杜紅柳

（山西省長(zhǎng)治市水利發(fā)展中心，山西 長(zhǎng)治 046000）

0 引言

礦山開采行為必然造成劇烈的地表擾動(dòng)，導(dǎo)致原地貌類型結(jié)構(gòu)性改變，且易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，這將造成當(dāng)?shù)厮临Y源和生態(tài)環(huán)境的顯著性破壞。因此，礦山開采必須做好水土流失治理和生態(tài)環(huán)境保護(hù)。

石灰?guī)r礦的水土流失特點(diǎn)主要表現(xiàn)為水土流失面廣，時(shí)間長(zhǎng)，極易秀發(fā)劇烈的風(fēng)蝕、水蝕和重力侵蝕。水土流失重點(diǎn)防治區(qū)通常為露天采礦區(qū)、工業(yè)場(chǎng)地區(qū)、排土場(chǎng)區(qū)和尾礦庫區(qū)等。露天礦藏在投建和后期生產(chǎn)運(yùn)行過程中均會(huì)產(chǎn)生大量的棄渣和尾礦，造成山體剝離，擾動(dòng)的植被覆蓋面增大。同時(shí)由于采選一體化的特點(diǎn)，在建設(shè)運(yùn)營(yíng)期會(huì)產(chǎn)生大量的水土流失。

1 工程概況

1.1 礦區(qū)基本情況

長(zhǎng)治市熔劑用石灰?guī)r礦山開采項(xiàng)目，總占地面積17.4628 hm2。礦區(qū)整體自西向東布置于自然寬闊沖溝，地勢(shì)西高東低。礦山開采面積為0.0446 km2，開采礦種為熔劑用灰?guī)r，生產(chǎn)規(guī)模為30 萬t/a。礦山設(shè)計(jì)開采方式為露天開采，設(shè)計(jì)開采標(biāo)高1225 m～1140 m，劃分為9 個(gè)開采臺(tái)階，臺(tái)階高度10 m。采用潛孔鉆機(jī)鉆孔，中深孔爆破，挖掘機(jī)及裝載機(jī)采裝，自卸車運(yùn)輸，開采順序?yàn)樽陨隙?、由北西向南東推進(jìn)、一面墻式開采。

1.2 水土流失預(yù)測(cè)

項(xiàng)目水土流失調(diào)查與預(yù)測(cè)范圍依據(jù)水土流失防治分區(qū)將調(diào)查預(yù)測(cè)單元?jiǎng)澐譃椋郝短觳蓤?chǎng)區(qū)、工業(yè)場(chǎng)地區(qū)、辦公生活區(qū)、廢石場(chǎng)區(qū)和交通道路區(qū)。根據(jù)工程實(shí)際與施工進(jìn)度，現(xiàn)狀擾動(dòng)區(qū)域作為調(diào)查單元，其后擾動(dòng)區(qū)域作為預(yù)測(cè)單元。

經(jīng)計(jì)算，項(xiàng)目可能產(chǎn)生的水土流失總量為1803.26 t（其中調(diào)查單元1305.16 t、預(yù)測(cè)單元498.10 t），其中新增水土流失量1624.25 t（其中調(diào)查單元為1182.01 t、預(yù)測(cè)單元為442.24 t）。項(xiàng)目調(diào)查單元、預(yù)測(cè)單元水土流失量計(jì)算表及水土流失量匯總統(tǒng)計(jì)表見表1。

表1 調(diào)查與預(yù)測(cè)水土流失量匯總表

2 水土保持措施設(shè)計(jì)

2.1 措施總體布局

本工程水土流失防治分區(qū)根據(jù)工程內(nèi)容組成、水土流失特點(diǎn)、生產(chǎn)功能區(qū)劃和水土保持措施布設(shè)等情況，共分為5個(gè)防治區(qū)，分別為露天采場(chǎng)防治區(qū)、工業(yè)場(chǎng)地防治區(qū)、辦公生活防治區(qū)、廢石場(chǎng)防治區(qū)、交通道路防治區(qū)。露天采場(chǎng)防治區(qū)處于持續(xù)開采運(yùn)輸狀態(tài)，工業(yè)場(chǎng)地防治區(qū)為灰?guī)r礦破碎、篩分和堆儲(chǔ)的生產(chǎn)常態(tài)，擬建廢石區(qū)在建設(shè)初期處于接納廢石階段，交通道路區(qū)（含擬建道路）則長(zhǎng)期承擔(dān)物料倒運(yùn)和產(chǎn)品輸出的負(fù)荷狀態(tài)。因此本方案根據(jù)礦山開采生產(chǎn)特點(diǎn)，將各防治分區(qū)水土保持措施布設(shè)劃分為現(xiàn)狀防護(hù)情況、閉礦封場(chǎng)后主體計(jì)劃實(shí)施的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)、土地復(fù)墾工程（主體設(shè)計(jì)內(nèi)容）措施，方案新增措施根據(jù)主體已有和計(jì)劃實(shí)施的工程內(nèi)容，進(jìn)行針對(duì)性地補(bǔ)充和完善，將項(xiàng)目區(qū)各防治分區(qū)形成科學(xué)有效的防治體系。本方案水保措施總體布局見圖1。

圖1 水土流失防治措施體系框圖

2.2 分區(qū)措施布局

2.2.1 露天采場(chǎng)防治區(qū)

露天采場(chǎng)是指用礦山設(shè)備進(jìn)行剝離及采礦的場(chǎng)所，為開采所形成的采坑、臺(tái)階和露天溝道總稱，是金屬礦水土流失的防治重點(diǎn)區(qū)域[1]。露天采場(chǎng)是擾動(dòng)破壞最為劇烈的防治分區(qū)。

（1）現(xiàn)狀防護(hù)情況：除開采準(zhǔn)備期對(duì)裸露表土和邊坡表土進(jìn)行臨時(shí)苫蓋保護(hù)外，主體未布置任何形式的水土保持工程、植物防護(hù)措施。

（2）開采終了主體設(shè)計(jì)：礦區(qū)邊界頂部邊緣布置漿砌石截排水溝；采坑平臺(tái)覆土后復(fù)墾為耕地，采場(chǎng)邊坡種植爬山虎進(jìn)行陡坡防護(hù)，開采掘進(jìn)平臺(tái)覆土后撒播紫花苜蓿和種植油松，恢復(fù)為有林地。

（3）方案新增防護(hù)措施：礦區(qū)現(xiàn)開采平臺(tái)標(biāo)高為1140 m，在后續(xù)開采過程中會(huì)陸續(xù)以1220 m、1210 m、1200 m、1190 m、1180 m、1170 m、1160 m、1150 m、1140 m共9 個(gè)開采平臺(tái)，因此會(huì)在現(xiàn)采坑基礎(chǔ)上進(jìn)行下切和上拓，現(xiàn)有采坑平臺(tái)將不復(fù)存在，因此方案新增措施結(jié)合封場(chǎng)閉礦后主體設(shè)計(jì)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理、土地復(fù)墾計(jì)劃，主要著眼于開采期臨時(shí)防護(hù)措施。因此方案新增開采平臺(tái)邊坡、礦山運(yùn)輸?shù)缆愤吰?、采坑裸露地表和?chǎng)地堆料區(qū)布置密目網(wǎng)臨時(shí)苫蓋措施，既防止邊坡碎石順坡滑落的安全隱患，又可較好地防止徑流沖刷和抑制揚(yáng)塵。

2.2.2 工業(yè)場(chǎng)地防治區(qū)

工業(yè)場(chǎng)地是主要的生產(chǎn)區(qū)域，主要布置有生產(chǎn)加工設(shè)備、棚蓋料場(chǎng)、傳送帶及筒倉等生產(chǎn)和輔助生產(chǎn)設(shè)施，大部為硬化場(chǎng)地和棚蓋區(qū)域，本區(qū)也是主體設(shè)計(jì)主要土地復(fù)墾區(qū)。

（1）現(xiàn)狀防護(hù)情況:場(chǎng)地沿溝道南側(cè)邊坡內(nèi)側(cè)布置簡(jiǎn)易排水溝槽，將上游匯水排至下游自然溝道；場(chǎng)地內(nèi)露天堆料場(chǎng)有密目網(wǎng)苫蓋防護(hù)措施。

（2）開采終了主體設(shè)計(jì)：拆除所有構(gòu)建筑物，覆土翻耕培肥，恢復(fù)為旱作耕地。

（3）方案新增措施：工業(yè)場(chǎng)地建筑布置緊湊，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，現(xiàn)有排水設(shè)施基本可滿足場(chǎng)地排水要求，空余區(qū)域均有堆料且無法替代，基本沒有可實(shí)施綠化區(qū)域，因此本方案不新增水土保持工程及植物措施；補(bǔ)充場(chǎng)地內(nèi)裸露地表和堆料區(qū)進(jìn)行苫蓋防護(hù)措施。

2.2.3 辦公生活防治區(qū)

辦公生活區(qū)主要布置有礦區(qū)管理辦公樓、職工宿舍、停車場(chǎng)地、食堂浴室、蓄水池、磅房等辦公生活及公輔設(shè)施。

（1）現(xiàn)狀防護(hù)情況:布置有場(chǎng)地排水設(shè)施，用以收集辦公樓、職工宿舍、食堂浴室等辦公生活設(shè)施生活污水及場(chǎng)地排水。

（2）開采終了主體設(shè)計(jì)：拆除清理原有建筑物，復(fù)墾為耕地。

（3）方案新增措施：現(xiàn)在設(shè)施可基本滿足防治區(qū)水土流失要求，本方案不增加新的水土保持工程。

2.2.4 廢石場(chǎng)防治區(qū)

廢石場(chǎng)位于礦區(qū)西部、露天采場(chǎng)山梁西北部約120 m的自然荒溝內(nèi)，主體設(shè)計(jì)僅初步指定廢石場(chǎng)場(chǎng)址，未對(duì)廢石場(chǎng)進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)計(jì)，方案補(bǔ)充設(shè)計(jì)擬建廢石場(chǎng)及相應(yīng)水土保持措施布設(shè)。設(shè)計(jì)廢石場(chǎng)占地面積1.2023 hm2，為永久占地，場(chǎng)地標(biāo)高1113 m～1154 m。方案布置擋渣墻、邊坡及馬道截水溝、溝底盲溝、滲流消力池等設(shè)施；廢石場(chǎng)表面覆土，臺(tái)階坡面及馬道種植灌木，頂部平臺(tái)栽植喬木。

方案設(shè)計(jì)在標(biāo)高1113.0 m砌筑M10 漿砌石擋墻36.3 m，擋墻總高3.0 m，基礎(chǔ)深度1.0 m，出露高度2.0 m，頂寬1.0 m，內(nèi)邊坡坡比1∶0.5，外墻為直立，前趾后踵寬度均為0.5 m；擋墻基礎(chǔ)由0.2 m碎石墊層取平，擋墻布置2 層Φ100 PVC排水孔，層距1.0 m，孔距2.0 m，排水孔后靠近擋墻墻面布設(shè)反濾料；溝底設(shè)計(jì)漿砌石盲溝，盲溝下游穿越擋渣墻后出口連接滲流消力池，溝長(zhǎng)154 m，盲溝內(nèi)碼放塊石。擋墻下游6.0 m處設(shè)計(jì)漿砌石滲流消力池，用以收集溝內(nèi)滲流和坡面匯集徑流，并兼具對(duì)坡面徑流的消能穩(wěn)流作用。池內(nèi)滲流和徑流主要為雨水，且廢石場(chǎng)堆放物成分為泥灰?guī)r，無毒無害，可自流導(dǎo)引下游耕地實(shí)施灌溉。

廢石場(chǎng)剔排廢石分層堆放，每層堆放高5.0 m，用重型壓路機(jī)壓實(shí)，每層堆放達(dá)高后向內(nèi)錯(cuò)3.0 m寬?cǎi)R道。方案設(shè)計(jì)最終實(shí)際堆高為39.0 m，堆積層數(shù)共為8 層，設(shè)計(jì)最大廢石場(chǎng)容量為9.081 萬m3，其中堆排泥灰?guī)r廢石7.766 萬m3，表層覆土量1.183 萬m3（覆土厚度1.0 m），尚有0.133 萬m3余量可堆放其它無用渣石。設(shè)計(jì)廢石場(chǎng)邊坡和馬道經(jīng)人工整地后種植藥用經(jīng)濟(jì)灌木連翹，頂部平臺(tái)擬種植適宜當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的矮化核桃經(jīng)濟(jì)林。

方案設(shè)計(jì)在廢石場(chǎng)兩側(cè)邊坡坡腳與場(chǎng)地結(jié)合處砌筑M10漿砌石截水溝，以排導(dǎo)兩側(cè)邊坡因降雨形成的徑流，避免對(duì)場(chǎng)地的沖刷而產(chǎn)生新的水土流失，出口接入下游滲流消力池。設(shè)計(jì)兩側(cè)截水溝總長(zhǎng)為463.6 m；廢石場(chǎng)馬道內(nèi)側(cè)布置M10漿砌石排水溝，對(duì)層間坡面和馬道徑流導(dǎo)引至兩側(cè)截水溝，設(shè)計(jì)馬道排水溝總長(zhǎng)為450.1 m。

2.2.5 交通道路防治區(qū)交通道路防治區(qū)主體沒有布置排水溝和全線行道綠化。（1）現(xiàn)狀防護(hù)情況：連接辦公生活區(qū)和工業(yè)場(chǎng)地的礦區(qū)道路兩側(cè)種植有行道樹和灌木綠籬。

（2）開采終了主體設(shè)計(jì)：進(jìn)場(chǎng)道路在閉礦封場(chǎng)后保留使用，礦區(qū)場(chǎng)內(nèi)運(yùn)輸?shù)缆贩鈭?chǎng)閉礦后進(jìn)行土地復(fù)墾。

（3）方案新增措施：進(jìn)場(chǎng)道路東外側(cè)種植行道樹；擬建道路邊坡增設(shè)臨時(shí)苫蓋防護(hù)，避免徑流沖刷和大風(fēng)揚(yáng)塵。

3 結(jié)語

石灰?guī)r礦的建設(shè)內(nèi)容復(fù)雜，且不同區(qū)域情況差異很大，因此在設(shè)計(jì)水保措施的過程中應(yīng)綜合考慮礦山開采方式、地形地貌、氣象因素等，分區(qū)域綜合采取工程措施、植物措施和臨時(shí)措施，確保礦山建設(shè)期和運(yùn)行期均能將水土流失降到最低，最大程度減小礦山開采對(duì)環(huán)境的擾動(dòng)。根據(jù)長(zhǎng)治市熔劑用灰?guī)r礦賦存礦山儲(chǔ)量、開采規(guī)模等因素，各防治分區(qū)水土保持措施布設(shè)在現(xiàn)狀防護(hù)基礎(chǔ)上，結(jié)合閉礦封場(chǎng)后主體設(shè)計(jì)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和治理恢復(fù)、土地復(fù)墾工程，立足現(xiàn)有工程，與主體設(shè)計(jì)計(jì)劃實(shí)施的治理與復(fù)耕工程實(shí)現(xiàn)較好地銜接，方案新增防護(hù)措施，減少和避免了開采期建設(shè)生產(chǎn)活動(dòng)造成的新的水土流失，同時(shí)還將在開采期完成后繼續(xù)發(fā)揮防護(hù)作用。