東溝礦土地復墾優(yōu)化設計方法研究

鄭建明

（吉林化工學院信息與控制工程學院 吉林市龍?zhí)秴^(qū) 132022）

引言

礦山開采對于環(huán)境的影響較大，從地表表征來看，露天開采直接對地形地貌造成巨大破壞，開采范圍內原始地貌完全被破壞，而且開采結束后的臺階后期還存在崩塌、滑坡、泥石流等地質災害。而對于地下開采，如果采用充填法開采，對地表的破壞較小，特別是開采深度較大時，幾乎不會對地表造成影響；采用空場法開采時，采空區(qū)又不進行充填時，勢必對地表造成影響，一般情況下會產生巖石移動，開采礦體厚度較大時還可能造成塌陷。采用崩落法開采時，就一定會造成地表塌陷，其對地貌的破壞性不亞于露天開采。

礦山開采造成的地表破壞如何進行有效復墾，學者們進行了各種研究，但沒有統(tǒng)一的放之四海皆準的方案。

東溝礦為露天轉地下開采，復墾難度較大，本課題重點研究如何對其進行復墾以及各階段如何有效銜接。

1 礦山現(xiàn)狀

東溝礦共三個礦組，1礦組地表露天采坑深部已形成部分崩塌區(qū)，目前崩塌區(qū)東西長約85m，南北長約115m，深度約37m。井下現(xiàn)有626m、578m、518m、458m和398m共5個中段，其中626m中段廢棄。

在2c號勘探線附近、巖移界線25m以外下設置有明豎井，該豎井為罐籠井。現(xiàn)有豎井井口為677.87m，井底標高458m，井深233.87m（含14m井底水窩），井凈斷面直徑φ5.0m，該豎井做為提升井，提升礦石及廢石、人員、材料和設備，并兼作為入風井及安全出口。

盲斜井位于458m中段內、2a號勘探線附近、巖石移動界線20m外，傾角25°，井口標高458m，井底標高398m，高度60m，井筒凈斷面為9.27m2。

在1號勘探線東北側、巖移界線外約20m設有風井1條，井筒直徑φ3.5m。

2、3礦組已閉坑。

2 開發(fā)方案簡述

設計為地下開采，開采標高為770m至50m標高，經過儲量核實并備案的2號礦體。根據(jù)原采礦許可證生產規(guī)模、礦床賦存條件和開采技術條件，礦山建設規(guī)模為19×104t/a，礦山服務年限為3.7年，最終產品為鐵礦石。開采方式為地下開采，采礦方法為無底柱分段崩落法。

礦床采用豎井+盲斜井開拓，中段選用CJY3/6G型3t電機車，牽引0.7m3翻斗礦車運輸?shù)V巖石，機械抽出式通風，對角式通風系統(tǒng)。

礦山目前已形成完整的開拓運輸系統(tǒng)，在礦區(qū)南側有一提升豎井，井筒凈斷面φ5m，該井用于提升礦巖、人員、材料和設備等，兼做入風井和安全出口。采用2JK-2.5×1.2/20E雙筒提升機提升，配套電機功率220kW。在礦區(qū)北側有一回風豎井，井筒斷面φ3.5m，井底標高333m，井深390.658m。

在458m中段內、2a號勘探線附近、巖石移動界線20m外設一條盲斜井，用于提升人員（乘坐XRC-10/6型人車）、礦巖、材料和設備等，兼做安全出口及入風井，該斜井內設踏步及扶手。井筒傾角25°，井口標高458m，井底標高398m，高度60m，井筒凈斷面為9.27m2。斜井上口與458m中段采用甩車場連接，底部采用平車場與398m中段連接。在398m中段內、2號勘探線附近、巖石移動界線20m外設一條盲斜井，用于提升人員（乘坐XRC-10/6型人車）、礦巖，井內設踏步及扶手。井筒傾角25°，井口標高398m，井底標高338m，高度60m，井筒凈斷面為9.27m2。盲斜井上口與398m中段采用甩車場連接，底部采用平車場與338m中段連接。

設有458m、398m和338m中段，段高60m，其中458m現(xiàn)為回風中段。中段選用CJY3/6G型3t電機車，牽引0.7m3翻斗礦車運輸?shù)V巖石。

利舊458m排水泵站，并在338m中段底車場附近增設排水泵站。338m中段積水排至458m中段，再由458m水泵排至地表高位水池。一段排水選用D155-30×5型水泵3臺，二段排水選用D155-30×9型水泵3臺。

利舊現(xiàn)有風井，風井內設梯子間和照明，該井用于回風，兼做安全出口。采用機械通風，對角式通風系統(tǒng)，抽出式通風方式。礦井需風量35.23m3/s，利舊現(xiàn)有4-72№20B型通風機，電機功率90kW。

目前礦山產出廢石均堆放于露天采坑內，生產期內，預計每年仍將產生3.8萬t廢石，預計生產期3.7年內，固體廢棄物堆放量為6.83×104m3，除一部分用于道路修建、井筒封閉外，其余可全部堆存于露天坑。

3 土地利用現(xiàn)狀

東溝礦礦區(qū)總面積為47.62hm2，其中旱地1.74hm2，占礦區(qū)總面積的3.65%；有林地面積為28.6hm2，占礦區(qū)總面積的60.05%；灌木林地0.97hm2，占礦區(qū)總面積的2.04%；其他林地1.07hm2，占礦區(qū)總面積的2.25%；其他草地0.28hm2，占礦區(qū)總面積的0.59%；村莊0.26hm2，占礦區(qū)總面積的0.55%；采礦用地14.7hm2，占礦區(qū)總面積的30.87%。

4 土地損毀與評估

4.1 土地損毀環(huán)節(jié)和時序

在生產過程中本項目對土地造成的損毀可分為直接損毀和間接損毀兩種。直接損毀主要發(fā)生在基建期，其表現(xiàn)形式為土地直接占用，地面大規(guī)模碾壓，地表形態(tài)和功能發(fā)生根本改變，如工業(yè)廣場等，由于本項目屬于正在生產礦井，基建期已過，所以該直接損毀范圍可以通過現(xiàn)場勘測對其進行確定。

間接損毀主要發(fā)生在生產期，其表現(xiàn)形式主要為地表因井下開采發(fā)生移動變形，形成采空崩塌區(qū)。采空崩塌對土地的損毀是隨著采礦工作面的推進而逐漸發(fā)生的，因而在時間上是一個動態(tài)的過程，在空間上也有一定的影響范圍。當開采活動停止后，上覆巖石和地表的移動、變形、沉陷和損毀亦將在一定時間逐漸終止于一定范圍之內。所以礦區(qū)生產建設對土地的損毀方式主要為壓占、挖損及崩塌。

由于東溝鐵礦建成的年代已久，各種基礎設施已經十分完善。依據(jù)相關設計，所產出的礦石隨采隨賣，礦石場、辦公區(qū)等設施均能夠滿足將來生產的要求。但采礦工藝將繼續(xù)產生廢石，礦石場的破壞面積將會有所增加。同時隨著地下開采的進行，會致使地面產生崩塌面積及伴生地裂縫增加。

土地破壞方式主要表現(xiàn)方式為：挖損、壓占和崩塌。其中，辦公區(qū)、工業(yè)場地為壓占破壞；露天采場（崩塌區(qū)外）為挖損；崩塌區(qū)將會產生崩塌破壞。

4.2 已損毀各類土地現(xiàn)狀

通過對項目區(qū)范圍實地調查發(fā)現(xiàn)，東溝鐵礦土地復墾項目區(qū)內已破壞土地集中在2個區(qū)域。1個區(qū)域為1礦組的開采、辦公區(qū)，包括1條截洪溝、2個井口、1個露天采坑（含崩塌區(qū)）、相應的辦公區(qū)、道路以及工業(yè)場地，破壞方式為挖損、壓占、崩塌，損毀面積共7.94hm2，其中采礦用地5.7hm2，有林地2.24hm2，破壞方式為挖損、壓占和崩塌。；2區(qū)為2、3礦組的開采區(qū)包括1個露天采坑、道路，破壞方式為挖損、壓占，損毀面積共3.77hm2（其中露天采坑3.63hm2，礦山道路0.14hm2），其中采礦用地2.39hm2，有林地 1.3hm2，其他林地 0.03hm2，旱地 0.05hm2，破壞方式為挖損和壓占。

5 土地復墾設計

本次土地復墾，將復墾責任面積12.19hm2土地進行復墾，其中0.54hm2責任面積復墾為有林地；11.65hm2責任面積復墾為其他草地。

（1）辦公區(qū)及工業(yè)場地復墾設計

復墾面積：0.54hm2；復墾方向：有林地和其它草地；

復墾工藝：

①拆除地面建筑物和清除地表硬質層，并將所產生的建筑垃圾運至露天采坑。共拆除地面建筑物約2100m3；清除地表硬質層0.2m，清除量為1080m3；

②土地平整，把設計地面線以上的土一次挖去，起高墊低，平整面積0.54hm2；

③土地翻耕或覆土，翻耕深度30cm，翻耕面積0.54hm2；

④種植綠肥和落葉松，草種為紫花苜蓿，技術指標為20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面積0.5hm2；樹種選擇落葉松（2年生，一級苗，苗高1m），造林密度為行距2m，株距2m，穴徑×穴深=30cm×60cm，栽植面積0.54hm2，共 1350 株。

土地平整、翻耕剖面圖見圖1。

（2）1區(qū)露天采坑、崩塌區(qū)

復墾面積：7.74hm2；復墾方向：其他草地；

復墾工藝：

①土地平整，采用推土機及人工把設計地面線以上的土一次挖去，起高墊低，平整面積7.74hm2；

②客土覆土，覆土面積7.74hm2，覆土厚度為0.3m，覆土量23220m3；

圖1 工業(yè)廣場區(qū)復墾剖面圖（示意）

③種植綠肥，草種為紫花苜蓿，技術指標為20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面積7.74hm2。

④在邊坡角處按20cm的間距種植當?shù)剡m宜生長的爬山虎，使其沿立面向上生長，以便使坡面形成一定密度的植被，需種植爬山虎的邊坡長度494m，共2470株。

（3）2區(qū)露天采坑

復墾面積：3.63hm2；復墾方向：其他草地；

復墾工藝：

①土地平整，采用推土機及人工把設計地面線以上的土一次挖去，起高墊低，平整面積3.77hm2；

②客土覆土，覆土面積3.63hm2，覆土厚度為0.3m，覆土量10890m3；

③種植綠肥，草種為紫花苜蓿，技術指標為20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面積3.63hm2。

④在露天采坑邊坡角處按20cm的間距種植當?shù)剡m宜生長的爬山虎，使其沿立面向上生長，以便使坡面形成一定密度的植被，需種植爬山虎的邊坡長度690m，共3450株。

（4）道路

復墾面積：0.28hm2；復墾方向：其他草地；

復墾工藝：

①土地平整，采用推土機及人工把設計地面線以上的土一次挖去，起高墊低，平整面積0.28hm2；

②客土覆土，覆土面積0.28hm2，覆土厚度為0.3m，覆土量840m3；

③種植綠肥，草種為紫花苜蓿，技術指標為20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面積0.28hm2。

各區(qū)所覆表土來源于板石礦業(yè)有限責任公司其它工程，運距約為3.0～4.0km。

6 結論

土地復墾區(qū)及復墾責任范圍為12.19hm2，復墾根據(jù)土地適宜性評價，損毀區(qū)復墾為有林地面積0.54hm2，復墾為其他草地11.65hm2，復墾率100%。