檸條塔煤礦水土保持措施體系建設

王建文,馬三保,路根奎,孫曉玲,智連著,方 琳,劉瓊海,王 娟

(1.陜煤集團神木檸條塔礦業有限公司,陜西榆林 719300;2.黃河水利委員會綏德水土保持科學試驗站,陜西綏德 718000;3.黃河水利委員會黃河上中游管理局,陜西西安 710021;4.黃河水利委員會晉陜蒙接壤地區水土保持監督局,陜西榆林 719000)

在煤礦建設和煤炭開采過程中,因改變地形地貌、破壞地表植被等造成了嚴重的區域環境惡化,導致出現了不同形式和不同強度的水土流失。目前,因煤炭開采導致的環境問題已嚴重影響到我國經濟、社會的可持續發展。隨著人們生活水平的提高和環境意識的增強,采礦業對生態環境的危害日益受到社會關注,礦山生態環境治理已經成為世界性的重要課題之一。

1 項目區概況

檸條塔煤礦位于黃土丘陵溝壑區與毛烏素沙漠過渡地帶,所在區域半固定沙丘廣泛分布,地表溝壑縱橫、梁峁相間、植被稀疏,生態環境脆弱。礦井工業場地位于考考烏素溝南岸的山坡上,包括工業場地平臺、風井平臺、棄土棄渣平臺,建設中形成了集平臺邊坡、場地道路邊坡及堤岸、路堤、坡腳等的邊坡系統。煤礦開采加劇了區域土壤侵蝕和新增了人為水土流失面積,因此必須針對項目區不同的水土流失類型,配置合理的水土保持措施體系,這樣才能實現有效治理水土流失、建立生態文明礦區的目標。

2 水土保持措施體系

針對項目區建設中擾動破壞地表并形成新的地貌類型、工程服務功能與防治措施布局統一的特點,根據水土流失防治目標以及項目區系統建設、分區建設的整體性和層次性等進行水土保持措施體系劃分。建立礦區水土保持措施體系的主要任務是消除地質隱患、減輕水土流失、恢復區域生態系統、促進植被演替進程、穩定物種群落生態功能、重塑新型地貌景觀、有效改善小氣候和人居環境。針對項目區工程建設特點、征占地類型、擾動破壞地表面積、不同功能區和立地條件等,將礦區水土保持措施體系分為工業、民用建筑場地防護體系和邊(滑)坡防護體系及防洪、排水防護體系 3個類型,分別進行水土保持措施體系布設。

2.1 工業、民用建筑場地防護體系

檸條塔煤礦工業、民用建筑場地包括工業場地、辦公樓建筑場地、風井場地、矸石排放平臺等區域,因在建設中改變了原有地貌形態,導致土壤層次紊亂、物理性狀差。對于人類活動較多的辦公建筑場地,采取以美化綠化為主的礦寓生態休閑景觀模式;對于人類活動較少的南北風井場地和棄土棄渣場地,采取以水土流失防護為主的廢棄場地生境模式。

(1)礦寓生態休閑景觀模式。在建筑主體工程施工基本完成后,根據所在功能區的要求和建筑物主體設計、專項設計以及水土保持方案等,考慮到施工后場地內土壤結構復雜、質地疏松,先對施工空閑區域進行場地平整,同時修建配套道路以及圍欄、亭、廊、樓、閣、雕塑、假山、噴泉、園林小品等;對場地平整后的區域進行熟化的地表土歸還和土壤改良(換土厚度 50 cm),在滿足植物生長要求的基礎上,開展植被的布局配置和篩選引種,尤其是工業廣場中樹木、花、草的選擇要以鄉土品種為主,選擇如樟子松、火炬樹、山杏、山桃、榆葉梅、砂地柏和黃刺玫等喬灌木,同時考慮到與園林小品搭配,引進了適應當地氣候和土壤、抗逆性較強、根系發達、根蘗性強以及具有一定形態、色彩和空間層次的有四季觀賞價值的紅葉李、紅碧桃、白皮松、白蠟、五角楓、云杉、香花槐、丁香等喬木樹種,連翹、紅王子錦帶、紅葉小檗、紅瑞木、珍珠梅等小灌木樹種以及常夏石竹、金葉蕕、中華地錦、鳶尾等草種;完善排水渠系、涵管,采用了較為先進的中水處理系統,在林草種植區域配套了噴灌節水系統,在醒目的地方布設警示標志等,建設配套養護體系。

(2)廢棄場地生境模式。為防治風井場地和開闊矸石排放平臺的水土流失,在防治措施配置方面主要考慮進行土壤改良和栽植適宜當地氣候、土壤的鄉土喬灌草物種,如小葉楊、紫穗槐、黃刺玫、紫花苜蓿和披堿草等。

2.2 邊(滑)坡防護體系

檸條塔礦井工業場地位于考考烏素溝南岸的山坡上,分 3級平臺布設:一級平臺布置有主斜井、篩分破碎車間和兩個落煤筒式儲煤倉,二級平臺布置有輔助生產區的機修區和主要生產區的主廠房、濃縮車間、汽車裝車倉、鍋爐房等,三級平臺布置有場前區、槽型產品倉、污水處理站、35 k V變電站和器材庫等。相鄰平臺間因自然放坡、人為削坡開級等形成了大面積坡面,加上風井區邊坡、排矸場堆矸邊坡和道路棄渣邊坡,水土流失防治責任范圍內的坡面面積近 30 hm2。上述邊坡中大多為散體狀巖土混合邊坡,其中一級平臺與河堤之間的邊坡坡面面積達 15hm2、高差達 80m,其他邊坡坡面面積在 1.0～2.0 hm2之間、高差在 10 m以下。根據實際地形,考慮到坡面系統的完整性進行削坡開級,一般設置每平臺之間高差為 4.0～8.0 m,坡度 1.0∶1.5左右,平臺寬 1.0～1.5 m,盡管在建設初期考慮到了崩塌、滑塌等不穩定問題,但由于邊坡物質組成的結構松散,在重力、風力和水力等外營力作用下,極易造成滑塌和水土流失。為此,對于大型邊坡如一級平臺與河岸之間的邊坡,在表土改良完成后,根據坡面高差和植物防護配置規劃,采用植物錨桿抗滑樁固坡,即將直徑15～20cm、長度 200 cm的柳樹錨樁逐行垂直打入坡面,錨樁樁距 50 cm,行距 200 cm,打樁深度1.4 m。在邊坡坡腳與河岸連接處采用常規的漿砌石擋土墻支護,同時加強排水溝建設;對于其他支毛溝溝岸和道路兩側邊坡,根據坡面物質組成的破碎和松散程度,在完整性較好、面積較大的坡面采用引排水漿砌石拱架防沖護坡,在面積較小、地形破碎的坡面采用六角空心混凝土骨架防沖護坡,在部分人類活動較少的荒山邊坡采用水平溝和魚鱗坑防沖,在邊坡坡腳實施漿砌石擋土墻支擋和排水溝防護。在上述措施的基礎上,開展了坡面植被的景觀布置和喬灌草物種的篩選引種等工作,具體方法同工業、民用建筑場地防護體系。

在配置坡面水土保持措施體系的基礎上,在各平臺底部修建漿砌石或A S T M鋼管排水系統,完善排水渠系。采用較為先進的中水處理系統,在林草種植區配套噴灌節水系統。在道路兩旁比較醒目的地方布設警示標志,建立了較為完善的大型坡面生態休閑景觀區和道路兩旁防風、美化綠化景觀區。

2.3 防洪、排水防護體系

檸條塔煤礦工業場地地勢較高,為保證礦區安全生產,需建設配套的防洪、排水系統。建筑物主體施工基本完成后,根據各類場地、道路和地面排水設施布設,從最高處的三級平臺到考考烏素溝南岸,進行排水、防洪系統統一規劃、逐層布置。依據三級平臺場前區自然地勢(西北高、東南低)確定產匯流方向;按照《防洪標準》(G B50201—94)的規定確定技術參數,在各類建筑場地和道路兩旁設計排洪渠系;將每層工業場地的雨水用漿砌石排水溝由高到低引匯至兩層平臺相接的道路兩旁的排洪渠,并沿進場公路排洪渠逐層排入考考烏素溝溝道;在跨越道路處,根據匯水流量大小布設了排洪涵洞和鋼筋混凝土涵管,并使其在進場公路入口兩側的山體坡腳處與考考烏素溝溝槽相接,為此按照《防洪標準》規定的設計能抵御 100年一遇洪水的漿砌石防洪堤。一級平臺南岸的大型邊坡高差約 80 m、斜坡長度達 150m,匯水量很大,為防止暴雨沖刷,沿坡面從上到下鋪設A S T M鋼管縱向引流。A S T M排水鋼管間距 5～8 m,與平臺底部的排水溝相連,逐層引流將雨水排入河道,確保了坡面水土保持措施的防汛安全。

3 結 語

對于晉陜蒙接壤地區集中開發的工礦建設區,防治水土流失是區域生態環境建設和社會和諧發展的關鍵;對于現代礦山企業,堅持資源開發和環境保護雙贏的理念是建設企業文明的必由之路。根據煤礦項目區水土流失特點、不同類型區服務功能和立地條件的差異,建立了現代生態文明礦區的水土保持措施體系,對于推動煤礦生產建設的可持續發展具有重大意義。