有色金屬礦山建設工程水土保持方案編制要點探討

王仁芳,彭 亮,吳思容,王 兵,萬 斯

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

有色金屬礦山建設工程水土保持方案編制要點探討

王仁芳,彭 亮,吳思容,王 兵,萬 斯

(湖南有色金屬研究院,湖南長沙 410015)

根據湖南黃沙坪鉛鋅有色金屬礦山開采工程水土流失的特點及形式,編制礦山開采工程水土保持方案,通過實施水土保持方案,項目建設區水土流失治理度達到95%以上,土壤侵蝕模數降到0.05萬t/km2·a以下,水土流失控制比為100%,工程棄渣攔渣率98%以上,擾動土地整治率達到95%以上,植被恢復系數達到95%以上,林草植被覆蓋率30%以上。通過方案的實施,減少了工程建設對環境的破壞,使項目區的生態環境得到了有效保護和改善。

有色金屬;水土保持;方案;水土流失

礦石中有色金屬含量一般都較低,為了得到1 t有色金屬,往往要開采成百上千噸的礦石。有色金屬礦石中常是多種金屬共生,因此必須合理提取和回收有用組分,做好綜合利用,以便合理利用自然資源。許多稀有金屬、貴金屬以及硫酸和無機鹽等化工產品,都是在處理有色金屬礦石或中間產品以及礦渣、煙塵的過程中回收得到的。有色金屬生產過程中通常產生大量廢氣、廢水和廢渣,其中含有多種有用組分,有些含有有毒物質,一些有色金屬也具有毒性。因此,有色金屬礦區水土流失對土地破壞的特征表現為不可逆轉性,流失的水土資源難以再被收回,水土流失除對本區域產生影響外,還會對更大范圍內的土地利用、水文條件產生影響,如大面積水土流失使區域性土地荒漠化或減產,流失的土石方淤積堵塞下游河道或使河床抬高,造成洪水泛濫等危害。

我國1991年6月29日頒布了《中華人民共和國水土保持法》,該法對礦山開采引起的水土流失均有明確規定。根據“誰開發誰保護,誰造成水土流失誰負責治理”的原則,各礦區都開展了卓有成效的水土保持工作,但對礦區水土流失的規律及其特殊性,尚缺乏足夠的認識,因此,弄清礦區水土流失規律,掌握其控制方法具有重要的意義。

1 礦山開采工程概況

湖南黃沙坪鉛鋅礦鐵(多金屬)礦綜合利用工程,項目區位于湖南省桂陽縣黃沙坪鎮現有黃沙坪鉛鋅礦礦區范圍之內,建設內容主要包括礦石出窿后破碎、磨礦、選別、產品脫水、尾礦輸送、尾礦庫等主要生產裝置、輔助設施及與之相配套土建、供水、供電、總圖運輸、尾礦輸送、水工、環保工程等。

項目總體規模為年處理礦石45萬t,其中鐵礦石35萬t/a;多金屬礦石10萬t/a,服務年限20 a,項目分二期實施,但土建工程全部在一期完成。一期工程以鐵為主,綜合回收鉬和鉍,生產鐵、鉬、鉍三種精礦;二期工程增加鎢和螢石兩種精礦產品。鐵精礦設計品位62.00%,回收率70.00%;鉬精礦品位46.00%,回收率77.89%;鉍精礦品位35.00%,回收率40.25%。

2 項目區水土流失特點及預測

2.1 項目區水土流失的特點

造成水土流失的成因包括自然因素和人為因素兩個方面。根據工程項目特點進行分析,選礦廠、尾礦壩、道路等基礎設施建設和生產期間的尾礦將是造成水土流失的主要原因。礦山在建設過程中,將不同程度地改變、損壞原有的地貌及植被,破壞水土保持設施,新增人為水土流失,其主要特點如下:

1.項目影響期長。礦山施工期將進行較大規模的基礎設施建設,生產期將產生大量的尾礦渣,由此產生裸露跡地較多。施工過程中,不但大面積的開挖會擾動地表原貌,破壞林草植被,植被攔截、蓄留雨水和固結土壤的能力喪失,同時大量的臨時棄土、回填土堆積在場地上,成為極強度水土流失的策源地。本項目生產期較長,固體廢棄物排放量巨大,如對廢棄礦石和尾礦渣處理不當,將對區域的水土保持功能造成長期的損害。

2.流失面較廣,影響范圍較大。礦山的各類建設項目都會因為施工過程中產生的裸露坡面和土方大量調配而產生不同程度的水土流失,泥沙隨水流輸送到項目區外的其它地方,從而造成較大范圍內的不利影響。

3.點、線、面兼備。在選廠及配套設施建筑物等施工基地,將產生點狀水土流失;在交通道路、尾礦輸送管線兩側存在線狀水土流失;而整個建設項目涉及的區域為面狀水土流失。

4.影響主體工程安全運行。礦山項目區建設和生產過程中導致的嚴重水土流失如不得到有效控制,將威脅到選礦廠和尾礦庫的安全運行。選礦廠區位于山坡地帶,滑坡、崩塌等將導致建筑物損毀,尾礦庫可能由于水土流失嚴重而不能正常發揮效益,甚至威脅到下游人民群眾的生命財產安全。

2.2 水土流失預測內容與方法

根據有色金屬礦山特點,水土流失預測內容主要包括:(1)原地形、地貌和植被破壞情況預測,對項目建設期施工活動和運行的生產活動擾動地表、損壞林草植被的面積分別進行量算;(2)損壞水土保持設施預測,對因開發建設損壞水土保持設施的面積、數量進行量算;(3)可能造成水土流失總面積和流失總量預測,建設項目對地面表層、植被擾動和破壞情況進行量算,并預測水土流失總量;(4)水土流失危害預測,分析預測水土流失對土地資源、項目區及周邊區域的生態環境、對下游河道、對當地居民生產生活條件所造成的不利影響。

根據《開發建設項目水土保持方案技術規范》(GB50433-2008)的規定,水土流失預測的方法有類比法、數學模型法和實地測定法三種,結合本工程的實際情況,并考慮各方法的可操作性,運用類比法進行預測。按照類比工程的水土流失調查成果,并結合本工程的施工特點和實地調查情況,進行適當修正。

土壤流失量可按下式計算:

新增流失量可按下式計算:

式中W為擾動地表土壤流失量/t;ΔW為擾動地表新增土壤流失量/t;i為預測單元,1,2,3,…,n;j為預測時段,j=1,2,3,指施工準備期、施工期和自然恢復期;Fi為第i個預測單元的面積/km2;Mik為擾動后不同預測單元不同時段的土壤侵蝕模數/t·km-2·a-1;ΔMik為不同單元各時段新增土壤侵蝕模數/t·km-2·a-1;Tik為預測時段(擾動時段)/a。

通過礦山建設項目主體工程設計要求的施工計劃和施工區地質、地形、地貌、植被、降雨等因子綜合判定,確定項目施工建設各區的水土流失量,來估算新增水土流失總量。根據以上各水土流失區的水土流失量預測,本項目水土流失背景值為13 676 t,預測新增水土流失總量可達784 511 t。其數據列于表1。

表1 各水土流失區的水土流失量預測表

3 水土流失防治等級及目標

水土保持方案總體目標是預防和治理因項目建設可能造成的水土流失,使可能造成的水土流失得到有效控制,確保建設及運行安全,保護、改良和合理利用土地資源,工礦區水土流失防治標準執行建設生產類項目一級標準。六項防治目標值列于表2。

表2 水土流失防治一級標準防治目標值(國家標準)

本方案是黃沙坪鉛鋅礦鐵(多金屬)礦綜合利用工程的組成部分,它從屬于主體工程,是對主體工程的修正、補充與完善。方案的編制要符合國家對水土保持、環境保護的總體要求,與主體工程及當地水保規劃相協調,并且水土保持工程必須遵從“三同時”原則。通過方案實施,達到以下目標:

1.實施水土保持措施后逐步達到無明顯水土流失的要求,項目建設區水土流失治理度達到95%以上。

2.實施水土保持植物措施后土壤侵蝕模數降到0.05萬t/km2·a以下,水土流失控制比為100%。

3.工程棄渣攔渣率目標值為預測流失總量的98%以上。

4.擾動土地整治率達到95%以上。

5.植被灰復系數達到可綠化面積95%以上;林草植被覆蓋率30%以上。

4 水土保持措施

4.1 工程措施施工工藝

由于施工時序的不確定性,根據防治水土流失的需要對這些工程措施的實施提出以下要求。

1.在土方開挖、填筑前根據植物措施工程量需要將表土剝離并集中堆置。

2.在土方填筑時,應分區分塊進行,防止因統一填筑時,產生大量的水土流失,從而影響到施工區及周邊環境。

3.在土方填筑過程中對整個項目區按水土保持方案中臨時截、排水溝的設計布設排水溝,并在適當部位布設沉沙池,以免造成水土流失。

4.土方填筑結束后,立即對綠化區回填表土植樹種草。

4.2 植物措施

根據有色金屬礦山的特點結合項目的實際情況,本著“因地制宜、適地適樹、適地適草”的原則,有色金屬礦山綠化可供選擇的喬木、灌木、草及花卉約十多個品種,主要樹、草種的生物學、生態學特性及主要用途列于表3。

5 水土保持監測

開發建設項目水土保持監測應按照SL277～2002《水土保持監測技術規程》的規定進行。承擔單位須具備相應的水土保持監測資質,監測成果應能全面反映開發建設項目水土流失及其防治情況,并把監測成果報送建設單位和當地水行政主管部門。

表3 主要綠化樹、草種生物、生態學特性及主要用途表

6 效益分析

方案實施后本項目通過水土保持綜合治理,可增加土壤入滲,減少地表徑流,減輕土壤侵蝕,防止新增水土流失,可治理水土流失面積24.81 hm2,減少水土流失量達78.45萬t。方案實施后,能減少工程建設造成的負面影響,改善項目區生態環境和生產生活條件,保證項目功能的正常發揮。

7 結 論

水土保持方案實施后,一是將減少工程建設對環境的破壞,使項目得到綠化、美化、生態環境得到了有效保護和改善,體現出水土保持生態環境建設與開發建設工程同步發展,創造生態優先、社會經濟可持續發展的開發建設項目。二是項目區水土流失得到有效控制,保障主體工程的安全運營。

[1] 卞正富.礦區水土流失及其控制研究[J].土壤侵蝕與水土保持學報,1998,4(4):31-36.

[2] 關宏俠,張偉.搞好礦區水土保持建設煤城新環境[J].中國水土保持,2005,1(1):27-28.

[3] 趙永安.礦區水土流失與水土保持[J].土地復墾技術,1992, (2):79.

[4] 趙景逵.礦區土地復墾技術與管理[M].北京:農業出版社, 1993.

Discussion of Compiling Points of Soil and Water Conservation Scheme in Nonferrous Metals Mine Construction Project

WANG Ren-fang,PENG Liang,WU Si-rong,WANGBing,WAN Si

(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

According to the characteristics of soil erosion of nonferrous metals mining project in the Huangshaping lead-zinc mine of Hunan,the soil and water conservation scheme of mining project was complied.Through the implementation of the soil and water conservation scheme in the construction zone of project,the treatment degree of soil erosion reached 95%,and the soil erosion modulus dropped below 500 t/km2·a,the control ratio of soil erosion was 100%,and the elam of slag rate in the engineering abandon slag reached 90%,and the remediation rate of disturbance land could be up to 95%,and the recovery coefficient of vegetation attained 95%above,and the vegetation reached 30%coverage.The implement of soil erosion scheme can reduce the damage to the environment of engineering construction,which has got effective protection for the ecological of the construction zone.

nonferrous metals;soil and water conservation;scheme;soil erosion

X53

A

1003-5540(2011)03-0056-04

王仁芳(1962-),女,工程師,主要從事環境工程、清潔生產審核工作及水土保持方案報告書編制等。

2011-02-25