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        達(dá)拉特旗某典型井工煤礦采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)治理工程探討

        2020-06-22 13:06:10趙學(xué)宏高源周媛媛
        農(nóng)業(yè)與技術(shù) 2020年11期
        關(guān)鍵詞:生態(tài)修復(fù)

        趙學(xué)宏 高源 周媛媛

        摘 要:本文分析了內(nèi)蒙古鄂爾多斯市達(dá)拉特旗某典型井工煤礦采煤沉陷區(qū)的生態(tài)修復(fù)工程措施,以為煤礦安全綠色開采提供科學(xué)依據(jù)。研究認(rèn)為:沉陷區(qū)實(shí)際治理面積為22.89hm2,覆土量為11.45萬m3,平整量為6.87萬m3,根據(jù)礦區(qū)生態(tài)分布情況和適宜性分析,本次礦山恢復(fù)植被選用草種為紫花苜蓿和當(dāng)?shù)仉s草,所需紫花苜蓿457.8kg,當(dāng)?shù)仉s草343.4kg。

        關(guān)鍵詞:井工煤礦;采煤沉陷區(qū);生態(tài)修復(fù);土地復(fù)墾;達(dá)拉特旗

        中圖分類號(hào):S2

        文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        1 研究區(qū)概況

        1.1 地形地貌

        研究區(qū)地形呈西南高東北低的趨勢(shì),海拔1000~1500m,南部是丘陵土石山區(qū),在鄂爾多斯臺(tái)地北端,占總面積的54%,礦藏豐富,地勢(shì)起伏較大,水土流失嚴(yán)重;中部為庫布其沙漠,占總面積的19%,宜林宜牧,水土流失嚴(yán)重;北部為黃河沖積平原,占總面積的27%,地勢(shì)平坦,是國(guó)家商品糧基地和國(guó)家農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)區(qū)。

        1.2 氣候特征

        研究區(qū)屬典型溫帶大陸性氣候,年均日照時(shí)數(shù)3000h,年均氣溫6.1~7.1℃,極端最高氣溫39.6℃,極端最低氣溫-30.3℃。平均相對(duì)濕度54%,蒸發(fā)量2130.5mm,無霜期135~150d,年均降水量240~360mm,降水主要集中在7—9月份。最大積雪厚度380mm,年平均風(fēng)速2.7m/s。

        1.3 土壤類型

        研究區(qū)在內(nèi)蒙古生態(tài)功能區(qū)劃中屬于庫布其沙地東段沙地植被防風(fēng)固沙生態(tài)屏障功能區(qū)。地帶性土壤有栗鈣土、棕鈣土、栗褐土;非地帶性土壤以風(fēng)沙土為主,其次是灰漠土、淤灌土、鹽土等。

        1.4 植被情況

        治理區(qū)土壤沙漠化較嚴(yán)重,地表大部為黃土覆蓋,海拔1000~1500m;地帶性植被類型為典型草原植被。鄂爾多斯臺(tái)地基本為流動(dòng)和半固定沙丘,風(fēng)沙土在全旗土壤中占絕對(duì)比重,質(zhì)地與生產(chǎn)性能不良,僅長(zhǎng)一些沙蒿、灌木和雜草,水土流失嚴(yán)重。治理區(qū)所在地區(qū)土壤貧瘠而干旱,植被稀少。

        1.5 水文地質(zhì)

        本井田主要開采煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下,但附近無大的地表水體,地形有利于自然排水。淺部第4系松散層分布極不均勻,厚度為0~44.70m,主要為透水不含水層,在地勢(shì)平坦開闊的河谷地帶,含有孔隙潛水。深部煤系地層巖石裂隙不發(fā)育,地下水補(bǔ)給條件差,地下水以靜儲(chǔ)量為主。本井田水文地質(zhì)類型為二類二型,即以孔隙、裂隙含水層為主的水文地質(zhì)條件中等的礦床。

        1.6 地區(qū)經(jīng)濟(jì)

        煤礦位于鄂爾多斯市東勝區(qū)西北部的達(dá)拉特旗昭君鎮(zhèn)境內(nèi),距東勝區(qū)僅35km。近幾年隨著地方經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,投資環(huán)境得到較大改善,道路交通、電力設(shè)施已初具規(guī)模。區(qū)域內(nèi)居民以從事農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)為主,經(jīng)濟(jì)收入比較可觀,是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)之一。

        2 礦區(qū)治理環(huán)境分析

        2.1 治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

        根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查,經(jīng)過多年井下開采,地面已形成采空沉陷區(qū)。按照治理區(qū)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害、占用損毀土地、含水層破壞、地形地貌景觀4大類礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行論述[1-3]。地質(zhì)災(zāi)害影響現(xiàn)狀:治理區(qū)位于高頭窯煤礦的采空沉陷區(qū)內(nèi);根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,存在地表裂隙、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。含水層影響現(xiàn)狀:本區(qū)域地下存在大面積采空區(qū),采空區(qū)破壞了基巖裂隙水含水層的結(jié)構(gòu)使各含水層間產(chǎn)生了水力聯(lián)系,但由于礦區(qū)內(nèi)的含水層富水性弱,對(duì)含水層影響程度較輕。對(duì)地形地貌景觀影響現(xiàn)狀:本區(qū)域已引發(fā)地表裂隙及地面塌陷等地質(zhì)環(huán)境問題,對(duì)地形地貌景觀影響嚴(yán)重。土地資源影響現(xiàn)狀:本區(qū)域?qū)ν恋刭Y源影響程度較輕。

        2.2 治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境預(yù)測(cè)

        研究區(qū)主要在地面沉陷區(qū)范圍內(nèi),對(duì)其進(jìn)行排矸,然后在矸石場(chǎng)上部進(jìn)行覆土,恢復(fù)植被,達(dá)到沉陷區(qū)治理的目的。地質(zhì)災(zāi)害影響預(yù)測(cè):排矸場(chǎng)最終坡角為22°,最終邊坡安全穩(wěn)定系數(shù)滿足要求,因此排矸場(chǎng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響程度較輕。含水層影響預(yù)測(cè):主要是在沉陷區(qū)進(jìn)行排矸,排矸工程位于地下含水層之上,因此排矸場(chǎng)對(duì)含水層結(jié)構(gòu)影響程度較輕;排矸場(chǎng)雨水不會(huì)滲到地下,對(duì)地下水水質(zhì)無影響;因此未來排矸工程對(duì)地下水水質(zhì)影響程度較輕。地形地貌景觀影響預(yù)測(cè):排矸場(chǎng)覆土,恢復(fù)治理,達(dá)到沉陷區(qū)治理的目的,未來排矸場(chǎng)對(duì)地形地貌景觀影響較輕。土地資源影響預(yù)測(cè):對(duì)排矸場(chǎng)覆土,進(jìn)行植被恢復(fù),達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的,對(duì)土地資源影響程度較輕。

        2.3 治理區(qū)生態(tài)修復(fù)方法

        本工程地面沉陷治理方法采用煤礦選煤廠洗選產(chǎn)生的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)溝谷進(jìn)行填充、黃土覆蓋、壓實(shí)、平整方式將地貌重塑后,最終將整治后的土地恢復(fù)為人工牧草地[4,5]。地面沉陷治理方案采用土壤重構(gòu)原理,把表土重構(gòu)在回填矸石上部,使上部土層仍然在上部,下部巖層仍在下部,表土覆土厚度0.5m。矸石填充過程中,每5m厚夾蓋黃土1層(厚度為0.5m)。頂部每成型1個(gè)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一覆土,并系統(tǒng)改造1次。通過對(duì)土地進(jìn)行平整并根據(jù)土地適宜性評(píng)價(jià)將土地恢復(fù)成人工牧草地,達(dá)到沉陷區(qū)綠化、土地綜合利用、改善環(huán)境的生態(tài)效果。

        3 治理區(qū)生態(tài)修復(fù)工程及工程量估算

        3.1 土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)

        本期恢復(fù)治理主要復(fù)墾區(qū)域?yàn)榕彭穲?chǎng)。本方案共選出地形坡度、排灌條件、有效土層厚度、土壤質(zhì)地、損毀程度、降雨量、區(qū)位條件(道路設(shè)施)等7項(xiàng)參評(píng)因子,依據(jù)適宜性等級(jí)評(píng)定結(jié)果,綜合分析本次治理及復(fù)墾責(zé)任區(qū)自然條件和社會(huì)條件,結(jié)合公眾意見和政策因素,并考慮工程施工難易程度以及技術(shù)可行性等方面的因素,確定本期治理及復(fù)墾責(zé)任區(qū)最終復(fù)墾方向?yàn)椴莸兀莘N選擇適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的紫花苜蓿,具有一定經(jīng)濟(jì)效益。通過生態(tài)治理區(qū)水土資源平衡分析可知,本治理項(xiàng)目覆土區(qū)域覆土厚度50mm,土源取自原沉陷區(qū)治理工程中剝離的表土,復(fù)墾過程中用水主要取自礦井處理后的水。

        3.2 排矸場(chǎng)排棄工程

        排矸場(chǎng)排棄工程結(jié)束后,在其邊坡和平臺(tái)覆土并平整,覆土厚度為50mm,平整厚度為30mm,然后種草恢復(fù)植被。

        3.3 排矸場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程量估算

        沉陷區(qū)面積20hm2,后期排矸過程與北部已有排矸場(chǎng)進(jìn)行合并,故排矸場(chǎng)實(shí)際治理面積為22.89hm2。排矸場(chǎng)臺(tái)階平臺(tái)和邊坡覆土面積22.89hm2,覆土厚度50mm,覆土量11.45萬m3;排矸場(chǎng)臺(tái)階平臺(tái)和邊坡平整面積22.89hm2,平整厚度30mm,平整量6.87萬m3;根據(jù)礦區(qū)生態(tài)分布情況和適宜性分析,本次礦山恢復(fù)植被選用草種為紫花苜蓿和當(dāng)?shù)仉s草,所需紫花苜蓿457.8kg,當(dāng)?shù)仉s草343.4kg。經(jīng)測(cè)算,覆土綠化工程施工費(fèi)預(yù)計(jì)為173萬元。

        3.4 水土流失防治措施

        每個(gè)治理區(qū)防治措施都以植物措施為主,主體工程采取的措施主要包括表土覆蓋和治理區(qū)植被恢復(fù)措施[6,7]。平臺(tái)及臺(tái)階設(shè)排水溝,周邊平臺(tái)周邊設(shè)置擋水圍埂,最終平臺(tái)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)圍埂;為防止治理區(qū)遭受風(fēng)蝕和水蝕,對(duì)治理區(qū)回填、整平和覆土后采取種草恢復(fù)植被措施,邊坡采用沙柳網(wǎng)格護(hù)坡,尺寸2m×2m,網(wǎng)格內(nèi)撒播苜蓿。平臺(tái)布設(shè)30m×20m的網(wǎng)格圍埂,網(wǎng)格內(nèi)撒播苜蓿。表土堆放場(chǎng)地最終也進(jìn)行綠化,恢復(fù)植被;為減少施工過程中因風(fēng)蝕造成的水土流失,在風(fēng)季施工期內(nèi),增加灑水降塵措施。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]李云超.基于生態(tài)修復(fù)理論的采煤沉陷區(qū)綜合開發(fā)模式研究——以唐山南湖外圍采煤沉陷區(qū)治理規(guī)劃設(shè)計(jì)為例[D].北京:北京林業(yè)大學(xué),2017.

        [3]胡建忠,殷麗強(qiáng).沙棘作為采煤沉陷區(qū)主栽樹種的生態(tài)修復(fù)效果——以神東分公司為例[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技,2009(10):239-240.

        [4]李成,劉美博,吳佳懌,等.采煤塌陷區(qū)園林生態(tài)景觀修復(fù)研究進(jìn)展[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2020(7):35-37.

        [5]張熙熙.生態(tài)技術(shù)美學(xué)視角下煤礦廢棄地的生態(tài)修復(fù)——以河南省永城市車集礦景觀改造為例[J].藝海,2020(3):119-120.

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        [7]張家琦,王焱,任正興,等.礦區(qū)綠色生態(tài)修復(fù)植物配置模式探索——以陜西省神木市大柳塔煤礦區(qū)為例[J].國(guó)家林業(yè)和草原局管理干部學(xué)院學(xué)報(bào),2019(3):28-32.

        (責(zé)任編輯 周康)

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