關于鐵礦水土流失現狀分析及防治措施的探討

袁海平

【摘 要】本文分析礦區開采的特點和水土流失成因，抓住重點部位和關鍵環節因地制宜，因害設防；確定重點治理分區，合理布設主要防治措施。

【關鍵詞】開發建設項目； 鐵礦項目； 水土流失； 水土保持

1 項目區概況

某鐵礦采用露天方式開采，現已形成東西長190 m、南北寬80 m 的露天采場。本次開采進行深部和周邊擴界，仍采取露天方式開采，設計規模15萬t/a，總占地面積21.10hm?。分為采場區、排巖場、運輸道路、工業場地和輸電線路5部分，項目占地見表1。礦區是國家級水土流失重點監督區，容許土壤流失量為200t/（km?·a）。水土流失類型以水蝕為主，侵蝕強度以輕度侵蝕為主，項目區平均土壤侵蝕模數為1000t/（km?·a）。

表1某鐵礦項目組成占地表面積hm?

采場區 排巖場 運輸道路 工業場地 輸電線路

10.52 4.16 5.90 0.50 0.02

某鐵礦地處低山丘陵區，地勢南高北低，，海拔高度在608～775m。區域內界限分明、相對高差大，土地切割深、土層薄、坡地多、平地少。受地形影響，該區屬于北溫帶大陸性季風氣候區，主要盛行偏東風，區域內年均降雨793.7mm，年均蒸發量1631.4mm，雨量多集中在6～9月份，年平均日照時間2324.8h，年平均氣溫7.8℃，≥10 ℃積溫3200℃，最大凍土深度1490mm，無霜期156d，多年平均風速2.8m/s。該區土壤主要為棕壤、草甸土和水稻土，項目區所在地區林草覆蓋良好，植被覆蓋率達68% 。

2 水土流失重點防治區的確定

露天開采鐵礦的主要特點是大面積平整場地，采場的全面挖損和排巖場的占壓，使原地貌發生了巨大變化，廢巖堆積形成巨大的人造山。因此，水土流失和植被破壞嚴重區域主要集中在采場和排巖場2 個區域。

2.1 采場

鐵礦在開采過程中，清除原地表植被，剝離較肥沃的表土，形成人為石化景觀，使得區域生態功能減弱。采礦形成的巨大采坑是面蝕、溝蝕和重力侵蝕的易發區域，巖層中存在眾多裂隙，在重力和水力雙重作用下，易發生重力侵蝕，同時在雨水、雪融化水滲入巖石空隙的情況下，也極有可能發生凍融侵蝕。露天采場邊坡陡立，大量埋藏地下的巖層暴露，易形成軟硬互層層組，引發崩塌。鐵礦的開采方式主要采用鑿巖爆破，人為對采坑區域的擾動比較大，導致區域地下水過量超采，地下水位下降并影響土壤含水率，從而增加植被恢復的難度。

某鐵礦一采場的地形特點為南高北低，二采場地形特點為東南高西北低，上游來水流經采場，將影響礦山的正常生產，并產生嚴重的水土流失。在開采結束后，一采場底部標高615 m，形成的底坑面積0.07hm?，形成安全平臺、清掃平臺及運輸平臺共13個，平臺面積5.03hm?；二采場底部標高680m，形成的底坑面積0.03hm?，形成安全平臺和清掃平臺共4個，平臺面積0.27hm?。

2.2 排巖場

排巖場主要用于堆放剝離的廢石，廢石在堆放過程中需要占用大量的土地，這樣不僅破壞植被、擾動地表，而且還會改變原地貌，形成一種新的地貌形態，產生嚴重的水土流失。廢石堆積形成的松散堆積體，常呈非固結或半固結態，堆體與基底之間結合不良，在外部因素誘發下極易產生崩塌。廢石堆積物缺少植物生長所需的土壤肥力條件，植被很難自然生長，且廢石的堆放形成較陡的邊坡，如果不加以攔擋防護，很容易產生嚴重的水土流失。在設計排巖場時，應以滿足礦山廢石的堆放要求為原則，在不影響礦山正常生產的情況下，最大程度的減少廢巖的剝離量，充分提高廢巖的利用率，盡量減少排巖場的占地面積。某鐵礦在設計排巖場時，利用原有露天開采的采坑作為一排巖場，把運行初期2a內剝離的廢石直接排放在原采坑，這樣既減少了項目新征占地面積，又充分利用開采廢巖將采坑填平，有助于后期植被恢復，且與礦區周邊景觀相協調。礦山運行2a后，廢巖開始排于二排巖場。某鐵礦主要占地為林地，表土資源較為豐富，需要剝離大量的表土，設計時沒有指定表土場，充分利用一排巖場和二排巖場的合理倒運，減少表土的新征占地。項目建設期剝離的表土先臨時堆放在二排巖場2a，2a后再轉運到一排巖場。一排巖場堆放廢石2a后，剩余容積4.08萬m?，完全可以用來堆放運行期剝離的表土和臨時堆放在二排巖場的表土。利用原有采坑作為排巖場減少了排巖場的新征占地，且表土的合理調度也避免了表土堆放新征占地，減少了對周邊植被的破壞，從根本上減少了水土流失。

3 水土流失防治措施的布設

根據某鐵礦的實際現狀布設主要的水土流失防治措施： 對鐵礦開采過程中重點采取截洪排水和攔擋措施，對終期重點采取植被恢復措施。

3. 1 工程措施

3. 1.1 截洪排水措施

根據采場和排巖場的地形特點，上游來水會嚴重影響采場的采礦生產和排巖場的正常排巖，并產生嚴重的水土流失。因此，在采礦初期剝巖和排巖之前，在采場和排巖場邊緣修筑漿砌石截水溝，以攔截徑流，避免徑流沖刷加劇侵蝕。在設計截水溝時，根據集水面積、降雨強度等來設計截水溝的斷面尺寸。

3. 1.2 攔擋措施

根據水土保持防治原則中規定的“先攔后棄”的原則，廢石堆放前，需修建排巖場擋渣墻。排巖場應合理確定設計堆放角度，保證堆放角度小于安息角，以確保堆放安全，避免出現堆場坍塌或滑坡。根據計算的廢石堆放總量和排巖場面積，確定擋渣墻布設位置、長度、型式及斷面尺寸，并進行穩定計算。排巖場本身匯水面積不大，其上游及兩側匯水由截水溝截、排。設計在排巖場下游布設漿砌石擋渣墻，擋渣墻內布設排水管，可滿足排巖場攔擋要求，有效降低排巖場對下游影響，減少水土流失。

3. 2 植物措施

3. 2.1 平臺及邊坡綠化

采場和排巖場終期要進行植被恢復，對平臺及邊坡進行全面均勻覆土，覆土整平后，栽植灌木、藤本植物及撒播草籽，實行“草木結合”、“高矮搭配”、“長短結合”，對植物群落結構進行合理配置和優化布局。樹種和草籽以適合礦區生長的鄉土種類為主，樹種選用胡枝子，藤本植物選用五葉地錦、三葉地錦，草種選用沙打旺。某鐵礦采場和排巖場最終形成較大的裸露坡面，這些坡面極易風化，將為水力侵蝕和重力侵蝕提供物質補給，并且與周邊良好的植被狀況不相適應。為了防治侵蝕、營造良好的景觀和生態環境，在采場平臺內側栽植藤本植物。藤本植物具有吸附、纏繞、卷須或鉤刺等攀緣特性，同時又具有適應性強、生長快的特點，在惡劣的立地條件下能迅速形成景觀，是邊坡生態恢復的重要植物材料。采用五葉地錦與三葉地錦兩種藤本植物搭配種植恢復斜坡植被。三葉地錦附著力極高，設計在巖體平臺上距離斜坡50 cm 處挖坑栽植1 行，向坡上方攀爬； 五葉地錦相對附著力不強，但生長迅速，設計向坡下方生長，在巖體平臺上距離外緣石埂50 cm 處挖坑栽植1行五葉地錦。由于開采平臺和排巖場頂部平臺水分及土壤條件有限，為了提高成活率，采用容器苗栽植胡枝子。容器苗的根系在容器內形成，在出圃、運輸、造林過程中，根系得到容器保護，造林成活率高，栽植后根系恢復生長快，沒有裸根苗的短期停滯生長現象，有利于苗木初期生長。沙打旺具有耐寒、耐旱、耐貧瘠和耐鹽堿的特點，是改良荒山和固沙的優良牧草。

4 結語

某鐵礦在開采過程中，通過合理安排開采、充分利用原采坑排巖、合理調度表土等措施減少新征占地，對斜坡的防護采取具有針對性較強且防治效果突出的藤本植物的措施，以期能達到治理水土流失的目的。