朱 麗

(包頭師范學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)院，內(nèi)蒙古自治區(qū)包頭市，014030)

我國(guó)露天煤礦大多處于干旱或半干旱的生態(tài)脆弱區(qū)，煤炭資源的開發(fā)會(huì)進(jìn)一步對(duì)礦區(qū)的土地資源和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，在我國(guó)土地資源緊缺和環(huán)境不斷惡化的背景下，礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)重建活動(dòng)有著重要的現(xiàn)實(shí)意義。

在礦區(qū)中被壓占的排土場(chǎng)是生態(tài)重建的重點(diǎn)，不僅僅因?yàn)槠涫艿綁赫级纬傻亩淹羺^(qū)破壞了原有植被，更是由于其改變了當(dāng)?shù)卦械牡匦蔚孛玻哂邪l(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的潛在危險(xiǎn)性。基于此，排土場(chǎng)的生態(tài)重建需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐匦螚l件和重塑地貌因地制宜的進(jìn)行植被恢復(fù)。

1 項(xiàng)目及項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目概況

神華集團(tuán)水泉露天礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)土默特右旗大青山區(qū)，是大青山煤田的一部分，處于煤田的中東部。水泉露天煤礦是神華集團(tuán)包頭礦業(yè)有限責(zé)任公司2005年接收和開發(fā)的一個(gè)改擴(kuò)建項(xiàng)目，項(xiàng)目區(qū)原有個(gè)體小型露天煤礦一座，產(chǎn)量約為10萬(wàn)t/a。2005年初，適逢國(guó)家對(duì)個(gè)體小煤礦進(jìn)行資源整合，包頭礦業(yè)公司經(jīng)申請(qǐng)獲得水泉—黑土壩項(xiàng)目區(qū)整個(gè)探礦權(quán)，其中包括小型露天煤礦采區(qū)。

根據(jù)劃定礦區(qū)范圍內(nèi)的煤層賦存狀況和地表?xiàng)l件，水泉露天礦田批復(fù)境界內(nèi)資源儲(chǔ)量(純量)為63.58 Mt，劃定的開采境界內(nèi)可采儲(chǔ)量為27.23 Mt，露天礦設(shè)計(jì)服務(wù)年限為21.2 a。按照開采境界的形狀和煤層賦存情況，沿著煤層走向，按約700～1250 m寬度共劃分3個(gè)采區(qū)，其中II采區(qū)為首采區(qū)，首采區(qū)設(shè)計(jì)服務(wù)年限為7.1 a。

本工程自2007年7月開工建設(shè)，2008年1月底建成投產(chǎn)，主要開采Cu2號(hào)煤層，采礦許可證范圍內(nèi)累計(jì)探明煤炭資源儲(chǔ)量為6358萬(wàn)t，截至2016年已消耗資源量為1620.52萬(wàn)t，截至2016年12月保有資源儲(chǔ)量為4737.48萬(wàn)t。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)位于陰山山脈之大青山西段，受造山運(yùn)動(dòng)的影響，呈中高山區(qū)地貌。地形總體為南高北低，最大落差為392 m。由于大氣降水排泄的沖刷，形成大致南北向的溝谷數(shù)條，地形地貌極為復(fù)雜。

項(xiàng)目區(qū)年降水量少且集中，蒸發(fā)量大，地下水主要補(bǔ)給來(lái)源以大氣降水為主。由于區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，大氣降水快速排泄于較大的溝谷流出區(qū)外，補(bǔ)給巖層甚少。幾條大的溝谷常年有水，雨季大雨時(shí)可形成山洪，蜿蜒曲折向山前平原排出。

本區(qū)屬大陸性氣候，冬季寒冷，夏季炎熱，春季多風(fēng)，秋季多雨。晝夜溫差大，最高氣溫在7月、8月和9月，最低氣溫在12月至翌年1月，年均降水量約為366.60 mm，年均蒸發(fā)量約為2099.6 mm，最大風(fēng)速為24 m/s。

2 外排土場(chǎng)破壞情況

本項(xiàng)目排土場(chǎng)為外排土場(chǎng)，位于露天采場(chǎng)北側(cè)，排土場(chǎng)面積較大，東西長(zhǎng)約為2000 m，南北寬為50～400 m，堆置高度為60～80 m，分4個(gè)臺(tái)階，占地面積為45 hm2，廢石量約為400萬(wàn)m3。

2.1 外排土場(chǎng)位置選擇及主要參數(shù)

2.1.1 選擇原則

外排土場(chǎng)的選擇主要考慮因素為外部排土場(chǎng)占地少且運(yùn)距近，處于礦田批復(fù)范圍內(nèi)，底部地質(zhì)條件好以確保生產(chǎn)安全。

2.1.2 排土場(chǎng)位置及主要參數(shù)

從本露天礦的實(shí)際出發(fā)，設(shè)計(jì)選擇首采區(qū)北部作為露天礦生產(chǎn)初期的外排土場(chǎng)，該處距離Ⅰ、Ⅱ采區(qū)較近，平面范圍也能夠滿足露天礦首采區(qū)的全部外排量，隨著采場(chǎng)的推進(jìn)逐步實(shí)現(xiàn)內(nèi)排，排土場(chǎng)排放過(guò)程中分臺(tái)階有序排棄，每個(gè)臺(tái)階高約為25 m，排棄物料為土巖混排，物料自然安息角和臺(tái)階坡面角均為36°，排土場(chǎng)最終幫坡角為20°。

2.2 排棄計(jì)劃

外排土場(chǎng)從2008年1月底啟用，至2014年底排滿并轉(zhuǎn)為內(nèi)排，外排土場(chǎng)排棄進(jìn)度計(jì)劃表見表1。

表1 外排土場(chǎng)排棄進(jìn)度計(jì)劃表

2.3 外排土場(chǎng)破壞類型及程度分析

根據(jù)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查后發(fā)現(xiàn)，排土場(chǎng)用于廢石堆放，主要破壞類型為壓占。本項(xiàng)目外排土場(chǎng)占地面積為45 hm2，堆置高度為60～80 m，平均堆高為70 m，堆置臺(tái)階為20 m，邊坡為36°左右。由于排棄物較破碎、松散且堆置高度較高，在降雨及人為因素下極可能引發(fā)崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，進(jìn)而毀壞耕地、房屋、道路、橋梁和阻塞河道等，對(duì)原生的地形、地貌和景觀造成毀壞。

2.3.1 土地破壞程度分級(jí)

在土地破壞程度評(píng)價(jià)中按礦山破壞土地類型來(lái)選擇主要參評(píng)因素，把本項(xiàng)目土地破壞程度等級(jí)確定為三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，分別是一級(jí)(輕度破壞)、二級(jí)(中度破壞)和三級(jí)(重度破壞)。各評(píng)價(jià)因素的具體等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)目前在國(guó)內(nèi)外尚無(wú)精確的劃分值，根據(jù)相似項(xiàng)目區(qū)破壞因素的調(diào)查統(tǒng)計(jì)情況參考相關(guān)學(xué)科的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，壓占土地破壞程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見表2。

表2 壓占土地破壞程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.3.2 外排土場(chǎng)土地破壞程度的評(píng)價(jià)

本項(xiàng)目中的邊坡坡度從最終幫坡角20°和臺(tái)階坡面角36°這兩個(gè)方面進(jìn)行描述，對(duì)照壓占土地破壞程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分別為輕度破壞和重度破壞，對(duì)邊坡坡度這一評(píng)價(jià)因子做了平均，確定為中度破壞并進(jìn)行相關(guān)分析。土地壓占破壞程度評(píng)價(jià)因素及破壞程度表見表3。

表3 土地壓占破壞程度評(píng)價(jià)因素及破壞程度表

對(duì)照壓占土地破壞程度評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，分析本項(xiàng)目外排土場(chǎng)評(píng)價(jià)因子，并結(jié)合實(shí)際情況及專家打分確定每個(gè)評(píng)價(jià)因子的權(quán)重，乘以質(zhì)量系數(shù)，得到外排土場(chǎng)土地破壞分值為270分，其破壞程度為重度破壞。

3 外排土場(chǎng)土地復(fù)墾及生態(tài)重建

3.1 外排土場(chǎng)生態(tài)重建的總體思路

外排土場(chǎng)占地面積較大，水土流失形式多樣，侵蝕強(qiáng)度大、危害大且治理難度較大，根據(jù)外排土場(chǎng)的土壤條件和地形等特點(diǎn)，應(yīng)采取綜合防護(hù)工程措施，從根本上控制水土流失。采取的技術(shù)方法是修正外排土場(chǎng)的邊坡角，使其低于堆體的自然邊坡角度，對(duì)其進(jìn)行平整、壓實(shí)和覆土之后進(jìn)行植被的恢復(fù)。

3.2 生態(tài)重建的具體措施

3.2.1 平整與夯實(shí)

對(duì)外排土場(chǎng)頂部和邊坡整形，排土場(chǎng)頂部就勢(shì)平整。利用推土機(jī)對(duì)頂部進(jìn)行整平，之后利用重物使其反復(fù)自由墜落對(duì)排土場(chǎng)頂部及邊坡進(jìn)行夯擊，以提高其密實(shí)度，使基礎(chǔ)更扎實(shí)。

3.2.2 覆土

由于排土場(chǎng)土壤破壞嚴(yán)重，土壤肥力不足，因此對(duì)外排土場(chǎng)平臺(tái)復(fù)墾區(qū)域先進(jìn)行覆土，覆土來(lái)源于排土場(chǎng)堆放前開挖和堆放的表土，采用裝卸車運(yùn)土和人工攤平的方法，并在覆土前先鋪適量的農(nóng)家肥，提高土壤肥力。

3.2.3 林草設(shè)計(jì)

外排土場(chǎng)經(jīng)過(guò)土地平整、夯實(shí)和覆土后復(fù)墾為人工草地與林地混搭，草種選擇為羊草。

(1)立地條件。外排土場(chǎng)平臺(tái)和邊坡土壤多為黃土，土壤養(yǎng)分含量較低，水分條件較差。

(2)草樹種選擇。造林樹種應(yīng)選擇耐干旱、耐瘠薄、抗逆性強(qiáng)、抗粉塵污染能力強(qiáng)的樹種，經(jīng)綜合分析后選擇檸條與羊草混交。

(3)造林種草設(shè)計(jì)。外排土場(chǎng)的造林種草應(yīng)根據(jù)其土壤、水分和立地條件綜合配置，優(yōu)先選擇當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種，因此灌木和牧草選用耐旱、適于當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的檸條和羊草。建議種植檸條的株距為2 m，行距為2 m，需苗量為2500株/hm2，種植面積為13.4570 hm2，總需苗量為33643株；在外排土場(chǎng)邊坡種植羊草，需種量為30 kg/hm2，種植面積為3.8574 hm2，總需籽量115.722 kg。

(4)造林技術(shù)措施。根據(jù)礦區(qū)的土壤條件，檸條采用穴狀整地，穴直徑為40 cm，深為30 cm；種草采用全面整地，整地時(shí)間一般為春、夏、秋三季，隨整地隨造林；檸條于早春土壤解凍后植苗造林，苗木直立穴中，保持根系舒展，分層覆土、踏實(shí)。草籽在雨季播種，人工播深2～3 cm，牧草采用羊草，播后耙耱鎮(zhèn)壓；種子要經(jīng)過(guò)精選和消毒，硬實(shí)種子要進(jìn)行種皮處理；造林后及時(shí)灌水2～3次，一般為一周澆灌一次，成活后半月澆灌一次，每年除草2～3次。

3.3 分年度實(shí)施

3.3.1 2015年度外排土場(chǎng)生態(tài)重建實(shí)施情況

2014年底外排土場(chǎng)服務(wù)期滿，2015年對(duì)外排土場(chǎng)的平臺(tái)、邊坡進(jìn)行平整和壓實(shí)，平整方量為31054.5 m3，壓實(shí)面積為10.3515 hm2。外排土場(chǎng)邊坡覆土面積為10.3515 hm2，覆土厚度為0.3 m，覆土量為31054.5 m3。

3.3.2 2016年度外排土場(chǎng)生態(tài)重建實(shí)施情況

2016年對(duì)外排土場(chǎng)進(jìn)行綠化，種植檸條33643株，種植羊草面積為3.8574 hm2。

3.3.3 排土場(chǎng)土地復(fù)墾和生態(tài)重建效果

就土地適應(yīng)性來(lái)看，復(fù)墾后的土地坡度有所減小，但復(fù)墾后的土壤結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，土壤有效土層厚度及土壤養(yǎng)分在復(fù)墾初期的幾年內(nèi)很難得到改善，復(fù)墾后的土地是要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的時(shí)間才能得到顯著的改善，因此土地復(fù)墾后的初期，土地適宜性與復(fù)墾前差異不大，目前僅適于種草。

就植被蓋度來(lái)看，外排土場(chǎng)沒(méi)有占用耕地，全部為荒草地，原地貌林草覆蓋率達(dá)到15%左右。外排土場(chǎng)復(fù)墾前后對(duì)比圖如圖1所示。

由圖1可以看出，復(fù)墾后的林草覆蓋率達(dá)到90%左右，效果比較明顯。

圖1 外排土場(chǎng)復(fù)墾前后對(duì)比圖

4 外排土場(chǎng)生態(tài)重建的意義

針對(duì)土石山區(qū)露天煤礦外排土場(chǎng)可能發(fā)生的崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害以及對(duì)礦區(qū)工作人員及其周邊

居民具有一定的威脅，通過(guò)生態(tài)重建和種植植被等方式，可以預(yù)防崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，消除地質(zhì)災(zāi)害對(duì)人員和設(shè)備的危害，消除人們對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的恐慌，實(shí)現(xiàn)一定的減災(zāi)效益。

外排土場(chǎng)生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)也是生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，盡快恢復(fù)復(fù)墾地的生態(tài)功能和防止生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化的重要途徑就是人工重建植被。通過(guò)生態(tài)重建恢復(fù)為草地與林地，不僅提高了項(xiàng)目區(qū)的土地利用率和植被覆蓋率，而且有助于土地植被的保持、恢復(fù)和改善，有利于當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的改善，同時(shí)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

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