張繼斌

（陜西省府谷縣水土保持監(jiān)督站，陜西 府谷 719499）

1 概況

府谷縣恒益煤礦位于府谷縣西北約68 km處的老高川鄉(xiāng)境內(nèi)，是一家以煤炭生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)為主的股份制企業(yè)。依據(jù)陜西省國(guó)土資源廳《關(guān)于劃定府谷縣恒益煤礦（整合區(qū)）礦區(qū)范圍的批復(fù)》，是由原府谷縣三道溝鄉(xiāng)炭窯渠煤礦和東風(fēng)聯(lián)辦煤礦經(jīng)搬遷、置換整合而成。新劃定井田范圍呈不規(guī)則形狀，面積約10.63 km2，礦井保有資源儲(chǔ)量總量為41.72 Mt，設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模0.90 Mt/a，服務(wù)年限21.7 a。本井田采用三平硐開(kāi)拓方式，采用長(zhǎng)壁綜采機(jī)械化采煤工藝。為了為項(xiàng)目建設(shè)及水土保持提供科學(xué)依據(jù)，需對(duì)項(xiàng)目區(qū)水?，F(xiàn)狀和水土流失以及項(xiàng)目建設(shè)可能產(chǎn)生的水土流失量進(jìn)行預(yù)測(cè)。

2 項(xiàng)目區(qū)水土流失及水?，F(xiàn)狀

2.1 水?，F(xiàn)狀及土流失防治分區(qū)

府谷縣恒益煤礦地處黃土高原北部，毛烏素沙漠南緣，地勢(shì)東北高西南低，區(qū)內(nèi)土壤為黃土和風(fēng)沙土，植被類型為森林草原植被，平均覆蓋率約32.8%。項(xiàng)目區(qū)屬國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)，同時(shí)也是陜西省水土流失重點(diǎn)治理區(qū)和重點(diǎn)監(jiān)督區(qū)，區(qū)域容許土壤流失量為1000 t/km2·a。

2.2 項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀

府谷縣恒益煤礦屬型的中溫帶半干旱大陸性氣候，多年平均降雨量434.1 mm，平均蒸發(fā)量1712 mm，平均風(fēng)速2.3 m/s，起沙風(fēng)速5.0 m/s，主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)槲鞅憋L(fēng).依據(jù)2004年《窟野河流域遙感調(diào)查圖》，通過(guò)綜合分析，確定礦區(qū)周邊土壤侵蝕類型有風(fēng)力和水力侵蝕，以水力侵蝕為主，水蝕強(qiáng)度屬極強(qiáng)度侵蝕區(qū)，侵蝕面積占總面積的70.1%，平均侵蝕模數(shù)為15000 t/km2·a；風(fēng)蝕強(qiáng)度屬中度侵蝕區(qū)，侵蝕面積占總面積的29.9%，平均侵蝕模數(shù)為 3500 t/km2·a。

3 水土流失預(yù)測(cè)

3.1 預(yù)測(cè)范圍、時(shí)段及內(nèi)容

根據(jù)府谷縣恒益煤礦建設(shè)總體布局和生產(chǎn)運(yùn)行期造成的水土流失特點(diǎn)，確定本工程水土流失預(yù)測(cè)范圍包括：工業(yè)場(chǎng)區(qū)、地面炸藥庫(kù)、排矸場(chǎng)、場(chǎng)外道路、供水管線和輸電通訊線路區(qū)共六個(gè)預(yù)測(cè)單元。預(yù)測(cè)總面積為17.35 hm2。項(xiàng)目可能產(chǎn)生的水土流失量按建設(shè)期（包括施工準(zhǔn)備期）和自然恢復(fù)期兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行預(yù)測(cè)。依據(jù)《開(kāi)發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》和該項(xiàng)目區(qū)水土流失特點(diǎn)分析，項(xiàng)目建設(shè)期和生產(chǎn)期的水土流失預(yù)測(cè)內(nèi)容包括：建設(shè)期擾動(dòng)破壞原地貌、占?jí)涸乇砻娣e預(yù)測(cè)，生產(chǎn)期開(kāi)采沉陷區(qū)擾動(dòng)、破壞原地貌、占?jí)和恋孛娣e預(yù)測(cè)；棄土、棄石、棄渣量預(yù)測(cè)；損壞水土保持設(shè)施面積和數(shù)量預(yù)測(cè)；可能造成水土流失量預(yù)測(cè)。

3.2 預(yù)測(cè)方法

本工程主要采取引用試驗(yàn)資料法、經(jīng)驗(yàn)公式法和資料調(diào)查法相結(jié)合的方法進(jìn)行預(yù)測(cè)。

3.2.1 擾動(dòng)、損壞原地貌、土地和植被面積的預(yù)測(cè)

根據(jù)府谷縣恒益煤礦工程設(shè)計(jì)資料，以主體工程的征用、占用地資料為準(zhǔn)，按照前述擾動(dòng)、損壞原地貌土地和植被面積的預(yù)測(cè)方法，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)果,計(jì)算出工程建設(shè)擾動(dòng)原地貌、破壞土地及植被面積為17.35 hm2，擾動(dòng)破壞的土地類型大部分為天然草地和少部分灌草地。工程建設(shè)擾動(dòng)原地貌、破壞土地及植被面積見(jiàn)表1。

表1 工程建設(shè)擾動(dòng)原地貌、破壞土地及植被面積表單位：hm2

生產(chǎn)期矸石排放造成的擾動(dòng)面積根據(jù)矸石排放量、排放工藝及排矸場(chǎng)地形進(jìn)行預(yù)測(cè)；沉陷區(qū)擾動(dòng)地表面積的預(yù)測(cè)采用概率積分法對(duì)首采盤區(qū)進(jìn)行預(yù)測(cè)，預(yù)測(cè)井田范圍內(nèi)地表移動(dòng)、變形的程度及范圍。利用充分采動(dòng)條件下的地表移動(dòng)與變形最大值公式計(jì)算，經(jīng)計(jì)算，方案服務(wù)期內(nèi)煤層開(kāi)采后地表沉陷面積為111.62 hm2。

3.2.2 棄土、棄渣量預(yù)測(cè)

依據(jù)主體工程設(shè)計(jì)文件，統(tǒng)計(jì)分析建設(shè)期和生產(chǎn)期的棄土棄渣量。建設(shè)期的棄渣主要來(lái)自井筒掘進(jìn)矸石、工業(yè)場(chǎng)區(qū)建設(shè)及場(chǎng)外道路建設(shè)；生產(chǎn)期的棄渣主要來(lái)自井下開(kāi)采產(chǎn)生的掘進(jìn)矸石以及地面洗選矸石，根據(jù)各項(xiàng)工程開(kāi)挖量、回填量與棄渣量的關(guān)系，推算出各時(shí)段、各區(qū)的棄土、棄渣總量，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)踏勘中確定的對(duì)不同區(qū)域棄土棄渣量的調(diào)配方案，按照調(diào)配方案確定可能產(chǎn)生的棄渣總量。[棄方]=[挖方]+[區(qū)間調(diào)入]+[外借]－[填方]－[區(qū)間調(diào)出]。經(jīng)調(diào)查測(cè)算本次整合工程建設(shè)動(dòng)用土（石）方總量 55.58萬(wàn) m3，其中：挖方 27.65萬(wàn) m3，填方27.93萬(wàn) m3，新建工程土石方挖填均得到了平衡，無(wú)棄方。由于煤礦生產(chǎn)運(yùn)行期建設(shè)活動(dòng)是在井下煤層中進(jìn)行，產(chǎn)生的少量渣石利用井下廢巷道就近封閉處理，因此項(xiàng)目在生產(chǎn)運(yùn)行期井下不外排固體廢棄物，只是在地面篩分系統(tǒng)年產(chǎn)生煤矸石80 t左右，在排矸場(chǎng)集中回填。

3.2.3 可能造成的水土流失面積預(yù)測(cè)

依據(jù)主體工程設(shè)計(jì)圖件，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查測(cè)算損壞水土保持設(shè)施的類型和數(shù)量。通過(guò)對(duì)工程施工準(zhǔn)備期、施工期水土流失影響因素分析，確定建設(shè)期各施工區(qū)在建設(shè)過(guò)程中引發(fā)水土流失總面積17.35 hm2；自然恢復(fù)期，除井巷道掘進(jìn)外，地面其它建設(shè)工程全部完工，工業(yè)場(chǎng)區(qū)大部分地段被廠房和各種設(shè)施覆蓋或硬化，不產(chǎn)生水土流失；只有植物措施恢復(fù)區(qū)由于植被尚未完全恢復(fù)而仍有一定的水土流失，其植被恢復(fù)面積為6.26 hm2。

3.2.4 土壤侵蝕模數(shù)的確定

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，工程建設(shè)區(qū)地貌類型屬典型的黃土丘陵區(qū)，占地類型大部分為荒草地，少量為荒地，因此，可以確定出項(xiàng)目區(qū)各防治分區(qū)侵蝕模數(shù)背景值：荒坡地風(fēng)蝕模數(shù)取3500 t/km2·a，水蝕模數(shù)取 15000 t/km2·a；荒草地風(fēng)蝕模數(shù)取 3000 t/km2·a，水蝕模數(shù)取12000 t/km2·a。新建工業(yè)廣場(chǎng)擾動(dòng)水蝕模數(shù)取原地貌的2.0倍；場(chǎng)外道路、排矸場(chǎng)、供水工程、供電線路等擾動(dòng)后水蝕模數(shù)取原地貌的3.0倍。在自然恢復(fù)期植被逐漸恢復(fù)，擾動(dòng)后的侵蝕模數(shù)逐步減小，因此，各防治分區(qū)植被恢復(fù)系數(shù)參照窟野河小流域綜合治理成果驗(yàn)收資料第一年、第二年和第三年分別按擾動(dòng)后值依次減少20%、60%、90%的比例來(lái)估算。

3.3 預(yù)測(cè)結(jié)果

3.3.1 施工期（包括施工準(zhǔn)備期）新增水土流失量預(yù)測(cè)

根據(jù)前述確定的土壤侵蝕模數(shù)及預(yù)測(cè)年限，計(jì)算出工程建設(shè)期原地貌侵蝕量為0.27萬(wàn)t，擾動(dòng)地貌侵蝕量為0.67萬(wàn)t，新增侵蝕量為0.40萬(wàn)t。

3.3.2 自然恢復(fù)期新增水土流失量預(yù)測(cè)

進(jìn)入自然恢復(fù)期，只有工業(yè)場(chǎng)區(qū)的綠化區(qū)、排矸場(chǎng)、道路邊坡和供水管線的恢復(fù)區(qū)產(chǎn)生水土流失，其他區(qū)域?yàn)榻ǎ?gòu)）筑物、道路及廣場(chǎng)、排水溝等均不產(chǎn)生水土流失。根據(jù)前述確定的該期侵蝕模數(shù)及自然恢復(fù)年限，計(jì)算出自然恢復(fù)期原地貌侵蝕量為0.70萬(wàn)t；擾動(dòng)地貌侵蝕量為0.84萬(wàn)t，新增侵蝕量為 0.14萬(wàn) t。

3.3.3 工程建設(shè)可能造成的新增水土流失總量預(yù)測(cè)結(jié)果

根據(jù)上述新增水土流失預(yù)測(cè)估算，煤礦整合工程在建設(shè)過(guò)程中可能造成的土壤流失總量為1.50萬(wàn)t（其中風(fēng)蝕量為0.38萬(wàn)t，水蝕量為1.12萬(wàn)t），新增侵蝕量0.54萬(wàn)t（其中風(fēng)蝕量為0.15萬(wàn)t，水蝕量為0.39萬(wàn)t）。不同預(yù)測(cè)時(shí)段新增流失量見(jiàn)表2。

表2 工程建設(shè)新增土壤流失量預(yù)測(cè)結(jié)果總表 單位：t

4 防治措施及意見(jiàn)

根據(jù)水土流失預(yù)測(cè)結(jié)果和水土流失防治分區(qū)結(jié)果，結(jié)合主體工程已有水土保持功能的工程布局，采取工程防護(hù)措施、植物防護(hù)措施與臨時(shí)防護(hù)措施相結(jié)合的綜合防護(hù)措施體系，有效制止工程建設(shè)期新增水土流失。

4.1 工程防護(hù)措施

為了防止工業(yè)場(chǎng)區(qū)受秦家溝上游支溝洪水影響造成井下透水，根據(jù)《小流域暴雨洪峰流量計(jì)算辦法》，結(jié)合當(dāng)?shù)亓饔蛱卣鞯茫喊倌暌挥龅暮榉辶髁?.05 m3/s，三百年一遇的洪峰流量10.6 m3/s。規(guī)劃在場(chǎng)區(qū)北側(cè)沿場(chǎng)地北側(cè)設(shè)計(jì)了一條長(zhǎng)750 m、寬4 m、高2 m的涵洞，其最大排洪量為16 m3/s，可輸導(dǎo)季節(jié)性洪水對(duì)礦井工業(yè)場(chǎng)地的威脅；另外在工業(yè)場(chǎng)地周圍坡角設(shè)置排水明溝和排水暗管等排水工程，雨水引至場(chǎng)外低洼處排放。對(duì)場(chǎng)區(qū)開(kāi)挖山體采用漿砌石格加植草皮護(hù)坡；在開(kāi)挖邊坡距坡頂2 m處設(shè)置山坡截洪溝，沿場(chǎng)地周圍坡角設(shè)排水溝將地表徑流引至場(chǎng)區(qū)下游主溝道。新增場(chǎng)區(qū)場(chǎng)區(qū)綠化用地的土地平整措施：土地整治面積4.63 hm2。

4.2 植物防護(hù)措施

在土地平整后，需對(duì)施工區(qū)進(jìn)行植被綠化，以防風(fēng)固土。具體為在工業(yè)場(chǎng)區(qū)周邊營(yíng)造防風(fēng)林帶，在道路兩側(cè)栽植道路防護(hù)林帶及綠籬，在辦公區(qū)空地設(shè)置花壇，園林綠化費(fèi)用按照50萬(wàn)元/hm2進(jìn)行計(jì)算，采用圓柏、旱柳、黃刺梅、沙柳等喬、灌木，新增植物措施面積6.78 hm2，栽植各類樹木13000株，園林綠化面積1.80 hm2。排矸場(chǎng)設(shè)計(jì)最大壩高24 m，對(duì)達(dá)到設(shè)計(jì)壩高的排矸場(chǎng)平臺(tái)、頂部和邊坡將逐步進(jìn)行平整后恢復(fù)植被面積為1.40 hm2。撒播紫花苜蓿210 kg/hm2，在管溝沿線土地平整后進(jìn)行人工種草恢復(fù)植被，撒播量紫花苜蓿150 kg/hm2。在輸電線路恢復(fù)區(qū)人工種植紫花苜?；謴?fù)植被，撒播量紫花苜蓿150 kg/hm2。

4.3 臨時(shí)防護(hù)措施

在項(xiàng)目建設(shè)中，對(duì)場(chǎng)區(qū)建筑物施工區(qū)需采取定期灑水降塵措施，防治工程建設(shè)期的風(fēng)蝕。礦區(qū)道路、排矸道路和至炸藥庫(kù)道路工程，供水管線剝離表土堆放區(qū)外側(cè)設(shè)置草袋裝土臨時(shí)擋墻總長(zhǎng)度為6000 m，則草袋裝土臨時(shí)擋墻工程量892.00 m3。建礦區(qū)道路、炸藥庫(kù)道路和排矸道路長(zhǎng)1900 m，將廠外道路區(qū)開(kāi)挖土方集中堆放于沿路基一側(cè)，采用草袋擋墻臨時(shí)防護(hù)，然后分層回填碾壓。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)府谷縣恒益煤礦建設(shè)特點(diǎn)，在分析評(píng)價(jià)主體工程建設(shè)過(guò)程中可能擾動(dòng)地表面積，棄土棄渣來(lái)源、數(shù)量、堆放形式、地點(diǎn)以及占地面積的基礎(chǔ)上，結(jié)合項(xiàng)目區(qū)水土流失特征和影響范圍，采取合理、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)礦區(qū)建設(shè)、生產(chǎn)過(guò)程中可能造成的水土流失量為1.50萬(wàn)t，新增侵蝕量0.54萬(wàn)t。新增水土流失量最大的區(qū)域是排矸場(chǎng)區(qū)和生產(chǎn)場(chǎng)區(qū)。針對(duì)水土流失預(yù)測(cè)結(jié)果，劃分了水土流失防治分區(qū)，提出了各防治分區(qū)的防治目標(biāo)及措施布局,并從工程措施、植物措施和臨時(shí)防護(hù)措施三方面提出相關(guān)對(duì)策，以最大限度地減少項(xiàng)目建設(shè)造成的水土流失。