大海則煤礦建設水土流失預測及水土保護方案探析

趙小虎

大海則煤礦建設水土流失預測及水土保護方案探析

趙小虎

（陜西省合陽縣水土保持工作站，陜西合陽715399）

大海則煤礦為新建大型煤炭工程，工程建設必將對當地水土資源造成一定破壞。采用數字模型法、類比分析法和資料調查法相結合的方法進行預測，結果認為:工程建設可能造成水土流失量為3.02萬t，新增水土流失量為1.2萬t，提出工業廠區內外都要采取工程、植物和臨時防護具體措施，可大大降低工程建設帶來的水土流失危害，履行治理水土流失的法定義務。

煤礦建設；水土流失；水土保持；防治方案

1 概況

大海則煤礦位于陜西省合陽縣，系新建大型煤炭工程，面積為277.95 km2；礦井設計生產能力15.00 Mt/a，并配套建設年生產能力為15.00 Mt/a的選煤廠。工程建設內容包括工業場地（含礦井工業場地和選煤廠工業場地）、場外道路（進場道路、材料運輸道路、選煤廠道路、排矸道路），總占地面積159.74 hm2。區內土壤類型以風沙土和潮土為主，風沙土結構松散，土粒維持性差，植被類型屬干旱草原植被，以沙生灌草植被為主，林草覆蓋率為25%。

2 水土流失預測

大海則煤礦建設必將對當地水土資源造成一定的破壞，其產生的水土流失量按施工準備期、施工期、自然恢復期三個時段進行預測。建設期為72個月；自然恢復期根據項目區的自然條件，按3年計。

2．1調查、預測方法

主要采取數學模型法、類比分析法和資料調查法相結合的方法進行調查及預測。擾動原地貌、損壞土地和植被面積的預測方法，依據主體工程設計文件，以主體工程的征用、占用地資料為準，結合現場調查結果確定。棄土、棄渣量預測，通過查閱本工程設計技術資料及綜合分析，結合實地查勘，推算出棄土、棄石、棄渣量。水土流失量可按下式計算：

新增水土流失量可按下式計算：

式中：W為水土流失量，t；△W為新增水土流失量，t；i為預測單元，1，2，3，……，n；k為預測時段，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/km2·a；△Mik為不同單元各時段新增土壤侵蝕模數，t/km2·a；Mi0為擾動前不同預測單元土壤侵蝕模數，t/km2·a；Tik為預測時段，a。

預測內容包括：項目建設新增水土流失對土地資源的破壞和影響，項目建設對周邊生態環境的影響等。

2.2 水土流失預測成果

大海則煤礦建設期水土流失面積按擾動土地面積計算，自然恢復期水土流失面積在扣除因建筑物占壓、硬化的面積后，按實際的裸露面積計算。通過對工程施工期（含施工準備期）水土流失因素分析，確定建設期各施工區在建設過程中引發水土流失總面積159.74 hm2；自然恢復期，除井巷掘進外，地面其它建設工程全部完工，工業場區大部分地段被廠房和各種設施覆蓋或硬化，不產生水土流失；只有植物措施恢復區由于植被尚未完全恢復仍存在一定的水土流失，其植被可綠化面積為54.79 hm2。經過分析計算統計，大海則煤礦建設可能造成的地表擾動后水土流失量為30216.20 t，新增水土流失量為11119.92 t。各防治區區不同階段水土流失量見表1。

2.3 水土流失危害分析與評價

工業場地、場外道路等建設會占用、損壞地表植被，破壞其具有的水土保持功能，使土壤侵蝕模數增大，從而加重礦區水土流失，對礦區生態環境造成不良的影響。主要表現在：一是損壞水土保持設施，降低水土保持功能。工程建設與開采過程中將占用或影響土地，對原地表植被、土壤結構及其具有的水土保持功能構成破壞，降低原地表水土保持功能，使土壤養分流失、土地生產力下降。二是工程建設改變了原地面形態，土層松動變散，土壤結構發生變化。三是降低礦區生態環境質量。首先是疏干水的排放，加速了水循環中的排泄速度，使礦區地下水位降低，空氣濕度降低；其次是生產建設占地、沉陷區的形成直接影響周邊范圍內的植被生長；第三是礦區人口數量的增加，對礦區內具有水土保持功能的林草地干擾強度增大。

3 水土流失防治措施

3.1 水土流失防治目標

大海則煤礦水土流失防治一是對項目建設區新增水土流失的防治，二還要兼顧項目區原有水土流失的治理。通過工程措施、植物措施和臨時措施，使項目區原有水土流失得到基本治理；擾動土地整治率、水土流失總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、林草植被恢復率、林草覆蓋率等6項指標，必須達到國家規定的量化標準。

3.2 工業場區防治措施

3.2.1 工程措施

在礦井工業場區西側及南側開挖邊坡設置了M7.5漿砌石護坡，護坡長度410 m、護砌厚度0.3 m，可有效防止坡面徑流沖刷。為了防止場地內澇，根據地形沿場內道路兩側及開挖坡腳設置排水溝，排水溝采用M7.5漿砌片石矩形斷面，斷面0.5 m×0.5 m，平均砌厚0.3 m。設置長度3000 m，其中礦井工業場地內設置排水溝1830 m，選煤廠工業場地內設置排水溝1170 m。項目區多以北風和西北風為主，沙障與主風向垂直布設，采用柴草、活性沙生植物（沙蒿）的枝莖或其他材料，沙障在地面呈方格狀（網絡狀）分布，沙障間距1 m× 1 m。將柴草、活性沙生植物的枝莖按0.7 m～1.0 m切好，順設計沙障施工網格線均勻放置在線上，草的方向與施工線正交。用腳在柴草或活性沙生植物的枝莖中部用力踩壓，柴草進入沙內0.15 m～0.20 m，露出地面0.2 m～0.3 m，用手扶正，基部培沙。本項目區共設置沙障11.59 km，其中礦井工業場地沙障5.75 km，選煤廠工業場地沙障5.84 km。

表1 各防治分區不同階段水土流失量匯總表

3.2.2 植物措施

工業場地植物措施防治面積為6.33 hm2，綠化率僅占工業場地全部面積14.9%。按礦井場區綠化要求，場區綠化率不應小于20%。按工業場地面積核算，場區綠化應保證在9.1 hm2。可增大工業場地綠化面積的主要區域為圍墻內外防護林帶，圍墻周圍以根深葉茂的喬木為主，以起到擋風防塵，隔音美化的效果，喬木選擇新疆楊、圓柏，灌木選用紫薇、紫穗槐、榆葉梅。

3.2.3 臨時防護措施

在臨時堆料場及容易發生水土流失的施工地段應設土工布圍欄。布寬2.5 m，每2 m設置規格為5 cm×5 cm、高2 m的木樁固定土工布，立桿埋土深度為30 cm，每50 cm搭設鐵絲固定，圍欄底部的土工布預留15 cm壓在泥土下。圍欄的作用是防止風蝕揚塵，攔截泥沙，使雨水通過。在各施工點應懸掛醒目標志，提醒施工人員注意安全和水土保持、環境保護。需臨時土工布圍欄3750 m2。工程施工期間，為有效控制施工作業在指定區域內進行，在施工作業區四周設置彩鋼板進行防護。具體做法：彩鋼板高1.5 m，寬2.0 m。彩鋼板接口處采用鉚釘固定在2 cm×2 cm、高2 m的木樁上，木樁埋入地下30 cm。需彩鋼板擋護2700 m。對因工業場地開挖平整產生的梯級裸露邊坡采用防塵網臨時苫蓋。防塵網采用編織塑料網，編織網寬3 m，長5 m，編織網四周采用鋼釬固定，鋼釬插入地下10 cm。可有效減少施工初期裸露邊坡產生的水土流失量。需防塵網苫蓋面積3600 m2。

場區的雨水及施工廢水采用排水溝排泄。排水溝沿施工道路兩側布設，明溝坡降不小于3‰。排水溝采用人工修筑，斷面為梯形，底寬0.4 m，高0.4 m，邊坡比為1∶1，采用土工布鋪設。施工結束后，回收土工布，填筑排水溝。共需開挖臨時排水溝溝長約4800 m。

工業場地臨時防護措施工程量見表2。

3.3 場外道路防治措施

3.3.1 工程措施

在道路區設置了漿砌石護坡工程，防護面積5000 m2。根據水土保持方案優化為漿砌石拱券植草護坡。漿砌石拱券砌筑厚度0.3 m，并預留縱、橫向伸縮縫，間距和縫寬分別為12 m、10 m和2 cm、2 cm；拱券內回填表土后植草，草種選用披堿草或結縷草，播種量為30 kg/hm2，需M7.5漿砌石拱券160 m3。在進場道路兩側相應位置設置排水溝，將雨水引至道路外低洼地散排，根據地形沿道路設置了28700 m的排水溝，排水溝采用底寬0.3 m，溝深0.3 m，坡比1∶1的梯形斷面，平均襯砌厚度0.3 m，采用漿砌片石砌筑。場外道路區除進場道路區已經設計有排水措施外，其它道路均無排水措施。本方案設計排水溝布設在道路一側，采用形式為生態排水溝。即在溝底及溝壁采用植物措施防護。此種措施可以減小投資的同時起到排除路面雨水、改善自然生態的目的。根據實際地形確定生態排水溝長度。在場外道路兩側裸露地表和沙丘邊坡搭設密集型的草方格沙障，然后進行造林。沙障與主風向垂直布設，采用柴草、活性沙生植物（沙蒿）的枝莖或其他材料，沙障在地面呈方格狀（網絡狀）分布，沙障間距1 m×1 m。將柴草、活性沙生植物的枝莖按0.7 m～1.0 m切好，順設計沙障施工網格線均勻放置在線上，草的方向與施工線正交。用腳在柴草或活性沙生植物的枝莖中部用力踩壓，柴草進入沙內0.15 m～0.20 m，露出地面0.2～0.3 m，用手扶正，基部培沙。本項目區共設置沙障249.28 km，土地整治12.76 hm2。

表2 工業場地臨時防護措施工程量表

3.3.2 植物措施

場外道路區由于無澆灌條件，植物應以旱生灌草為主。道路區兩側行道樹的植物防護措施以防風固土為目的。進場道路由于規格等級較高，道路兩側植物配置以喬灌草為主。穴植樟子松、紫穗槐，空地播種沙打旺。其他輔助道路兩側綠化以灌草為主。

3.3.3 臨時防護措施

施工期，道路建設將開挖土方，形成堆墊地貌或開挖地貌，產生不穩定坡角。臨時堆土位置選在道路區綠化區處，采用密目網苫蓋，裝土編織袋擋護。設計密目網22095 m2。裝土編織袋2296 m3。

Exploration Analysis on Prediction of Soil and Water Loss and Its Conservation Scheme in Dahaize Coal Mine

ZhaoXiaohu
（Water and soil Protection work station in HeyangCounty Weinan 715399,Shaanxi）

Dahaize coal mine is the newlarge-scale coal works,its construction will cause some damage for the local water and soil resources.Usingthe combination ofdigital model method,analogyanalysis method and data survey method,the results showthat the soil and water loss caused by the project construction is 30,200 t,the newsoil loss is 12,000 t,and it is pointed out that both the inside and the outside of the industrial area should be taken Engineering,plant and temporary protection of specific measures,can greatly reduce the harmcaused by soil erosion,tofulfill the legal obligations tocontrol soil erosion.

Coal mine construction；soil erosion；Soil and Water Conservation and control measures

S157

B

1673-9000（2017）02-0154-03

2016-12-01

趙小虎（1982-），男，陜西合陽人，工程師，主要從事水土保持項目建設與管理工作。