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        金屬礦工程水土流失特點與防治

        2016-08-18 03:10:18李永冠
        地下水 2016年4期
        關(guān)鍵詞:石場金屬礦尾礦庫

        張 嫄,李永冠

        (陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院,陜西 西安 710001)

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        金屬礦工程水土流失特點與防治

        張嫄,李永冠

        (陜西省水利電力勘測設(shè)計研究院,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)運行后,尤其是尾礦庫、廢石場等。通過調(diào)查類比預(yù)測,對金屬礦工程的水土流失特點進行分析,并針對這些特點提出分區(qū)防治、針對易產(chǎn)生水土流失的施工道路、廢石場、尾礦庫等應(yīng)合理選址,并采取工程措施、臨時措施、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、廢石堆放等活動易擾動地貌,破壞植被,使土壤侵蝕加速,水土流失嚴重,生態(tài)環(huán)境惡化,若遇雨季洪期,不僅造成大量水土流失,還會形成山洪和泥石流,威脅下游人民群眾生命財產(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

        1.1金屬礦的類型及水土流失重點區(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)中單項工程土石方挖填量最大的項目,對生態(tài)環(huán)境最嚴重、最直接的影響是對表層土剝離和廢石排棄對土地的占用和破壞[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、廢石場、尾礦庫、運輸?shù)缆?、工業(yè)場地、公用工程等。

        金屬礦地下開采工程主要是通過平峒、斜井等對地下資源進行挖掘,相對于露天開采工程,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,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,都會降低土地的水土保持功能,影響當?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,對土石方進行開挖、調(diào)運、回填,尤其是對道路施工作業(yè)帶附近的土地進行擾動,臨時調(diào)運的土石方臨時堆放時破壞植被土壤,易形成大面積的水土流失,且在運輸?shù)缆沸藿ㄍ瓿珊?,會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運行期廢石場、尾礦庫造成的水土流失

        金屬礦工程通常為采、選一體的生產(chǎn)建設(shè)類項目,不同于一般的水利工程等建設(shè)項目,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,試運行及運行階段仍會產(chǎn)生水土流失。金屬礦工程生產(chǎn)運行時間較長,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、尾礦庫造成的水土流失主要來自以下幾個方面:

        (1)金屬礦基建工程及生產(chǎn)過程中將會產(chǎn)生大量廢石棄渣及尾礦,須設(shè)置專門的廢石場和尾礦庫進行堆存,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,擾動的土地和植被面積較大。

        (2)廢石場、尾礦庫形成的堆體較為松散,若在雨季洪期滑塌進入下游河道,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),且在尾礦庫堆積壩后形成干灘后,粒徑較小,極易形成風蝕。

        (4)尾礦庫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,在降雨條件下易產(chǎn)生水土流失,嚴重破壞當?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

        無論是露天開采還是地下開采,都將不可避免的擾動深層土壤和基巖,易導(dǎo)致地下水儲水層破壞,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。地下開采還會引起地表沉陷,采礦過程中的開挖、爆破、搬運等對自然地貌的再塑活動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)針對不同類型的金屬礦工程,合理分區(qū),對水土流失重點區(qū)域重點治理。根據(jù)外業(yè)調(diào)查(勘測)結(jié)果,在確定的水土流失防治責任范圍內(nèi),依據(jù)主體工程布局、施工擾動特點、建設(shè)時序、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),并有重點的對各分區(qū)進行防治措施布設(shè)。例如在采礦工業(yè)場地、選礦廠,防治措施應(yīng)以護坡和場地排水設(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)計的基礎(chǔ)上,適當增補排水溝、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)重點考慮施工建設(shè)中的臨時措施,如分層取土、分層回填、表土妥善保存等,還應(yīng)重點考慮臨時占地的植物恢復(fù)措施。

        (2)從水土保持角度對廢石場、尾礦庫的選址進行評價,并對廢石場采取攔擋、排水等工程措施,并對尾礦庫合理布設(shè)水保措施。針對主體設(shè)計所需設(shè)置的廢石場、尾礦庫進行合理選址,或者按照《開發(fā)建設(shè)項目水土保持技術(shù)規(guī)范》,針對主體設(shè)計所確定的場址進行選址合理性分析和評價,對于不符合水保要求的選址,提出新場址或意見[4]。

        針對尾礦庫,主體設(shè)計一般已進行尾礦庫的攔擋、排水設(shè)計,從水土保持角度,應(yīng)分析選址、排水措施的可行性,并對其施工時序、施工時間等作以合理安排??紤]到尾礦庫礦渣堆體成分復(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)回覆表土進行綠化等水土流失防治措施,對壩坡采取植物護坡、在周邊設(shè)置防風林帶,并在干灘區(qū)回覆表土進行改造,并輔以植物措施綠化,增加林草覆蓋率。

        (3)道路施工時進行臨時擋護,道路施工結(jié)束后對其邊坡及路邊進行綠化。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大量土方滑落至下邊坡,壓蓋植被造成水土流失,設(shè)計在路基下邊坡布設(shè)臨時土埂予以攔擋。臨時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,可采用攀爬植物進行綠化,

        (4)植物措施和工程措施相結(jié)合,進行邊坡防護。對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,進行邊坡防護。目前針對于礦山邊坡防治,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°的高陡邊坡進行淺層防護與植被恢復(fù)重建。高次團粒技術(shù)是一種新型水土流失治理技術(shù),主要針對各種高陡巖石邊坡、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,采用機械噴播或人工作業(yè)的方式制成最適于植物生長的特殊土壤培養(yǎng)基,快速形成自然的植物群落。這兩種方法對于后期管護要求較高,后期管護費用較高。

        3 結(jié)語

        針對金屬礦工程產(chǎn)生水土流失時間長、水土流失量大的特點,在開展金屬礦水土保持工作時,應(yīng)充分考慮項目特點、地貌、氣象等因素,在金屬礦企業(yè)的經(jīng)濟承受能力范圍內(nèi),做到水土保持工程措施、植物措施、臨時措施相配套,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入條件.中國水土保持科學.2010.6,8(3):83-87.

        [2]姜德文.開發(fā)建設(shè)項目水土保持損益分析研究.中國水利水電出版社.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,等.采礦工程用地水土保持方案編制的幾個問題.中國水土保持科學.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)境影響評價工作。

        S157.1

        B

        1004-1184(2016)04-0098-02

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