黑岱溝露天煤礦水土保持之探析

摘要：礦業(yè)作為我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，在國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中具有重要的地位和作用。礦區(qū)水土保持生態(tài)修復(fù)是促進(jìn)采礦業(yè)與社會(huì)各業(yè)持續(xù)協(xié)調(diào)發(fā)展的主要手段，同時(shí)也是保護(hù)社會(huì)穩(wěn)定和改善生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)“占補(bǔ)平衡、毀補(bǔ)平衡”的有效途徑。開展現(xiàn)代露天煤礦水土保持研究，可有效地治理和改善礦區(qū)惡劣生態(tài)環(huán)境，該項(xiàng)研究具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

關(guān)鍵詞：黑岱溝露天煤礦；水土保持；技術(shù)體系

一、準(zhǔn)格爾礦區(qū)現(xiàn)狀

礦區(qū)侵蝕控制研究是礦區(qū)土地復(fù)墾和生態(tài)恢復(fù)所面臨的首要課題。最近10多年，國內(nèi)礦區(qū)水土保持逐漸成為熱點(diǎn)研究領(lǐng)域，但迄今為止尚未形成系統(tǒng)高效的水土保持治理模式。

準(zhǔn)格爾礦區(qū)地處晉、陜、蒙接壤區(qū)黃土丘陵溝壑區(qū)，是我國水土流失最嚴(yán)重的地區(qū)之一。露天煤礦的建設(shè)不僅占用大面積的土地，改變?cè)孛沧匀痪坝^，而且也形成了大量的無植被覆蓋的廢棄土地和由松散剝離土組成的大型排土場、人工采挖的采掘場等全新的人工地貌，徹底改變了原地貌的性質(zhì)。排土場新造地貌水土流失形式出現(xiàn)頻率和發(fā)生程度都明顯強(qiáng)于原地貌。根據(jù)該地區(qū)土壤浸蝕特點(diǎn)，在建立水資源優(yōu)化調(diào)度模型、基于“3S”的水資源配置模型的基礎(chǔ)上，首次提出了整體包圍分層攔阻泥沙，建立人工防、排水體系，實(shí)施邊坡綜合治理等水土流失控制體系，有效減少了輸入黃河的泥沙量。

（一）整體包圍、分層攔阻泥沙防御技術(shù)。將整個(gè)露天煤礦作為一個(gè)整體，在建設(shè)用地邊界自然水流出口處修建壩體工程，使礦區(qū)形成一個(gè)相對(duì)封閉的系統(tǒng)，礦區(qū)范圍流失的水土不會(huì)流向外界。同時(shí)根據(jù)排土進(jìn)程，在排土前在排土場內(nèi)先修建臨時(shí)性土壩（該壩體隨著排土面積的擴(kuò)大融入排土場），防止排土場在主體構(gòu)筑過程中的水土流失。

礦區(qū)周邊上游布設(shè)攔洪壩，以攔泥蓄水、防洪減災(zāi)保障礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)安全為主要目的；下游布設(shè)攔渣壩，以攔蓄固體廢棄物、避免淤塞河道，減少入黃泥沙為主要目的。攔洪壩與攔渣壩利用采掘場剝離土直接填筑黃土均質(zhì)壩體。根據(jù)露天煤礦采掘場、排土場、工業(yè)場地及其它設(shè)施的布設(shè)、礦區(qū)水系分布及對(duì)礦區(qū)的影響，在黑岱溝露天煤礦上游建設(shè)用地邊界修筑攔洪壩20座，下游布設(shè)攔渣壩10座。排土場、采掘場上游攔洪壩布置在小支溝內(nèi)，以小型壩為主，單壩控制面積一般小于1.0km2，工程結(jié)構(gòu)為“一大件”即只修建壩體，不設(shè)置放水工程，主要靠蒸發(fā)消耗水體。下游側(cè)的攔渣壩與交通系統(tǒng)的鐵路專用線、礦區(qū)道路路基相結(jié)合，一壩多用，既可以攔蓄上游泥沙，又可以兼作路基。攔渣壩工程結(jié)構(gòu)采用“二大件”，建筑物由土壩與泄水洞組成。

黑岱溝露天煤礦區(qū)溝壑縱橫，地形支離破碎，采掘場大量的剝離物不可避免的要占用溝道，因此露天煤礦按照排土場的排棄工藝和排棄時(shí)序，在排土場底部溝道內(nèi)逐級(jí)修建臨時(shí)土壩，一方面有效攔截上游來水對(duì)下游排棄物的沖刷，造成水土流失，另一方面可增加排土場基底穩(wěn)定。

（二）人工防、排水系統(tǒng)構(gòu)建技術(shù)。工業(yè)場地所有邊坡的下部、道路兩側(cè)設(shè)排水溝。當(dāng)坡長超過60m時(shí)，在邊坡上每隔15-20m，挖一條0.25-0.40m深滲（截）水溝，將大氣降水匯集后，引至道路、鐵路橋涵出口處排放。道路建設(shè)以保持天然水走向?yàn)樵瓌t，盡量做到有溝就設(shè)橋或涵，凡路堤邊坡高度大于4.0m的直線地段及曲線超高內(nèi)側(cè)設(shè)置攔水帶，匯集路面水流后，由邊坡集流槽引出路外。為防止泥沙輸出，在雨水排放出口處修建沉沙池。排土達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高的排土場，從最高平臺(tái)開始，自上而下沿排土道路一側(cè)的邊緣修筑排水渠，排水渠縱橫排列，將雨水匯集后排放，防止坡面沖刷。

截、排水溝及集流槽、沉沙池均采用漿砌石護(hù)砌。截、排水溝為梯形斷面，渠內(nèi)過水?dāng)嗝嫠畎淳鶆蛄鞴接?jì)算；安全超高按明渠均勻流公式算得水深后，增加安全超高。

（三）大型排土場分散徑流水蝕控制體系。大型排土場是一個(gè)人工巨型松散巖土堆積體，“平臺(tái)—邊坡”為基本地貌單元，平臺(tái)巖土由大型機(jī)械分層壓實(shí)，而邊坡自然堆倒巖土松散。新建排土場非均勻沉降明顯，多裂縫和陷穴，植被覆蓋度低，其水蝕特征與原地貌相比差別顯著，具體體現(xiàn)在3個(gè)方面：①表層堅(jiān)硬的覆土碾壓平臺(tái)和陡坡松散巖土為劇烈水蝕創(chuàng)造了條件；②50-80m的坡長引起坡面密集的細(xì)溝狀侵蝕；③不均勻沉陷和裂縫造成徑流匯集路徑具有較大的時(shí)空變化特性。因此，有效控制排土場水蝕是半干旱黃土區(qū)大型排土場土地復(fù)墾和植被恢復(fù)的基礎(chǔ)。

二、水土保持的深遠(yuǎn)影響

（一）生態(tài)效益。礦區(qū)水土保持生態(tài)修復(fù)具有綜合的生態(tài)效應(yīng)，其中最直觀的就是改變了原來礦區(qū)內(nèi)一片荒蕪的生態(tài)景觀，建立起一個(gè)綠色的人工生物群落，使這個(gè)群落體向著物種多樣、生態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的生態(tài)平衡系統(tǒng)方向發(fā)展。

到目前為止，礦區(qū)內(nèi)北排土場的綠化面積為235.24hm2，綠化系數(shù)達(dá)到100%，東排土場的綠化面積為206.84hm2，綠化系數(shù)達(dá)到89.54%，西排土場的綠化面積為24.4hm2，綠化系數(shù)達(dá)到11.19%，工業(yè)廣場的綠化面積為208.69hm2，綠化系數(shù)達(dá)到80.58%，通過植被重建工作，礦區(qū)的區(qū)域小氣候得到明顯改善，其防風(fēng)固沙、保持水土和凈化空氣等環(huán)境小型已明顯地發(fā)揮出來。

（二）社會(huì)效益。礦區(qū)水土保持與生態(tài)重建后，明顯改善了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境和調(diào)節(jié)小氣候，減少土壤侵蝕和大氣飄塵，減輕礦區(qū)風(fēng)蝕與風(fēng)沙危害，減輕滑坡、泥石流的危害，促進(jìn)礦區(qū)人民的身心健康，為礦區(qū)從事生產(chǎn)、管理、生活人員提供一個(gè)良好的生態(tài)環(huán)境和舒適的生活環(huán)境；提高了土地生產(chǎn)力，在礦區(qū)及周邊環(huán)境影響區(qū)建設(shè)了適合的喬、灌、草人工植被，一方面控制了水土流失和土地沙化，另一方面將顯著提高土地生產(chǎn)率和生產(chǎn)力。

三、結(jié)束語

（一）應(yīng)用小流域綜合治理的理念，對(duì)于露天煤礦的建設(shè)造成的原地貌改變，形成了大量的無植被覆蓋的廢棄土地和由松散剝離土組成的大型排土場、人工采挖的采掘場等全新的人工地貌，采取整體包圍分層攔阻泥沙的防御技術(shù)，構(gòu)建礦區(qū)人工防、排水體系，實(shí)施邊坡綜合治理等水土流失控制措施，形成了系統(tǒng)高效的水土保持治理模式。

（二）結(jié)合露天礦生產(chǎn)工藝，確立了露天礦水土保持生態(tài)修復(fù)技術(shù)體系，提出了適宜礦區(qū)環(huán)境特點(diǎn)的排土場、工業(yè)廣場及礦區(qū)交通系統(tǒng)的水土保持與生態(tài)環(huán)境重建綜合技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)了采掘-排棄-造地-復(fù)墾一體化。

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