摘 要：水土流失作為煤礦區(qū)頭號(hào)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題已經(jīng)嚴(yán)重影響礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展。文章以陜北神木縣郝家溝煤礦為例，運(yùn)用資料調(diào)查、經(jīng)驗(yàn)公式等方法科學(xué)預(yù)測(cè)該煤礦建設(shè)過(guò)程中水土流失強(qiáng)度、數(shù)量、危害等。希望為該煤礦及同類煤礦的水土流失防治工作提供指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：煤礦；水土流失；預(yù)測(cè)

前言

煤炭資源作為重要的一次能源在全國(guó)能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中分別占71.7%和67%，可見(jiàn)煤炭資源對(duì)于我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步發(fā)揮著舉足輕重的作用[1-3]。但是在煤礦建設(shè)過(guò)程中會(huì)大量破壞地表植被，顯著改變土壤結(jié)構(gòu)，同時(shí)產(chǎn)生大量棄土棄渣，這一切都引起和加劇了水土流失這一公認(rèn)的礦區(qū)頭號(hào)環(huán)境問(wèn)題[4-5]。如何有效防治水土流失已成為實(shí)現(xiàn)煤礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵之一，而其中一個(gè)重要基礎(chǔ)就是如何準(zhǔn)確預(yù)測(cè)水土流失強(qiáng)度、數(shù)量、危害等。因此，文章以陜北神木縣郝家溝煤礦為例，對(duì)其建設(shè)過(guò)程中水土流失進(jìn)行科學(xué)預(yù)測(cè)，為該煤礦水土流失防治提供科學(xué)指導(dǎo)，也為同類煤礦水土保持工作提供參考。

1 郝家溝煤礦概況

1.1 建設(shè)工程概況

郝家溝煤礦位于陜北神木縣NW318°，距神木縣直距約38km，行政隸屬神木縣孫家岔鎮(zhèn)。該煤礦井田面積2.7783km2，主采3-1煤層，煤炭資源總量為6.25Mt，其中保有資源總量4.76Mt，可采儲(chǔ)量為3.1Mt。郝家溝煤礦設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力0.21Mt/a，礦井服務(wù)年限11.2a。

1.2 礦區(qū)自然環(huán)境概況

郝家溝煤礦位于陜北黃土高原北端，屬典型黃土高原地貌。區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，樹(shù)枝狀水系發(fā)育，水土流失嚴(yán)重。該區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫8.4℃，多年平均降雨量414.2mm，多年平均蒸發(fā)量2111.2mm，年均風(fēng)速2.20m/s。根據(jù)神木縣水土保持區(qū)劃，郝家溝煤礦隸屬長(zhǎng)城沿線風(fēng)沙草灘強(qiáng)度侵蝕防風(fēng)固沙區(qū)，平均侵蝕模數(shù)5256t/km2·a，年侵蝕總量1639.87萬(wàn)t，侵蝕以風(fēng)蝕為主。

2 郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中水土流失預(yù)測(cè)

2.1 預(yù)測(cè)目的與依據(jù)

根據(jù)郝家溝煤礦建設(shè)特點(diǎn)，在分析煤礦建設(shè)過(guò)程中可能損壞、擾動(dòng)地表植被面積，棄土棄渣的來(lái)源、數(shù)量、堆放方式、地點(diǎn)及占地面積的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)厮亮魇卣?，進(jìn)行綜合分析論證，采用科學(xué)合理的預(yù)測(cè)方法，對(duì)可能造成的水土流失的形式、強(qiáng)度、數(shù)量、危害等作出預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)，為制定水土流失防治措施的總體布局和各單項(xiàng)防治措施設(shè)計(jì)提供依據(jù)。預(yù)測(cè)的依據(jù)主要是《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》、《土方侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》、《陜西省神木縣郝家溝煤礦煤建設(shè)實(shí)施方案開(kāi)采設(shè)計(jì)說(shuō)明書》等。

2.2 預(yù)測(cè)內(nèi)容與方法

根據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持方案技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定和該煤礦區(qū)水土流失特點(diǎn)，確定預(yù)測(cè)內(nèi)容主要包括以下6個(gè)方面：

（1）擾動(dòng)地表面積預(yù)測(cè)；（2）損壞水土保持設(shè)施面積預(yù)測(cè)；（3）棄土棄渣量預(yù)測(cè)；（4）新增水土流失量預(yù)測(cè)；（5）水土流失總量預(yù)測(cè)；（6）可能造成的水土流失危害預(yù)測(cè)。

水土流失主要采用資料調(diào)查、經(jīng)驗(yàn)公式方法，有關(guān)預(yù)測(cè)參數(shù)的確定采用該區(qū)同類工程類比分析。

2.3 預(yù)測(cè)結(jié)果

依據(jù)郝家溝煤礦設(shè)計(jì)資料，確定預(yù)測(cè)范圍為各類型區(qū)內(nèi)工程建設(shè)及擾動(dòng)區(qū)域，主要包括：工業(yè)場(chǎng)地防治區(qū)、場(chǎng)外公路防治區(qū)、排矸場(chǎng)防治區(qū)、炸藥庫(kù)防治區(qū)及輸電線路防治區(qū)。

2.3.1 擾動(dòng)地表面積預(yù)測(cè)

通過(guò)資料收集和實(shí)地踏勘，對(duì)預(yù)測(cè)范圍內(nèi)各類型區(qū)擾動(dòng)地表面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總，見(jiàn)表1。

由表1可知：郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中擾動(dòng)地表面積共計(jì)為8.36hm2。

2.3.2 損壞水土保持設(shè)施面積預(yù)測(cè)

郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中損壞的主要是具有水保功能的荒草地，其擾動(dòng)面積即為損壞水土保持設(shè)施面積，為8.36hm2。

2.3.3 棄土棄渣量預(yù)測(cè)

根據(jù)郝家溝煤礦建設(shè)可行研究資料，建設(shè)過(guò)程中主要的土石方來(lái)源于井巷開(kāi)拓、工業(yè)場(chǎng)地平整、建筑物地基開(kāi)挖、場(chǎng)外公路路基挖填和供排水管線敷設(shè)等。挖填方量均換算為自然方。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，工業(yè)場(chǎng)地平整開(kāi)挖2.75萬(wàn)m3，回填1.91萬(wàn)m3，廢棄0.84萬(wàn)m3；建筑物地基開(kāi)挖5.92萬(wàn)m3，回填2.55萬(wàn)m3，廢棄2.02萬(wàn)m3；井巷開(kāi)拓開(kāi)挖0.2萬(wàn)m3；場(chǎng)外公路開(kāi)挖0.78萬(wàn)m3，回填2.33萬(wàn)m3；水源及供水管線敷設(shè)開(kāi)挖0.18萬(wàn)m3，回填0.18萬(wàn)m3；輸電線路開(kāi)挖0.1萬(wàn)m3，回填0.1萬(wàn)m3；排矸場(chǎng)開(kāi)挖0.2萬(wàn)m3，回填0.1萬(wàn)m3，廢棄0.1萬(wàn)m3。由此可知，郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中棄土棄渣量共計(jì)為2.96萬(wàn)m3。

2.3.4 新增水土流失量預(yù)測(cè)

對(duì)郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中5類分區(qū)可能新增的水土流失量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總。工業(yè)場(chǎng)地占地面積2.52hm2，新增水土流失量264.6t；場(chǎng)外公路占地面積4.33hm2，新增水土流失量227.33t；排矸場(chǎng)占地面積0.8hm2，新增水土流失量69.84t；水源及供水管線占地面積0.52hm2，新增水土流失量13.65t；輸電線路占地面積0.19hm2，新增水土流失量4.8t。由此可知，郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中可能新增水土流失量共計(jì)為580.21t。

2.3.5 水土流失總量預(yù)測(cè)

在計(jì)算5類分區(qū)可能新增的水土流失量的基礎(chǔ)上再疊加背景流失量，得到郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中水土流失總量。工業(yè)場(chǎng)地?cái)_動(dòng)后侵蝕模數(shù)為15800t/km2·a，水土流失總量398.16t；場(chǎng)外公路擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)為15800t/km2·a，水土流失總量342.07t；排矸場(chǎng)擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)為27160t/km2·a，水土流失總量108.64t；水源及供水管線擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)為15800t/km2·a，水土流失總量20.54t；輸電線路擾動(dòng)后侵蝕模數(shù)為15300t/km2·a，水土流失總量7.27t。由此可知，郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中水土流失總量為876.68t。

2.3.6 可能造成的水土流失危害預(yù)測(cè)

水土流失產(chǎn)生的影響及其危害在井田范圍內(nèi)均存在，主要表現(xiàn)為：（1）工程建設(shè)與開(kāi)采過(guò)程將占用或破壞一定數(shù)量的荒草地，對(duì)原有地表植被、土壤結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，降低原地表水土保持功能，加劇地表水土流失，降低植物生產(chǎn)力。（2）煤礦建設(shè)區(qū)水土流失如得不到及時(shí)有效的治理和控制，會(huì)引起本礦區(qū)鐵路、公路沙害，降低其運(yùn)營(yíng)能力和綜合經(jīng)濟(jì)效益。工業(yè)場(chǎng)地裸露土地和新開(kāi)挖邊坡，若不采取必要的防護(hù)措施，人為加劇水力侵蝕，導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)，堵塞路基排洪措施，影響礦井正常安全生產(chǎn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

（1）郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中擾動(dòng)原地表面積為8.36hm2，損壞水土保持設(shè)施和具有水土保持功能設(shè)施的總面積為8.36hm2。（2）郝家溝煤礦建設(shè)過(guò)程中棄土棄渣量共計(jì)為2.96萬(wàn)m3；可能新增水土流失量580.21t；水土流失總量為876.68t。（3）工程建設(shè)破壞一定數(shù)量的荒草地，對(duì)原有地表植被、土壤結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生一定的影響，降低原地表水土保持功能，加劇地表水土流失，降低植物生產(chǎn)力。若得不到及時(shí)有效的治理和控制，會(huì)影響礦井正常安全生產(chǎn)，同時(shí)會(huì)引起本礦區(qū)鐵路、公路沙害，降低其運(yùn)營(yíng)能力和綜合經(jīng)濟(jì)效益。

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作者簡(jiǎn)介：聶文杰（1981-），男，漢族，工程師，在讀博士，主要從事礦山環(huán)境工程教學(xué)與科研工作。