)備期）

在施工前期進(jìn)行場地平整、挖方填方作業(yè)時，由于原地貌植被、土壤結(jié)構(gòu)及具有水土保持生態(tài)功能的設(shè)施被擾動破壞，大面積的土地暴露在外，降低原地表水保生態(tài)功能，極易造成水土流失。

在土建施工時，由于進(jìn)行井筒開鑿、掘進(jìn)及地面建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)的開挖，排放的棄渣和矸石數(shù)量較大，易形成松散堆積物邊坡，改變原環(huán)境生態(tài)功能，引起水土流失。

2.2 運(yùn)行期

隨著礦井的生產(chǎn)，排放矸石量越來越大，其在運(yùn)輸、裝卸、推平、壓實(shí)等一系列過程中可能擾動原地表，同時巨大的矸石堆放量可形成一座座矸石山，損毀原有地形地貌，擾動原有生態(tài)環(huán)境；而且裸露的矸石會逐漸風(fēng)化，經(jīng)降雨淋洗后部分物質(zhì)被溶解，產(chǎn)生的有機(jī)污染物多環(huán)芳烴將污染水環(huán)境，加之矸石不易吸水，極易產(chǎn)生水蝕和滑塌，污染周邊環(huán)境，加劇水土流失。

礦井生產(chǎn)使得采空區(qū)面積、地表裂縫和沉陷不斷擴(kuò)大，裂縫損毀了原地貌的完整性，土壤結(jié)構(gòu)變松，起伏明顯，土壤保水功能降低，造成水土流失；地表沉陷，可能形成沉陷臺階改變局部微地貌，使地塊不平整、出現(xiàn)分層，造成溝谷陡坡坍塌，土地表面植被結(jié)皮、生物結(jié)皮的賦存狀態(tài)發(fā)生改變，增大土壤侵蝕強(qiáng)度，加劇水土流失。

3 煤礦建設(shè)與開采水土保持生態(tài)修復(fù)對策

水土保持生態(tài)修復(fù)[3]，是指在特定的土壤侵蝕地區(qū)，通過解除生態(tài)系統(tǒng)所承受的超負(fù)荷壓力，根據(jù)生態(tài)學(xué)原理，依靠生態(tài)系統(tǒng)本身的自組織和自調(diào)控能力的單獨(dú)作用，或輔以人工調(diào)控能力的作用，使部分受損的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)到相對健康的狀態(tài)。

本文以太原古交某井采煤礦為例，根據(jù)本工程的特點(diǎn)、不同區(qū)域土壤流失特點(diǎn)及水土流失防治重點(diǎn)等因素，對施工生產(chǎn)過程中引起的水土流失、生態(tài)破壞環(huán)節(jié)及程度進(jìn)行分析，分區(qū)進(jìn)行水土保持生態(tài)修復(fù)治理。

3.1 矸石場防治區(qū)

矸石場是水土保持生態(tài)治理的重點(diǎn)區(qū)域。

（1）矸石場攔擋、排水措施。在矸石場下游的沖溝出口處采用漿砌石重力式擋矸墻進(jìn)行攔擋，設(shè)計(jì)擋矸墻墻高3 m，墻頂寬為 0.8 m，上游坡比 1：0.3，下游坡比 1：0.1，墻趾寬 0.5 m，用M7.5水泥砂漿砌石砌筑，M10水泥砂漿勾縫，并進(jìn)行擋墻穩(wěn)定計(jì)算分析，分析結(jié)果表明擋墻的抗滑、抗傾覆及地基應(yīng)力滿足安全穩(wěn)定需要。

截水溝布設(shè)在矸石場周邊，采用漿砌石梯形斷面形式，壁厚0.4 m，底寬0.8 m，深0.8 m，邊坡為0.5的梯形斷面；在矸石場的馬道上布設(shè)馬道排水溝，采用漿砌石斷面形式，深、底、寬均為0.4 m，側(cè)墻和底板厚均為0.3 m。

（2）矸石場平臺和邊坡生態(tài)建設(shè)。矸石從擋矸墻開始向上游分塊堆放，分層碾壓覆土。斜面坡度采用1：3，矸石分層厚度為4.5 m，上部覆以0.5 m黃土層，坡面每升高5 m設(shè)置一4 m寬的平臺（即馬道）；坡面覆土厚度為0.3 m。當(dāng)堆矸達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后，平整表面，覆土綠化，進(jìn)行封場。

（3）封場治理。本礦建設(shè)期末所排棄渣可形成1個平臺，運(yùn)行期生產(chǎn)排棄的矸石量可形成2個平臺，對形成的坡面、頂面進(jìn)行植被恢復(fù)?？紤]美觀、保險，在矸石場坡面進(jìn)行骨架植物護(hù)坡，坡面采取漿砌石骨架護(hù)坡，間隔3 m，骨架寬度0.5 m，骨架內(nèi)所種植物選擇無芒雀麥。矸石場頂面和坡面種植紫穗槐和無芒雀麥。

3.2 工業(yè)場地綠化區(qū)

煤礦建設(shè)和開采對自身設(shè)施要求很高，工業(yè)場地的護(hù)坡、排水、綠化、防洪等在主體工程設(shè)計(jì)中大多都做了考慮。工業(yè)場地綠化率達(dá)25%，植物物種選擇當(dāng)?shù)匚锓N側(cè)柏、白羊草和荊條。

3.3 場外道路綠化防護(hù)

礦區(qū)對外交通道路的綠化防護(hù)體系常采取喬木和灌木相結(jié)合、路基邊坡種草的方式來進(jìn)行建設(shè)，既發(fā)揮了生態(tài)防護(hù)的作用，又美化交通環(huán)境，改善區(qū)域景觀。喬木選擇側(cè)柏，草種選擇無芒雀麥。

3.4 沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)規(guī)劃

對沉陷裂縫進(jìn)行充填平整，煤礦退役后對塌方體或滑坡體進(jìn)行護(hù)坡工程，主要以植物護(hù)坡和工程護(hù)坡相結(jié)合的綜合生態(tài)治理措施，以減小塌方體或滑坡體水土流失；對于受損的林地，治理以人工恢復(fù)為主，自然恢復(fù)為輔，對原有樹木進(jìn)行維護(hù)，補(bǔ)種喬木、灌木等，保障新的生態(tài)系統(tǒng)趨于穩(wěn)定。對于受損的其余原地貌采取撒播補(bǔ)種草籽和管護(hù)，草種以當(dāng)?shù)剡m宜草種等為主，控制可能發(fā)生的水土流失，修復(fù)受損的生態(tài)體系；對于耕地因沉陷和裂縫造成棄耕的，在地表變形穩(wěn)定后，結(jié)合耕地基本建設(shè)，進(jìn)行土地復(fù)墾，重新修造耕地。

4 結(jié)語

根據(jù)煤礦建設(shè)與開采中水土流失、生態(tài)破壞的主要特征，按時段分析了井采煤礦在建設(shè)運(yùn)行過程中可能產(chǎn)生的水土流失，同時確定井采煤礦水土流失重點(diǎn)區(qū)域，以太原古交某煤礦為例，分區(qū)域特點(diǎn)提出相應(yīng)的水土保持生態(tài)修復(fù)措施，堅(jiān)持水土保持、生態(tài)治理與煤礦建設(shè)同步規(guī)劃實(shí)施，有效治理礦區(qū)水土流失，形成相對穩(wěn)定的礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)煤礦整體生態(tài)環(huán)境的改善和優(yōu)化[4]，促進(jìn)煤礦生產(chǎn)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］景華府,李洪建.山西水土保持生態(tài)恢復(fù)分區(qū)初探［J］.中國水土保持,2010（2）：32-33.

［2］陳正新,袁普金，尤 偉等.煤礦工程水土保持準(zhǔn)入條件［J］.中國水土保持科學(xué),2010,8（3）：93-98.

［3］楊愛民,劉孝盈,李躍輝.水土保持生態(tài)修復(fù)的概念、分類與技術(shù)方法［J］.中國水土保持,2005（1）：11-13.

［4］王姣雯.淺談煤礦開采區(qū)的水土流失與防治［J］.污染防治技術(shù),2010,23（5）：49-51.