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。
1.1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。
(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。
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