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        勝利礦區(qū)某露天礦排土場土地復(fù)墾技術(shù)研究

        2017-03-17 05:38:58付佳
        露天采礦技術(shù) 2017年2期
        關(guān)鍵詞:魚鱗坑露天煤礦排土場

        付佳

        (中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司,遼寧沈陽110015)

        勝利礦區(qū)某露天礦排土場土地復(fù)墾技術(shù)研究

        付佳

        (中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司,遼寧沈陽110015)

        露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)作為露天煤礦建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)恢復(fù)評價(jià)的重點(diǎn)章節(jié)。收集勝利礦區(qū)內(nèi)大型露天礦土地復(fù)墾材料,根據(jù)土地復(fù)墾實(shí)際案例,進(jìn)一步明確露天礦土地復(fù)墾技術(shù)內(nèi)容,提出有針對性的切實(shí)可靠的露天礦排土場土地復(fù)墾方案。

        露天礦;排土場;生態(tài)恢復(fù);土地復(fù)墾

        0 引言

        中華人民共和國環(huán)境保護(hù)部于2013年7月發(fā)布并實(shí)施了HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理技術(shù)規(guī)范(試行)[1],對排土場生態(tài)恢復(fù)中巖土排棄、排土場水土保持與穩(wěn)定性、排土場植被恢復(fù)及排土場恢復(fù)再利用都提出了指導(dǎo)性的技術(shù)要求。HJ619—2011環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則煤炭采選工程部分[2]將生態(tài)綜合整治一章作為煤炭項(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告編制中重點(diǎn)章節(jié),而露天礦內(nèi)、外排土場的土地復(fù)墾工程是露天礦生態(tài)綜合整治中的核心[3]。

        內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟勝利礦區(qū)總規(guī)中將勝利礦區(qū)前期生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目均規(guī)劃為大型露天煤礦,而大型露天礦的相繼建設(shè),確實(shí)推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展,但露天礦建設(shè)形成的大面積的露天采坑和外排土場也給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來了較大的負(fù)荷。如何恢復(fù)礦區(qū)退化的草原生態(tài)系統(tǒng),使該地區(qū)走上社會、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展之路,成為了礦區(qū)建設(shè)的首要問題。由此,在規(guī)劃礦區(qū)實(shí)施時(shí)提出合理、有效、可行的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)措施,成為了露天煤礦開發(fā)建設(shè)后生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的重要課題。針對勝利礦區(qū)某露天礦排土場的土地復(fù)墾技術(shù)的實(shí)施情況進(jìn)行研究和歸納總結(jié)。

        1 勝利礦區(qū)生態(tài)保護(hù)規(guī)劃

        勝利礦區(qū)規(guī)劃建設(shè)大型露天煤礦,露天煤礦在施工期和運(yùn)營期對地表擾動(dòng)較大,對區(qū)域原始生態(tài)環(huán)境狀況有較大的影響[4]。

        勝利礦區(qū)所在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)為草原生態(tài)系統(tǒng)。礦區(qū)建設(shè)環(huán)境影響分析以露天煤礦工程特征和區(qū)域草原生態(tài)環(huán)境特征為基礎(chǔ),以保護(hù)區(qū)域草原生態(tài)環(huán)境為目標(biāo),實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展的同時(shí)創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境條件。

        勝利礦區(qū)自然生態(tài)環(huán)境特征為內(nèi)蒙古高原典型草原區(qū),露天開發(fā)煤炭資源的同時(shí)也將保護(hù)、恢復(fù)與重建礦區(qū)生態(tài)。礦區(qū)土地復(fù)墾規(guī)劃原則要求立足實(shí)際、因地制宜、合理規(guī)劃、分步實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)規(guī)劃作為礦區(qū)建設(shè)的前提。

        1)外排土場土地復(fù)墾規(guī)劃。規(guī)劃礦區(qū)距離錫林浩特市城市較近,外排土場的土地復(fù)墾方向以人造假山景觀生態(tài)為主,擬作為錫林浩特市工業(yè)生態(tài)旅游點(diǎn)。

        當(dāng)外排土場排土平臺可實(shí)施土地復(fù)墾后,覆蓋表土,同時(shí),做好防風(fēng)固沙、水土保持工作,土地復(fù)墾工程設(shè)計(jì)植物種選擇耐寒植物,種植主體為灌木,配置草本植物和針葉闊葉樹,形成人工景觀生態(tài)系統(tǒng)。

        2)內(nèi)排土場土地復(fù)墾規(guī)劃。礦區(qū)內(nèi)排土場為利用露天礦已采掘的區(qū)域進(jìn)行排棄的場地,合理減少露天礦開采建設(shè)占地的影響。礦區(qū)內(nèi)排土場土地復(fù)墾方向?yàn)榘l(fā)展人工種植牧場,擬為錫林浩特市提供優(yōu)質(zhì)牧草。

        2 礦區(qū)內(nèi)某露天礦土地復(fù)墾實(shí)例

        排土場土地復(fù)墾工藝[5]如圖1。

        圖1 排土場土地復(fù)墾工藝

        2.1 復(fù)墾土地適應(yīng)性分析

        1)適宜性評價(jià)。根據(jù)露天礦所在內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟區(qū)域的土地性質(zhì),按照宜耕—宜園—宜林—不宜順序判斷土地利用類型。對照復(fù)墾土地限制因素的林、牧評價(jià)等級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐項(xiàng)分析露天礦排土場復(fù)墾土地適宜性,其評價(jià)結(jié)果見表1。

        表1 露天礦排土場土地適宜性評價(jià)

        2)適宜恢復(fù)成的生態(tài)系統(tǒng)。勝利礦區(qū)所在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)為內(nèi)蒙古高原典型草原生態(tài)系統(tǒng)。因地適宜植物物種主要為:豆科沙打旺多年生牧草、禾本科披堿草多年生牧草、豆科紫花苜蓿多年生牧草、禾本科羊草多年生禾草、豆科草木樨1~2年生牧草、藜科豬毛菜1年生草本、禾本科老芒麥多年生禾草等。

        露天煤礦可恢復(fù)的生態(tài)系統(tǒng)情況宜以草本先行、灌草結(jié)合的模式進(jìn)行露天礦土地復(fù)墾[6]。設(shè)計(jì)灌草配置組合一般為:檸條-沙打旺;檸條-草木樨;檸條-紫花苜蓿-冰草;檸條-草木樨-紫花苜蓿-冰草。

        在排土場的平緩地區(qū),種植固氮豆科植物沙打旺、紫花苜蓿、草木樨,配以冰草、羊草、披堿草等,可改良土壤、增加有機(jī)質(zhì),形成豆科植物與禾本科物混合種植形態(tài)的人工灌草生態(tài)系統(tǒng),并兼顧防風(fēng)固坡。同時(shí),在排土場周邊適當(dāng)點(diǎn)綴栽植榆樹、楊樹、油松、云杉、樟子松等具有較強(qiáng)的耐旱力和耐寒性的喬木,作為復(fù)墾的先鋒植物和景觀建設(shè)植物。

        2.2 表土保護(hù)

        1)表土剝離原則。露天礦占地區(qū)域表層土壤較薄,但卻是露天礦生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵,表層土壤有機(jī)質(zhì)含量高于深層土壤,宜播種。表土剝離時(shí),保留草皮層,剝離厚度≥0.2 m。

        2)表層土保護(hù)。為確保區(qū)域草原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)恢復(fù),先決條件即是保護(hù)好露天礦表層土。為保護(hù)表層土,擬采取的保護(hù)措施:在露天礦采掘場(內(nèi)排土場)、外排土場工程占地前,占地前首先對占地范圍內(nèi)表土層單獨(dú)剝離、單獨(dú)堆放。表層土堆放場周界布置排水溝,表土堆體周邊臨時(shí)擋護(hù)用填土草袋圍擋,堆體采用苫布覆蓋,防風(fēng)、防雨、防流失。表層土剝離、堆存完成后,待露天礦排土場平臺達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高、并穩(wěn)定后,則可用堆放的表土進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。因此,表土層保護(hù)是實(shí)施基本生態(tài)復(fù)墾和區(qū)域生態(tài)重建的關(guān)鍵,表土層恢復(fù)后,需將土層翻松后,再開始播種草籽進(jìn)行排土場土地恢復(fù)工作。

        2.3 外排土場土地復(fù)墾工藝

        露天礦外排土場采用單斗-卡車排土工藝,外排土場占地排土前,剝離外排土場占地區(qū)域地表表層土壤,并單獨(dú)堆放。外排土場排棄土巖高度至可實(shí)施土地復(fù)墾工藝平臺時(shí),覆土并開始實(shí)施梯田式人造假山工程。

        1)水土流失防治技術(shù)。排土場土地復(fù)墾工程應(yīng)輔以水土流失防治技術(shù),修筑排水渠道、建立完整排水系統(tǒng),在排土場的外邊緣采取修筑擋水墻、襲隙填土灌縫、積極疏導(dǎo)徑流等措施,設(shè)邊坡水土流失防護(hù)工程。堆土形成反坡梯田,在坡角下挖設(shè)排水溝。分區(qū)平整排土場,設(shè)置周邊擋土圍埂,在圍埂內(nèi)棄土,采取水土流失監(jiān)測措施,保證及時(shí)治理。

        排土場坡腳宜在6~10 m左右處修筑約3 m高擋土圍埂,圍埂為土石結(jié)構(gòu)。圍埂設(shè)計(jì)為梯形斷面,埂高約1 m,埂坡比一般為1∶1,埂頂寬約0.5 m。

        排土場平臺設(shè)計(jì)坡度不小于3‰,臺面使用推土機(jī)機(jī)械平整。排土場匯水單元采用水流就近排放的原則,每個(gè)匯水單元面積約5 hm2。排土場平臺內(nèi)側(cè)修筑排水溝,平臺外側(cè)修筑擋水埂。排土場排棄平臺分隔亦設(shè)置網(wǎng)格圍堰,圍堰設(shè)置高度約0.5 m。設(shè)計(jì)修筑排水渠道從上而下,為減少水土流失,排土場規(guī)整流路,疏導(dǎo)水流,匯水流入排水溝,設(shè)計(jì)保證排土場內(nèi)積水最終匯入排土場排水系統(tǒng)。各匯水單元的排水渠將各層平臺、邊坡的徑流導(dǎo)出排土場,防止邊坡切溝侵蝕。

        2)平臺復(fù)墾技術(shù)。露天煤礦位于典型草原脆弱生態(tài)區(qū),平臺復(fù)墾采用網(wǎng)格式布設(shè)種植灌木、牧草。由于排土場平臺土地復(fù)墾技術(shù)內(nèi)、外排土場設(shè)計(jì)基本相同,因此,將排土場平臺土地復(fù)墾技術(shù)置于內(nèi)排土場土地復(fù)墾研究中重點(diǎn)描述。

        3)邊坡復(fù)墾技術(shù)。排土場邊坡土地復(fù)墾工程在外排土場土地復(fù)墾工程中較為重要,主要是在排土場邊坡設(shè)置魚鱗坑、水平溝來防治坡面溝蝕和重力侵蝕。排土場邊坡采用魚鱗坑工程技術(shù)后,播種灌木、草籽重建區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)[7]。

        排土場邊坡覆土?xí)r,采用“后退式”堆卸方式,保證覆土層疏松。自卸式卡車按序傾倒覆土,形成有序土堆,同時(shí)可控制排土場平盤的沉陷侵蝕,減少地表產(chǎn)生裂隙,降水易滲入地表土層。待排土場平臺和邊坡穩(wěn)定后及時(shí)整地。種植灌木時(shí),邊坡沿等高線采用魚鱗坑整地。排土場邊坡復(fù)墾工程中魚鱗坑整地示意圖如圖2。

        圖2 排土場邊坡魚鱗坑整地工程示意圖

        由圖2可知,魚鱗坑斷面近似半圓形,坑格分布呈“品”字形排列,大小設(shè)計(jì)以0.6 m×0.5 m×0.5 m長、寬、深較為適宜。魚鱗坑兩側(cè)挖集水槽,水槽與坑內(nèi)蓄水坑相連。魚鱗坑內(nèi)填適量表層土,填土厚度為0.2~0.3 m,坑面呈反坡型。魚鱗坑以2 m×2 m網(wǎng)格分布較為適宜,不宜過多,造成新的水土流失。

        魚鱗坑設(shè)計(jì)可改變坡面小地形,保土蓄水,且能攔蓄和調(diào)節(jié)坡面徑流,避免徑流集中沖刷坡面,減少水土流失。邊坡覆土采用剝離時(shí)單獨(dú)堆放的表土,邊坡覆土后立即種植灌木或草種,以防邊坡風(fēng)蝕、降水后滑塌。

        2.4 內(nèi)排土場平臺復(fù)墾工藝

        露天礦土地復(fù)墾工程應(yīng)根據(jù)地形差異情況種植不同特性的植物,根據(jù)局地區(qū)域氣候特點(diǎn),種植適應(yīng)性強(qiáng)、生長迅速、成活度高、抗風(fēng)沙、耐干旱的喬、灌木樹種作為土地復(fù)墾工程植物恢復(fù)物種。且復(fù)墾工程中種植的灌木和牧草密度不宜過大。

        排土場區(qū)域內(nèi)生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵是建設(shè)灌木防護(hù)林生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)。灌木防護(hù)林在內(nèi)排土場土地復(fù)墾平臺上設(shè)置縱、橫向林帶,采用網(wǎng)格法布局,交織的林網(wǎng)帶寬一般設(shè)置為3~5 m。

        在灌木防護(hù)林的防護(hù)網(wǎng)內(nèi)草本植物物種選擇一般為豆科牧草[8],主要功能為提高土壤肥力后,建立排土場生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng),同時(shí)起到防風(fēng)固沙、減少水土流失的作用。排土場土地復(fù)墾工程的實(shí)施可促進(jìn)牧草業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展,有利于區(qū)域發(fā)展畜牧業(yè)。

        2.5 土地復(fù)墾措施

        勝利礦區(qū)內(nèi)大型露天煤礦內(nèi)排土場下部棄土工藝為吊斗鏟倒堆工藝,上部棄土工藝為單斗-卡車工藝。排土場堆放土、巖層次與原地層順序基本保持相同。采掘場采坑內(nèi)煤層挖采前,需將采坑區(qū)域內(nèi)表土單獨(dú)堆放。待采坑開始內(nèi)排后,采用半連續(xù)工藝將棄土排至內(nèi)排土場劃定區(qū)域。排土堆至復(fù)墾平臺后,將表土覆蓋在土地復(fù)墾工程區(qū)域土壤表層。

        排土場土地復(fù)墾工程從形成穩(wěn)定平臺的第2年開始,后每年按露天礦采區(qū)開采進(jìn)度推進(jìn)。第四系表土單獨(dú)剝離、單獨(dú)貯存,用來作為排土場平臺或邊坡穩(wěn)定后的種植土。該大型露天礦設(shè)計(jì)排土場最終穩(wěn)定邊坡角為20°,設(shè)計(jì)坡面較緩,有利于復(fù)墾邊坡。平臺復(fù)墾應(yīng)采用草、灌、喬相結(jié)合的方式,形成立體化景觀,擬恢復(fù)為自然景觀生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí),在排土場周邊迎風(fēng)側(cè)設(shè)置具有水土保持功能的防風(fēng)固沙林帶,以云杉、楊樹、丁香、小葉錦雞兒、檸條等喬灌木為主。確保排土場在運(yùn)營期綠化率達(dá)98%以上。

        排土場周邊植防護(hù)林帶設(shè)計(jì)規(guī)模見表2。排土場最終復(fù)墾面積見表3。

        表2 排土場防護(hù)林帶設(shè)計(jì)規(guī)模

        表3 排土場最終復(fù)墾面積hm2

        3 結(jié)論

        收集勝利礦區(qū)某大型露天礦生態(tài)恢復(fù)技術(shù)資料,對生態(tài)恢復(fù)技術(shù)中土地復(fù)墾工程進(jìn)行研究。根據(jù)HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理技術(shù)規(guī)范(試行)和HJ619—2011環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則煤炭采選工程,制定排土場土地復(fù)墾工程技術(shù)方案。在調(diào)研大量勝利礦區(qū)大型露天煤礦項(xiàng)目土地復(fù)墾技術(shù)方案后,對該露天煤礦項(xiàng)目內(nèi)、外排土場土地復(fù)墾工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行論證、研究,提出切實(shí)可行的生態(tài)恢復(fù)技術(shù),為大型露天煤礦排土場土地復(fù)墾工程技術(shù)研究提供一個(gè)成熟案例,為內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟大型露天煤礦的土地復(fù)墾工程提供技術(shù)參考。

        [1]HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理技術(shù)規(guī)范(試行)[S].2013.

        [2]HJ619—2011環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則[S].2012.

        [3]HJ19—2011環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則[S].2011.

        [4]內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境科學(xué)研究院.內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟勝利礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)境影響報(bào)告書[R].2004.

        [5]國家環(huán)??偩汁h(huán)境發(fā)展中心和中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司.大唐國際發(fā)電股份有限公司勝利東二號露天煤礦及附屬鐵路專用線工程環(huán)境影響報(bào)告書[R].2006.

        [6]中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計(jì)研究院有限公司.內(nèi)蒙古北聯(lián)電能源開發(fā)有限責(zé)任公司鏵尖露天煤礦環(huán)境影響報(bào)告書[R].2009.

        [7]魏金發(fā).露天礦開采后土地復(fù)墾方式探討[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2013(S2):384-385.

        [8]潘德成,吳祥云,張丹丹.植物根系對排土場邊坡抗沖性的影響[J].水土保持應(yīng)用技術(shù),2010(3):3-5.

        【責(zé)任編輯:張東旭】

        Study on land reclamation technology in the open-pit mine dump of Shengli mining area

        FU Jia
        (China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

        Taking the open-pit mine land reclamation technology as the focus of construction projects ecological recovery evaluation,the open-pit mine collects land reclamation material.According to the actual case of land reclamation,the article further clarifies the land reclamation technology content of the open-pit mine,and puts forward the practical and reliable land reclamation project in open-pit mine dump.

        open-pit mine;dump;ecological restoration;land reclamation

        TD167

        B

        1671-9816(2017)02-0084-05

        付佳.勝利礦區(qū)某露天礦排土場土地復(fù)墾技術(shù)研究[J].露天采礦技術(shù),2017,32(1):84-87.

        2016-08-15

        付佳(1982—),女,遼寧鞍山人,工程師,項(xiàng)目經(jīng)理,2004年畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),主要從事環(huán)境影響評價(jià)工作。

        DOI∶10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.023

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