張　嫄，李永冠

(陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001)

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金屬礦工程水土流失特點(diǎn)與防治

張嫄，李永冠

(陜西省水利電力勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，陜西 西安 710001)

金屬礦工程多位于山區(qū)，根據(jù)其開采方式不同，造成水土流失的特點(diǎn)也不盡相同。金屬礦工程造成的水土流失不僅發(fā)生在施工道路等基建設(shè)施的建設(shè)階段，也發(fā)生在工程投產(chǎn)運(yùn)行后，尤其是尾礦庫(kù)、廢石場(chǎng)等。通過調(diào)查類比預(yù)測(cè)，對(duì)金屬礦工程的水土流失特點(diǎn)進(jìn)行分析，并針對(duì)這些特點(diǎn)提出分區(qū)防治、針對(duì)易產(chǎn)生水土流失的施工道路、廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)等應(yīng)合理選址，并采取工程措施、臨時(shí)措施、植物措施相結(jié)合的防治策略。

金屬礦；水土流失；水土保持

金屬礦工程多位于山區(qū)，山高坡陡，巖石破碎，土層瘠薄，為土壤侵蝕提供了大量松散物質(zhì)。礦山開采、廢石堆放等活動(dòng)易擾動(dòng)地貌，破壞植被，使土壤侵蝕加速，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境惡化，若遇雨季洪期，不僅造成大量水土流失，還會(huì)形成山洪和泥石流，威脅下游人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，金屬礦開采過程中的水土保持工作極其重要。

1　金屬礦工程水土流失特點(diǎn)

1.1金屬礦的類型及水土流失重點(diǎn)區(qū)域

按照金屬礦的開采方式，可以將其分為露天開采和地下開采(硐采)。兩種類型的金屬礦工程占地組成及水土流失重點(diǎn)區(qū)域見下表1。

表1　不同類型的金屬礦工程占地組成

金屬礦露天開采工程是各行業(yè)中單項(xiàng)工程土石方挖填量最大的項(xiàng)目，對(duì)生態(tài)環(huán)境最嚴(yán)重、最直接的影響是對(duì)表層土剝離和廢石排棄對(duì)土地的占用和破壞[1]，在露天開采過程中，將覆蓋于礦石上部的巖土全部剝離排棄，形成大型的人工開挖損壞和回填堆積地貌，從而導(dǎo)致礦區(qū)土地資源和生態(tài)系統(tǒng)遭到嚴(yán)重破壞。金屬礦露天開采工程建設(shè)過程中造成的水土流失主要發(fā)生在露天采場(chǎng)、廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)、運(yùn)輸?shù)缆?、工業(yè)場(chǎng)地、公用工程等。

金屬礦地下開采工程主要是通過平峒、斜井等對(duì)地下資源進(jìn)行挖掘，相對(duì)于露天開采工程，占用的土地較少，基建期土石方挖填量和生產(chǎn)期排放廢石量均較露天開采少，但地下開采會(huì)形成大量的中空區(qū)，易引發(fā)地面的沉降和塌陷。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，金屬礦開采形成的塌陷區(qū)面積小于煤礦，一般是礦區(qū)范圍的110%～120%[2]。地表塌陷造成地下水位下降、土壤干化、植物生境變化等，都會(huì)降低土地的水土保持功能，影響當(dāng)?shù)厝罕娚a(chǎn)生活。

1.2建設(shè)期施工道路造成的水土流失

金屬礦工程多地處山區(qū)，運(yùn)輸?shù)缆返然A(chǔ)設(shè)施的修建過程中不可避免的占用土地、破壞植被，對(duì)土石方進(jìn)行開挖、調(diào)運(yùn)、回填，尤其是對(duì)道路施工作業(yè)帶附近的土地進(jìn)行擾動(dòng)，臨時(shí)調(diào)運(yùn)的土石方臨時(shí)堆放時(shí)破壞植被土壤，易形成大面積的水土流失，且在運(yùn)輸?shù)缆沸藿ㄍ瓿珊?，?huì)形成裸露的開挖邊坡，易造成水土流失，需要得到足夠重視。

1.3運(yùn)行期廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)造成的水土流失

金屬礦工程通常為采、選一體的生產(chǎn)建設(shè)類項(xiàng)目，不同于一般的水利工程等建設(shè)項(xiàng)目，金屬礦工程的水土流失不僅僅發(fā)生在施工建設(shè)階段(即基建期)，在其建設(shè)完畢，試運(yùn)行及運(yùn)行階段仍會(huì)產(chǎn)生水土流失。金屬礦工程生產(chǎn)運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致該類工程用地不僅在建設(shè)期產(chǎn)生水土流失，在生產(chǎn)運(yùn)行期由于大量尾礦、廢石的排放與堆存，更容易產(chǎn)生大量的水土流失。廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)造成的水土流失主要來(lái)自以下幾個(gè)方面：

(1)金屬礦基建工程及生產(chǎn)過程中將會(huì)產(chǎn)生大量廢石棄渣及尾礦，須設(shè)置專門的廢石場(chǎng)和尾礦庫(kù)進(jìn)行堆存，隨著金屬礦工程建成投產(chǎn)，排土棄渣量增大，占用的土地面積增大，擾動(dòng)的土地和植被面積較大。

(2)廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)形成的堆體較為松散，若在雨季洪期滑塌進(jìn)入下游河道，淤積河道，影響河道行洪，威脅下游人民群眾安全。

(3)尾礦庫(kù)內(nèi)堆積的尾礦渣，或是以礦漿形式由選礦廠排出，或是以干沙狀態(tài)排出，多含有有毒物質(zhì)，且在尾礦庫(kù)堆積壩后形成干灘后，粒徑較小，極易形成風(fēng)蝕。

(4)尾礦庫(kù)堆積壩多由廢礦渣堆積而成，堆積物礦物成分復(fù)雜，植物難以生長(zhǎng)，在降雨條件下易產(chǎn)生水土流失，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境，威脅下游安全[3]。

1.4金屬礦開采易引起地質(zhì)災(zāi)害

無(wú)論是露天開采還是地下開采，都將不可避免的擾動(dòng)深層土壤和基巖，易導(dǎo)致地下水儲(chǔ)水層破壞，破壞地下水的水力聯(lián)系，造成地下水漏失，引起地下水位的下降，造成區(qū)域土壤干化、植物生境變化等，降低土地的水土保持功能。地下開采還會(huì)引起地表沉陷，采礦過程中的開挖、爆破、搬運(yùn)等對(duì)自然地貌的再塑活動(dòng)易使地表局部巖體發(fā)生位移、塌陷，形成大面積地表陷落和山體崩塌隱患，尤其在雨季洪期，易形成滑坡、泥石流等自然災(zāi)害。

2　金屬礦工程水土流失防治措施

(1)針對(duì)不同類型的金屬礦工程，合理分區(qū)，對(duì)水土流失重點(diǎn)區(qū)域重點(diǎn)治理。根據(jù)外業(yè)調(diào)查(勘測(cè))結(jié)果，在確定的水土流失防治責(zé)任范圍內(nèi)，依據(jù)主體工程布局、施工擾動(dòng)特點(diǎn)、建設(shè)時(shí)序、地貌特征、自然屬性、水土流失影響因素等劃分水土流失防止分區(qū)，并有重點(diǎn)的對(duì)各分區(qū)進(jìn)行防治措施布設(shè)。例如在采礦工業(yè)場(chǎng)地、選礦廠，防治措施應(yīng)以護(hù)坡和場(chǎng)地排水設(shè)施為主，防止人工邊坡崩塌造成地質(zhì)災(zāi)害，防止雨季沖刷造成更多的水土流失，并應(yīng)輔以滯塵植物，減輕粉塵、揚(yáng)塵影響。在生產(chǎn)生活區(qū)，考慮到其休憩娛樂功能，防治措施應(yīng)以綠化、美化的植物措施為主，并在主體工程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，適當(dāng)增補(bǔ)排水溝、沉砂池等排水設(shè)施。在給排水管線、供熱管線等公用工程區(qū)，應(yīng)重點(diǎn)考慮施工建設(shè)中的臨時(shí)措施，如分層取土、分層回填、表土妥善保存等，還應(yīng)重點(diǎn)考慮臨時(shí)占地的植物恢復(fù)措施。

(2)從水土保持角度對(duì)廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)的選址進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)廢石場(chǎng)采取攔擋、排水等工程措施，并對(duì)尾礦庫(kù)合理布設(shè)水保措施。針對(duì)主體設(shè)計(jì)所需設(shè)置的廢石場(chǎng)、尾礦庫(kù)進(jìn)行合理選址，或者按照《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》，針對(duì)主體設(shè)計(jì)所確定的場(chǎng)址進(jìn)行選址合理性分析和評(píng)價(jià)，對(duì)于不符合水保要求的選址，提出新場(chǎng)址或意見[4]。

針對(duì)尾礦庫(kù)，主體設(shè)計(jì)一般已進(jìn)行尾礦庫(kù)的攔擋、排水設(shè)計(jì)，從水土保持角度，應(yīng)分析選址、排水措施的可行性，并對(duì)其施工時(shí)序、施工時(shí)間等作以合理安排?？紤]到尾礦庫(kù)礦渣堆體成分復(fù)雜，應(yīng)提出分區(qū)剝離表土、分區(qū)妥善堆存表土、分區(qū)回覆表土進(jìn)行綠化等水土流失防治措施，對(duì)壩坡采取植物護(hù)坡、在周邊設(shè)置防風(fēng)林帶，并在干灘區(qū)回覆表土進(jìn)行改造，并輔以植物措施綠化，增加林草覆蓋率。

(3)道路施工時(shí)進(jìn)行臨時(shí)擋護(hù)，道路施工結(jié)束后對(duì)其邊坡及路邊進(jìn)行綠化。金屬礦工程地處山區(qū)，為了預(yù)防和減少其施工道路路基開挖時(shí)大量土方滑落至下邊坡，壓蓋植被造成水土流失，設(shè)計(jì)在路基下邊坡布設(shè)臨時(shí)土埂予以攔擋。臨時(shí)土埂可利用路基開挖土石方堆筑，最好利用石方干砌，其堆砌斷面為：頂寬0.5m，埂高1.5m。埂外坡比1：0.5，內(nèi)坡比1：0.3。對(duì)于施工道路開挖后形成的開挖裸露邊坡，可采用攀爬植物進(jìn)行綠化，

(4)植物措施和工程措施相結(jié)合，進(jìn)行邊坡防護(hù)。對(duì)于礦山開采形成的各類邊坡，因各種因素極易失衡產(chǎn)生滑坡、崩塌，應(yīng)采取工程措施和植物措施相結(jié)合的方法，進(jìn)行邊坡防護(hù)。目前針對(duì)于礦山邊坡防治，可以采取掛網(wǎng)植被混凝土技術(shù)、高次團(tuán)粒噴播等技術(shù)等。掛網(wǎng)植被混凝土技術(shù)采用掛網(wǎng)加筋結(jié)合土壤基材與種子導(dǎo)入方式，建成的植被及含水泥添加物，適用于各類型無(wú)潛在地質(zhì)隱患的硬質(zhì)邊坡，以及坡度大于45°的高陡邊坡進(jìn)行淺層防護(hù)與植被恢復(fù)重建。高次團(tuán)粒技術(shù)是一種新型水土流失治理技術(shù)，主要針對(duì)各種高陡巖石邊坡、砼邊坡、水土流失區(qū)域和立地條件惡劣的地域，采用經(jīng)特殊生產(chǎn)工藝制成的客土材料，加入植物的種子，并添加許多必要的其他材料，采用機(jī)械噴播或人工作業(yè)的方式制成最適于植物生長(zhǎng)的特殊土壤培養(yǎng)基，快速形成自然的植物群落。這兩種方法對(duì)于后期管護(hù)要求較高，后期管護(hù)費(fèi)用較高。

3　結(jié)語(yǔ)

針對(duì)金屬礦工程產(chǎn)生水土流失時(shí)間長(zhǎng)、水土流失量大的特點(diǎn)，在開展金屬礦水土保持工作時(shí)，應(yīng)充分考慮項(xiàng)目特點(diǎn)、地貌、氣象等因素，在金屬礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)承受能力范圍內(nèi)，做到水土保持工程措施、植物措施、臨時(shí)措施相配套，將礦山開發(fā)與生態(tài)重建相結(jié)合，兼顧生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益，走可持續(xù)發(fā)展道路。

[1]張先明，王云璋，張耀閣.金屬礦工程水土保持準(zhǔn)入條件.中國(guó)水土保持科學(xué).2010.6，8(3)：83-87.

[2]姜德文.開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持損益分析研究.中國(guó)水利水電出版社.2008.

[3]王若龍，張旭.本溪市南芬選礦廠尾礦庫(kù)水土保持方案的編制.水利發(fā)展研究.2002，2(8)：27-32.

[4]康玲玲，董飛飛，劉小強(qiáng)，等.采礦工程用地水土保持方案編制的幾個(gè)問題.中國(guó)水土保持科學(xué).2012.6，10(3)，115-119.

2016-02-22

張嫄(1984-)，女，陜西寶雞人，工程師，主要從事水土保持、環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。

S157.1

B

1004-1184(2016)04-0098-02