羅世臣

(貴州興源煤礦科技有限責任公司 貴州貴陽 550002)

1 金陽煤礦簡介

1.1 交通位置

金陽煤礦隸屬桐梓縣婁山關鎮(zhèn)東山村所轄。礦區(qū)位于桐梓縣城北東,礦區(qū)有公路相通,距川黔公路1km(運距),距桐梓縣3km,交通較為方便。礦區(qū)地理坐標為:東經(jīng)106°50′09″——106°50′58″;北緯28°09′46″——28°10′40″。

1.2 項目簡介

礦井設計生產(chǎn)能力15萬t／a,礦區(qū)東西長約1.7km,南北寬約0.45km,面積0.8122km2,準采標高+1122—+844m,礦井保有資源儲量369萬t,可采儲量230.6萬t。項目建設區(qū)由生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)區(qū)、辦公生活區(qū)、排矸場地和附屬系統(tǒng)區(qū)4部分組成,占地面積4.62hm2。斜井開拓,采用走向長壁后退式開采,全部垮落法管理頂板。

1.3 氣候

表1 項目區(qū)各分區(qū)水土流失因子調(diào)查表

表2 項目區(qū)水土流失現(xiàn)狀表(面積)

項目區(qū)屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū),冬無嚴寒,夏無酷署。根據(jù)桐梓縣氣象局近30年氣象資料,分述如下:①氣溫:多年平均氣溫14.6℃,最高溫度37.5℃(7月),最底溫度-6.9℃(1月),≥10℃有效積溫4600℃,無霜期257天～285天;②降雨量:多年平均降雨量1038.8mm,年最大降雨量1841.3mm,年最小降雨量995.6mm,降雨多集中在5-10月,10年、20年一遇最大一小時降雨量分別為66.78mm,78.12mm。年平均相對濕度為81%。年平均蒸發(fā)量960.30mm;③日照:年平均日照時數(shù)1091.6小時,月平均日照時數(shù)最長為189.8小時,月平均日照時數(shù)最短為27.3小時;④積雪、積冰:日最大積雪深度12cm,電線積冰直徑最大為10mm;⑤風:常年主導風向以s風為主,年平均風速2.0m/s,歷年最大風速18m/s;⑥災害性天氣:主要有春旱、冰雹、夏旱、倒春寒、霜凍、夏季暴雨等。

表3 項目區(qū)水土流失現(xiàn)狀表(侵蝕量)

表4 侵蝕模數(shù)取值表

2 水土流失現(xiàn)狀調(diào)查

2.1 建設前期已經(jīng)擾動的地表面積

我單位再次安排工作人員進入現(xiàn)場,經(jīng)過踏勘及與業(yè)主溝通了解到,生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)區(qū)及附屬系統(tǒng)區(qū)已基本動工完畢,辦公生活區(qū)已完成了場平,排矸場建筑垃圾也拆除了大部分。建設前期,項目已經(jīng)擾動地表面積4.62hm2,損壞水土保持設施面積4.62hm2,對辦公生活區(qū)進行了表土剝離工作。

2.2 土地利用現(xiàn)狀及土壤侵蝕強度調(diào)查

此次踏勘工作,主要對項目的建設現(xiàn)狀進行調(diào)查。通過對項目建設區(qū)水土流失現(xiàn)狀進行實地調(diào)查及對各地塊的水土流失強度進行判斷分析,項目建設區(qū)面積為4.62hm2,年均水土流失總量116.88t,平均土壤侵蝕模數(shù)為2530t/(km2.a),其中,微度流失面積0.05hm2,占項目區(qū)面積的1.08%;輕度流失面積2.85hm2,占項目區(qū)面積的61.69%;中度流失面積1.72hm2,占項目區(qū)面積的37.23%。項目區(qū)容許土壤侵蝕模數(shù)500t/(km2.a),各分區(qū)水土流失因子調(diào)查、水土流失面積和侵蝕量詳見表1、2、3。

2.3 水土流失危害及棄渣量調(diào)查

經(jīng)過現(xiàn)場踏勘及調(diào)查,項目建設前期的矸石均用于工業(yè)場地回填,剩余棄渣運至排矸場。

3 工業(yè)場地建設對水土流失的影響因素分析

3.1 建設期

礦井建設外部條件好,提出的施工組織有利于保持水土、保護生態(tài)環(huán)境。如施工期間金陽煤礦充分利用了原有公路進行運輸,土石方調(diào)配上盡量減少場地開挖,充分利用掘井矸石回填,不新建砂石料場,建設工期短等,對有效減少棄土棄渣量、避免或減少了高挖深填區(qū)域,對減少工程建設造成的水土流失具有積極作用。

但針對本項目,本方案認為主體設計的施工組織方面還存在以下欠缺:首先是缺乏表土剝離及留存的措施,建設單位應根據(jù)本方案的要求及規(guī)劃,盡快開展此項工作。其次工程已違反了三同時原則,對于因土體開挖,造成的水土流失,建設單位應盡快采取攔擋措施。

3.2 生產(chǎn)運行期

由于地面大規(guī)模的建設活動結(jié)束,對地面的擾動顯著減小,地面植被逐漸恢復,水土流失程度趨于穩(wěn)定,但再塑地貌的活動由地上轉(zhuǎn)入地下,掘井和篩選矸石的排放,如不采取有效措施,仍然會造成水土流失;同時,采空區(qū)可能引起的一定范圍的地表塌陷,影響植被正常生長,從而加重侵蝕危害。

4 生產(chǎn)建設過程中的水土流失預測

4.1 預測內(nèi)容

水土流失預測主要是預測項目建設過程中的人為水土流失,具體內(nèi)容如下:(1)擾動地表面積;(2)損壞水土保持設施面積和數(shù)量;(3)棄土、棄石、棄渣量、排棄矸石量;(4)可能造成的水土流失面積和流失量;(5)水土流失危害。

4.2 預測方法

根據(jù)測算、分析,項目工程地表開挖與回填,其土層結(jié)構(gòu)、粒徑級配和松散系數(shù)不一,渣體的凝聚力、粘結(jié)度、內(nèi)摩擦角等都會發(fā)生很大變化,抗風化和抗蝕能力明顯下降,結(jié)合項目區(qū)原地表侵蝕背景值和類比工程確定侵蝕模數(shù)取值,施工期間地表侵蝕強度一般較原來增大,侵蝕模數(shù)也相應增大。

對生產(chǎn)區(qū)及輔助生產(chǎn)區(qū)和辦公生活區(qū)及其它場地等區(qū)域擾動的地表可能造成的水土流失量采用侵蝕模數(shù)法進行預測。預測公式如下:

式中:W－土壤流失量,t;△W－新增土壤流失量,t;Fji－某時段某單元的預測面積,km2;

Mji－某時段某單元的土壤侵蝕模數(shù),t/km2.a;△Mji－某時段某單元的新增土壤侵蝕模數(shù),t/km2.a,只記正值,負值按0計;Tji－某時段某單元的預測時間,a;i－預測單元,i=1、2、3、……、n;j－預測時段,j=1、2、3,指施工準備期、施工期和自然恢復期。

表5 土壤流失量預測計算表

4.3 參數(shù)選取

由于各預測單元的土壤、植被、坡度等相近,預測參數(shù)采用統(tǒng)一值。

4.3.1 擾動后侵蝕現(xiàn)狀

通過現(xiàn)場調(diào)查,以地形圖作為工作底圖勾繪、量算,參照《土壤侵蝕分類分級標準》的土壤侵蝕強度分級標準和面蝕分級等指標,確定各預測單元的原地表侵蝕模數(shù)。

4.3.2 擾動后侵蝕模數(shù)

地表侵蝕模數(shù)的來源,主要根據(jù)各建設區(qū)的水土流失背景、施工強度、工藝、自然地理狀況等因素綜合對比,劃分和確定不同地段的水土流失強度,確定項目區(qū)的原地表水土流失強度及其數(shù)量。侵蝕模數(shù)取值詳見表4。

4.3.3 自然恢復期侵蝕模數(shù)

依據(jù)對開發(fā)建設項目實施的水土保持林在生長期間的水土流失情況調(diào)查,結(jié)合項目區(qū)實施植物措施地點的立地條件等以及經(jīng)驗分析,確定恢復期各年的侵蝕模數(shù)和流失量,并預測出在自然恢復期內(nèi)未采取治理措施時可能造成的水土流失量。侵蝕模數(shù)取值詳見表4。

4.4 預測結(jié)果

4.4.1 施工期水土流失預測

工程施工期侵蝕面積為4.62hm2,施工期原地表水土流失量為93.04t,施工期水土流失量為190.60t,新增水土流失量為97.56t,詳見表5。

4.4.2 自然恢復期水土流失預測

據(jù)預測,本項目自然恢復期水土流失面積為1.69hm2,自然恢復期原地表水土流失量為39.60t。若未對工程水土流失進行治理,則在自然恢復期水土流失量為68.17t,新增水土流失量為32.50t,詳見表5。

4.4.3 水土流失總量及新增水土流失總量

通過對項目建設區(qū)水土流失的預測,本項目建設將擾動面積4.62m2(其中施工期擾動地表面積3.72hm2,生產(chǎn)運行期擾動地表面積0.90hm2),損壞水土保持設施面積4.62hm2,施工期水土流失量為190.60t,新增水土流失量為97.56t;自然恢復期水土流失量為68.17t,新增水土流失量為32.50t。本項目工程可能造成的水土流失總量為258.75t,新增水土流失總量為130.07t。

5 防治措施布置的指導意見

根據(jù)預測,從水土流失可能發(fā)生的時間來看,項目建設可能造成的水土流失主要集中在施工期和生產(chǎn)運行期,如不及時采取有效的防護措施,將會造成十分嚴重的水土流失及其危害,自然恢復期雖有一定的水土流失產(chǎn)生,但項目區(qū)水熱條件、立地條件都較好,隨著植被的自然恢復,水土流失將逐步減少。因此,施工期是水土流失防治的重點時期,要加強對開挖、傾倒形成的裸露表土的防護;生產(chǎn)運行期主要是對排矸場進行防護。

從水土流失可能發(fā)生的區(qū)域來看,施工期則主要集中工業(yè)場地和排矸場地等,而生產(chǎn)運行期則主要集中在排矸場地,因此,不能忽視排矸場地的水土保持工作。

[1]李文銀等.工礦區(qū)水土保持.北京:科學出版社,1996.

[2]王禮先.水土保持工程學.北京:中國林業(yè)出版社,2000.

[3]趙永軍.開發(fā)建設項目水土保持方案編制技術(shù).北京:中國大地出版社,2007.