河曲露天煤礦排土場復墾模式

呂貴龍，張 翰，高 瑜

（山西煤炭進出口集團河曲舊縣露天煤業有限公司，山西河曲 036500）

我國一直以來都十分重視土地復墾工作，為保護土地資源及自然環境，我國早在1989 年就頒布了《土地復墾規定》，該規定要求若礦產開采等建設活動破壞了當地土地環境，從事活動的企業和個人必須按要求實現土地復墾，做到“誰破壞，誰復墾”[1]。2005 年頒布的《礦山生態環境保護與污染防治技術政策》也進一步對廢棄地復墾工作提出了要求[2]。而露天煤礦的大量開采，使土地資源被污染破壞。目前，作為礦區開采廢棄物的主要安置場所，露天礦排土場面積占據礦山用地整體的50%以上，因此排土場的復墾對生態環境保護具有重要意義。

1 礦山概況

河曲露天煤礦排土場，地處黃土高原，西鄰黃河，在地形變化上，整體趨勢為北高南低、東高西低，露天煤礦排土場的最高點達到海拔1 056.70 m，最低點則在溝底，海拔847.30 m，屬于中低山區。排土場在地質構造上為單斜構造，地層走向NNE-NE，傾向NW，地層產狀平緩，傾角1°～2°，層埋藏較淺[3]。原地貌土壤侵蝕模數為8 065 t/（km2·a），水土流失類型主要為水力侵蝕，屬極強烈土壤侵蝕，位于國家級水土流失重點治理區——黃河多沙粗沙國家級水土流失重點治理區。

在露天礦開采工程中，因排土場占壓的土地面積甚至遠超于挖損破壞的土地面積，尤其是外排土場其面積約等于1.5～2.5 倍的損破壞土地面積[3]。排土場一般暴露于露天狀態下，如果不采取相應的措施會對周邊大氣、水體、土壤等造成污染，并且還會加大滑坡、泥石流等自然災害發生的可能性，故必須采取相應措施對排土場進行治理及復墾。

2 排土場復墾治理

2.1 復墾目標

1）將排土場盡最大可能復墾后轉化為可利用的土地，在自然條件及土地類型允許前提下，復墾為農業用地[4]。

2）復墾時不發生二次污染，避免發生水土流失的情況，保證河曲露天礦排土場的邊坡穩定[5]。

3）復墾措施需經濟合理，并在排土場復墾后取得良好的效益等。

2.2 復墾具體措施

一號外排土場和二號外排土場布設漿砌石擋墻、縱向及橫向排水溝，邊坡植被恢復，臺階平臺及最終平臺的全面整地、復墾；由于四號外排土場為邊幫外排土場，因此考慮其與內排土場結合防護，不布設漿砌石擋墻，僅布設縱向及橫向排水溝，邊坡植被恢復，臺階平臺及最終平臺進行全面整地后復墾；三號外排土場為邊幫外排土場，在左側可與內排土場進行結合防護，不布設漿砌石擋墻，但北側溝道中需布設漿砌石擋墻，因此在三號外排土場北側溝道布設漿砌石擋土墻，同時布設縱向及橫向排水溝，邊坡植被恢復，臺階及最終平臺全面整地、復墾。排水溝斷面采用矩形0.4 m×0.4 m，采用M7.5 漿砌石砌筑，砌石厚0.3 m。排土場坡面松散極易造成水土流失，因將補充坡面植被恢復，采用灌、草混交方式進行植被恢復，綠化灌木選用紫穗槐，株行距為1.0 m×1.5 m，同時行間播撒披堿草。采掘場邊坡綠化技術指標表見表1。

表1 采掘場邊坡綠化技術指標表

2.2.1 工程技術措施

1）排土場基底構筑工藝。首先將排土場基底構建形成“疏水型”的基底，確保排土場基底地面排水通暢。在排土場巖土排棄最初，采取下列措施增加排土場的整體穩定性：①外排土場基底多為黃土狀粉土，為保證基底排水通暢，需在重要區域對外排土場基底黃土進行剝離清除；②為提高外排土場基底的排水能力，在排土場溝壑地區，需用高鈣、低鈉難風化的石塊進行填充。

2）排土場主體構筑工藝。排土場主體工藝采取扇形推進，多點同時排棄外：①在排棄過程中采取巖石土混合排棄的工藝，細顆粒的黃土填充到巖石塊體的縫隙中，增加排土容量，并在排土場地表覆蓋2 m 的黃土；②逐層堆墊、逐層壓實，減輕后期的非均勻沉降；③接近運輸裝車的部位，亦排棄難風化、粗粒級的巖石；④做好排土場四周的防排水工作，防止過多的水分在排土場主體排棄過程中浸入。

3）排土場邊坡構筑工藝。①排土場臺階邊緣修建擋水墻，防止平臺徑流匯入邊坡，杜絕切溝和沖溝的發生；②坡腳堆放大石塊，攔截坡面下移泥沙，保護坡腳排水溝系；③邊坡表面黃土巖石石混排后立即種植植物。

4）排土場水溝構筑工藝。排土場初始時有著嚴重的非均勻性沉降，所以短期內不能修建硬化渠系。根據排土場在礦區位置、影響程度、松散體穩定程度，設置永久性硬化骨干排水渠系和臨時性非硬化排水渠系。前者主要利用硬化、碾壓、穩定不變的路面和區段修筑漿砌溝、鐵絲石筐，排泄大暴雨時的地表徑流，后者主要采用易修復的非剛性材料修筑土渠、石礫溝、寬淺干砌渠、土袋等，排泄大暴雨時局部的地面徑流。后者排出的徑流水可導入前者中。

5）表土堆存及管理。排土場初期，表土需堆放在臨時儲土場，堆存期間進行臨時管護措施，修筑臨時排水溝、用裝土袋做圍堰，保證其不被雨水大量沖涮流失，并且保證其肥力。

2.2.2 生物和化學措施

1）土壤改良與培肥措施。該項目地處黃土高原區，雖土源豐富，但是自然條件差，土壤貧瘠，土壤有機質含量低，缺乏必要的營養元素和有機質，需采取一系列的措施進行土壤改良與培肥。①施無機肥料：根據河曲露天礦的現狀，通過使用無機肥料來增加土壤中養分，促使植物良好的生長，改良土壤的結構；②綠肥法：綠肥是改善復墾土壤，增加有機物質含量和氮磷鉀等營養元素的最有效方法。在復墾的前幾年內植多1 年生豆科草本植物，然后將這些植物通過壓青、秸稈還田、過腹還田等多種方式復田，在土壤微生物作用下，除釋放大量養分外，還可以轉化成腐殖質，其根系腐爛后也有膠結和團聚作用，可以有效改善土壤理化性質[6]。主選的植物種類為沙打旺、紫花苜蓿等豆科植物。

2）植被重建措施。項目區生態系統重建的首要任務是篩選當地先鋒植物，以便以最快的速度重建一個質量更高地人工生態系統。根據項目所在地的自然條件以及排土場復墾重建的目標，選擇的植物需具備下列特點：①需對燒傷、粉塵污染、病蟲害等不良因素具有一定的抵抗能力，同時對瘠薄、風害、干旱、凍害、鹽堿等不良因素具有較強的忍耐能力[7]；②生活力強，有固氮能力，能形成穩定的植被群落；③容易種植栽培，高成活率，育苗方法簡易；④有良好的的水土保持作用，能減少地表徑流、使土壤穩固、保持水源、防止泥沙流失。依據上述選取條件，該項目區選取植被有喬木：油松、刺槐；灌木：檸條、沙棘、紫穗槐；牧草：沙打旺、紫花苜蓿。

3）根據項目區的自然條件，種植主要選取直播和移栽技術。①直播技術：將牧草及農作物采用直播的方式種植在礦區復墾的土地上；②移栽技術：選取的喬木和灌木采用植苗技術，苗木選購后需要快速假植起來，待栽種時挖取，栽中時幼苗根部要包裹上泥漿來增加根部土壤水分，栽中時要除去樹苗周圍的雜草，以免與樹木爭奪水分[8]。

3 排土場復墾效益

1）河曲露天煤礦在采礦之處就堅持以“邊開采，邊恢復”為原則，重視排土造田，甚至不惜增加外運剝離費用，選擇4 處遠離井田的溝壑作為外排土場。經過填溝造地，極大地改善了當地溝壑縱橫的面貌，并在坡面種植喬木和灌木等固坡植物，效果十分顯著，特別是水土流失得到了有效控制，保持水土的能力顯著提升，讓鹽漬化的現象逐漸減少，形成這一能力的主要原因是因為植物的根系發達，對于土壤具備固定的能力，同時在樹干的阻擋下，水土流失問題得到了有效控制。

2）排土場復墾后，苗木得到了茁壯成長，經過植被的光合作用能夠對二氧化碳進行吸收，同時釋放大量的氧氣，二氧化碳的吸收量是氧氣釋放量的1.4 倍，所以這是很好的天然氧氣庫，大量的林木還能夠發揮除塵作用。

3）河曲露天礦排土場復墾實施過程促進了當地勞動力的就業，復墾后不僅原來分散坡地變為適宜機械種植的大塊平地，增加農業用地2.1 km2，大大提高了農民勞動效率和土地生產率，增加了農民的收入。改善了土地利用率，促進了生態良性循環。

4 結語

河曲露天煤礦排土場復墾過程中，將大塊巖石及矸石排棄在排土場最下面，然后在排土場最上層覆蓋不低于1 m 的黃土，這樣做的目的是為了在進行復墾工作時，不需要刻意的對土壤進行改良，大大降低了復墾成本，同時排土場的復墾速度也得到了顯著提升。大片平臺用地的出現不僅能夠種植大量樹木的種植達到綠化除塵增氧的效果，還能用來種植農作物增加經濟效益和社會效益，從而實現河曲露天煤礦排土場復墾的目標。