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        峨口鐵礦露天開采礦山水土保持措施探析

        2015-08-15 00:48:19蔚云峰
        山西水利 2015年11期
        關(guān)鍵詞:坡坡馬道排土場

        蔚云峰

        (山西省水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院,山西 太原 030024)

        1 項(xiàng)目概況

        峨口鐵礦位于代縣縣城東南28 km的山羊坪村一帶,是集采礦、選礦、球團(tuán)為一體的聯(lián)合型企業(yè)。礦區(qū)面積4.6746 km2,生產(chǎn)規(guī)模750萬t/a。礦區(qū)以山羊坪背斜為界劃分為南、北兩區(qū),南區(qū)分為南東、南西采場,北區(qū)分為北東、北西采場。根據(jù)礦體賦存情況,北東采場已于2012年閉坑;南東采場閉坑時間為2016年;北西采場閉坑時間為2020年;南西采場閉坑時間為2021年。采場巖石通過汽車運(yùn)往跑馬嶺排土場,選礦尾礦通過汽車排往牛圈溝干堆場。

        2 項(xiàng)目區(qū)自然狀況

        礦區(qū)位于五臺山脈北麓的中高山區(qū),屬土石山區(qū)。區(qū)內(nèi)地形切割劇烈,山勢陡峻,溝谷發(fā)育。項(xiàng)目區(qū)屬溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候,年平均氣溫8.4℃;年平均降雨量442 mm,大多集中在6—9月;年平均蒸發(fā)量1770 mm;凍土深度1.2m左右;無霜期約160 d左右。受氣候、海拔、植被等因素影響,項(xiàng)目區(qū)土壤垂直分布比較單調(diào),土壤主要為山地褐土,質(zhì)地松軟,抗蝕性差。表層土壤厚0.5~1.2m,有機(jī)質(zhì)含量低。

        項(xiàng)目區(qū)屬暖溫帶夏綠闊葉林植被地帶,植被種類較多,林草覆蓋度約30%。土壤侵蝕類型以水力侵蝕為主,兼有重力侵蝕。水力侵蝕主要發(fā)生在裸露的地表面,表現(xiàn)為面蝕和溝蝕。

        3 水土流失原因分析

        在礦山生產(chǎn)過程中,由于人為因素,原地表植被遭到破壞,地表大面積裸露,開挖表土、碎石隨處可見,大量廢土(石)渣排往排土場和尾礦庫。由于礦山采取粗放式開采,缺少必要的防護(hù)措施及排水系統(tǒng),使裸露的地表、松散的堆積體易受雨水沖刷,產(chǎn)生水土流失,嚴(yán)重區(qū)域會造成滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

        4 水土流失危害分析

        4.1 土地資源破壞

        由于開挖、占壓,破壞原有植被,改變了原地貌、土壤結(jié)構(gòu)和地面物質(zhì)組成,造成土地肥力的嚴(yán)重退化,從而導(dǎo)致土地生產(chǎn)力降低。同時,采礦擾動了原土層,使裸地面積增加,為濺蝕、面蝕、細(xì)溝侵蝕等創(chuàng)造了條件,進(jìn)而造成了水土流失。

        4.2 周邊環(huán)境影響

        采礦破壞水土保持設(shè)施,對項(xiàng)目區(qū)生態(tài)環(huán)境造成影響。若長時間得不到治理,不僅影響礦山的正常生產(chǎn),而且會影響當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全。同時在風(fēng)力的作用下,松散堆渣產(chǎn)生大量粉塵,影響周邊居民的生活質(zhì)量。

        4.3 河道排洪影響

        泥沙流入附近峨河,會造成河床抬高,河道淤積,影響河道行洪和蓄洪能力。

        5 水土保持措施

        5.1 采礦場防治措施

        5.1.1 攔渣壩

        在露天采場下游出口處設(shè)攔渣壩。攔渣壩采用透水性好的干砌石堆石壩,壩高3~6m,外坡坡比1∶2,內(nèi)坡坡比1∶3,頂寬3m,外壩腳布設(shè)貼坡式反濾體。

        5.1.2 排洪設(shè)施

        為防止降雨形成的洪水流入露天采坑,在北西采區(qū)修建導(dǎo)流堤和排洪洞攔截洪水。同時在露天坑底設(shè)儲水池,由水泵直接排至地表。導(dǎo)流堤采用重力式漿砌塊石結(jié)構(gòu),頂寬2.0m,內(nèi)外坡比均為1∶0.5。排洪隧洞采用圓拱直墻型式,鋼筋混凝土砌護(hù),底寬3m,縱坡9‰,砌護(hù)厚度0.4m。導(dǎo)流堤、排洪隧洞每隔10m設(shè)置一條伸縮縫,縫寬20 mm,縫內(nèi)用瀝青木絲板、瀝青麻繩或其他彈性的防水材料填塞,外面用1∶2水泥砂漿填塞并抹平。

        5.1.3 平整覆土

        采礦結(jié)束后,平整露天采坑,對底部、各級臺階形成的平臺進(jìn)行覆土封場。平整覆土采用機(jī)械為主、人工輔助的方式進(jìn)行,覆土厚0.50m,之后恢復(fù)植被。

        5.1.4 植物措施

        在露天采場平臺及各級臺階覆土后采用灌草恢復(fù)植被;在邊坡坡腳處設(shè)置種植槽,種植攀爬性和適宜性較強(qiáng)的爬山虎,利用此類攀爬植物對坡體綠化。灌木選用紫穗槐,株行距1.5m×1.5m;草種選用披堿草,撒播方式,播種量20 kg/hm2;爬山虎采用條播方式,種植密度 0.3m×0.3m,播種量 15 kg/hm2。

        5.2 排土場防治措施

        5.2.1 擋渣墻

        排土場下游采用漿砌石重力式擋渣墻進(jìn)行攔擋。擋渣墻高4m,墻頂寬2m,外坡坡比1∶0.1,內(nèi)坡坡比1∶0.3,采用M7.5水泥砂漿砌石砌筑。為排除場內(nèi)滲水,在墻體上設(shè)置兩道15 cm×20 cm的矩形排水孔,且在上游墻面上設(shè)置反濾體。

        5.2.2 排洪設(shè)施

        為防止降水沖刷廢土石坡體,以及產(chǎn)生泥石流型水土流失,在排土場上游及周邊修建截洪溝;露采閉坑后,場內(nèi)采用截排水溝將匯水引入礦山排水系統(tǒng)。

        排土場堆渣每一階段最終放坡治理,且堆渣每升高20m設(shè)一馬道平臺,平臺寬度10m,邊坡1∶1.5。沿外側(cè)坡面每隔30m設(shè)一條縱向排水溝,排水溝采用矩形斷面,底部設(shè)消能坎。馬道平臺內(nèi)側(cè)設(shè)馬道排水溝,與坡面縱向排水溝相接。

        5.2.3 平整覆土

        排土場堆存完畢后進(jìn)行封場治理。采用推土機(jī)平整排土場頂面后,覆蓋一層厚度0.5m的表土。覆土后的坡度不大于1%,以免地面徑流沖刷表土。

        5.2.4 邊坡防護(hù)

        排土場外側(cè)坡面采用格狀框條護(hù)坡,網(wǎng)格尺寸2m×2m??驐l內(nèi)覆土厚0.3m。

        5.2.5 植物措施

        排土場頂面、坡面栽植紫穗,其間撒播披堿草。紫穗槐株行距1.5m×1.5m,披堿草撒播量45 kg/hm2。草籽應(yīng)為無發(fā)霉變質(zhì)的當(dāng)年種籽。

        5.2.6 管護(hù)措施

        植物栽植后定期進(jìn)行灌溉、施肥,對缺苗的區(qū)域及時補(bǔ)種,保證區(qū)域植被的成活率,盡可能快速恢復(fù)地表植被。樹木栽植當(dāng)年撫育2~3次,需苗木扶正,適當(dāng)培土,第2,3年各撫育1次,撫育面積需逐年擴(kuò)大。

        5.3 尾礦庫防治措施

        5.3.1 攔渣壩

        初期壩采用透水堆石壩,最大壩高75.0m,壩頂寬6m,外坡坡比1∶2,內(nèi)坡坡比1∶3。內(nèi)坡設(shè)置土工布反濾層,坡腳向庫內(nèi)鋪設(shè)排滲褥墊,褥墊層厚0.5m。壩外坡鋪設(shè)干砌塊石護(hù)坡。初期壩以上的子壩采用干堆工藝進(jìn)行堆筑,尾礦堆積壩每上升10m高設(shè)一馬道平臺,平臺寬10m,堆積壩平均外坡比為1∶4。

        5.3.2 排洪設(shè)施

        為防止雨水沖毀壩坡,尾礦堆積壩與岸坡相交處設(shè)壩肩排水溝,馬道平臺修建永久性縱、橫向排水溝,同時在灘面道路一側(cè)修建排水溝,與壩肩排水溝相接。為方便管理、減少維修工程量,排水溝均采用梯形斷面、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式。尾礦庫內(nèi)設(shè)3座溢水塔,內(nèi)徑2.5m,塔下接豎井和排洪隧洞,豎井內(nèi)徑2.0m,排洪隧洞斷面1.8m×2.0m。為盡快將庫內(nèi)的水排至壩外,尾礦庫布設(shè)排滲系統(tǒng),包括垂直砂井、集水井和導(dǎo)水管,共布置砂井38個,集水井3個,水管19根。

        5.3.3 覆土平整

        初期壩以上壩坡坡角最大不超過19°,對形成的壩坡及馬道平臺進(jìn)行覆土,厚度為50 cm,最終形成的灘面覆土厚度為50 cm。覆土后,采用人工和機(jī)械對覆土進(jìn)行平整。壩坡、馬道平臺采用人工平整的方式,灘面采取機(jī)械平整的方式。

        5.3.4 植物措施

        堆積壩外坡、馬道平臺及灘面覆土后,撒播苜蓿和沙打旺,播種量20 kg/hm2。植被種植后前3年定期進(jìn)行灌溉管護(hù),死苗及時補(bǔ)植,盡快恢復(fù)植被。

        6 建議

        為保證礦山的正常生產(chǎn),保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境,提出以下預(yù)防措施:一是應(yīng)設(shè)置綠化專職管理機(jī)構(gòu),負(fù)責(zé)苗木、草地日常管理。二是礦石在運(yùn)輸過程中采取遮蓋措施,防止沿途散溢,造成水土流失。三是加強(qiáng)對施工人員的水土保持法律法規(guī)宣傳教育。四是對實(shí)施的水土流失防治措施加強(qiáng)管護(hù)。五是加強(qiáng)邊坡的巡查、監(jiān)測,尤其在汛期,預(yù)防滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。排土場應(yīng)配備專人負(fù)責(zé)觀測和管理,發(fā)現(xiàn)情況及時采取有效措施處理。

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