若羌縣陽光煤礦改擴建工程水土保持措施技術研究

雷雅菡

(新疆維吾爾自治區水土保持生態環境監測總站，新疆 烏魯木齊 830000)

若羌縣處于南疆嚴重缺煤地區，隨著縣域經濟的快速發展，對煤炭需求量呈逐年上升趨勢，特別是冬季取暖民生用煤短缺，現階段縣域內年需求量約260萬t。目前縣域內僅有陽光煤礦年產6萬t露天礦一處，每年需到600km以外的輪臺縣、庫爾勒市和其他地區調運煤炭，由于冬季存在大雪封路，外部煤炭難以調入區內，造成區內煤炭供給問題嚴重。陽光露天煤礦資源儲量相對豐富，總資源量6969.49萬t，煤質優良，主要為氣煤，少量為長焰煤類，可作為動力用煤及民用煤。為充分發揮本礦的地理區域優勢和煤炭資源優勢，實施優勢資源轉換戰略[1,2]，必須加快若羌縣陽光露天煤礦的開發工作，緩解若羌縣地方工業及民用煤供給緊張的問題。因此，擬實施90萬t·a-1改擴建工程露天開采，由6萬t·a-1擴建至90萬t·a-1。

1 工程概況

若羌縣陽光煤礦位于若羌縣城東南120km處，行政區劃屬新疆巴州若羌縣管轄。面積1.96km2，礦田開采境界內地質資源儲量6969.49萬t，工業資源儲量6198.19萬t，可采儲量4595萬t，儲量備用系數1.1。陽光煤礦為新疆若羌縣陽光礦區總體規劃中的唯一礦，生產能力為90萬t·a-1。設計將現狀開采區域及煤層埋藏較淺的東區劃分為首采區，其他區域劃分為二采區。分區煤巖量見表1。

改擴建工程包括采掘場、排土場、工業場地(原場址新建工業場地)、加油站及油庫(原庫區擴增)、道路工程(利用原有進行改建)、水源地及供水管線(新建管線)。項目區工程布置見圖1。

表1 分采區煤巖量表

圖1 項目區工程影像示意圖

2 防治范圍及防治分區

工程水土流失防治責任范圍為煤礦工程的永久征占地和臨時用地之和，共計193.59hm2。項目區地貌類型區為阿爾金山脈山間盆地高山區一個區，海拔高程一般在4420～6062m。工程水土流失防治區劃分為采掘場、排土場、工業場地、選煤廠、加油站及油庫、道路工程及供排水管線7個防治區。各防治區面積詳見表2。

表2 水土流失防治區劃分結果表

3 水土流失防治標準

本項目的水土流失防治執行等級為《生產建設項目水土流失防治標準》(GB/T 50434-2018)北方風沙區建設類一級防治標準[3]。結合本工程的特點和工程所在區域的自然環境狀況，對本水土保持方案的計劃和實施的6項防治標準做出適當修正，修正后具體目標如下。

3.1 水土流失治理度

按照北方風沙區水土流失一級防治標準規定值85%執行。

3.2 土壤流失控制比

按照北方風沙區水土流失一級防治標準規定，本項目土壤流失控制比應達到0.80，該標準以中度侵蝕區域為基準，本項目區土壤侵蝕強度以輕度風力侵蝕為主兼有微度水力侵蝕，因此按照相關規定調整為1.0。

3.3 渣土防護率

按照北方風沙區水土流失一級防治標準規定，項目區渣土防護率應達到87%。

3.4 表土保護率

根據《生產建設項目水土流失防治標準》(GB/T 50434-2018)，北方風沙區水土流失一級防治標準對表土保護率不做要求。

3.5 林草植被恢復率和林草覆蓋率

根據咨詢建設單位并結合現場調查，本項目區位于高山區，區域內土壤質地極差，不利于植被生長，同時考慮到項目區水資源貧乏，對本項目林草植被恢復率和覆蓋率不做要求。

4 水土保持防治措施

4.1 采掘場防治區

采掘場建設期已有占地面積13.0hm2，本次方案施工期外擴至41.0hm2。采掘場的特點是開采面積大、動態擾動且時間長。首采區采掘場南側為排土場，攔截部分來自北側山體的匯水。所以，只需修筑在采掘場首采區的北側設置圍梗，攔截少量匯水，無需修建排水溝。在采掘場北側地表境界外修建土質圍梗，圍埂長800m，土方量2000m3。對采掘場出溝道路以及剝離擾動區域灑水降塵，建設期灑水量27000m3。采掘場圍梗斷面見圖2。

圖2 采掘場圍梗斷面示意圖

4.2 排土場防治區

建設期排土場將堆放采掘場排土495萬m3，排土場占地為溝谷地形，排土場已定型，故占地面積94hm2；排土場采取“先擋后棄”方式，固定邊坡和固定平臺邊緣修筑1100m擋渣壩，有效防止石方滾落，攔渣壩利用剝離土石修建，為土質結構，土方量8800m3，攔渣壩斷面見圖4；排土場在形成一級臺階后，環繞排土場的臺階邊緣處設置一道土質圍埂防護，圍埂軸線方向平行于場地邊緣。平臺堆土經壓實后即可壘砌圍埂。圍埂采用土質，斷面為梯形結構，高度為0.3m，頂寬0.5m，外邊坡為1∶1.5。圍埂填筑土方采用采掘場前期剝離的巖土剝離物，建設期排土場東側修筑圍埂490m/142m3，排土場西側修筑圍埂726m/211m3，共修筑圍埂1216m/353m3；在排土場外設置排水溝，排水溝的長度約為4000m，排水溝采用梯形斷面，底寬0.6m，溝深0.8m，頂寬1.1m，起到擋水和導流的作用，用排水溝把融雪水引至東西兩側的自然沖溝內，排水溝斷面見圖3；排土場平臺設灑水36000m3防護措施。

圖3 排水溝斷面示意圖

圖4 攔渣壩斷面示意圖

4.3 工業場地防治區

工業場地總占地面積6.12hm2，利用現有工業場地臺地進行擴建，原有場地地面設施全部拆除新建。工業場地區包括廠前區、機修倉庫區。工業場地內設2處臨時堆場，臨時堆放購置的種植綠化區表土(黑鈣土)和施工砂石等物料。工業場地施工將利用已有場地范圍新建相關設施，并對場地周邊空地實施了綠化，并實施了節水灌溉措施；對場地進行場地平整工作，土地平整0.2hm2。綠化區種植取土采取外購方式，以種植灌木及播撒草籽為主，回填表土1000m3，栽植灌木890株，撒播種草0.20hm2。在工業場地西北側設置排水明溝387m疏導匯水。場地四周設彩鋼板600m。臨時堆放表土表面采用6000m2密目防塵網苫蓋，工業場地施工過程中采取灑水降塵，灑水量7074m3。

4.4 道路工程防治區

道路工程均利用已有工程道路系統，對已有道路進行修復及平整作業，道路系統包括運煤道路、進場道路和貨運道路、礦山道路等，合計占地面積30.68hm2。道路工程施工過程中，對道路工程一側設排水溝，場外道路排水溝長18000m，排水溝采用梯形斷面，底寬0.3m，溝深0.4m，頂寬0.8m。并對施工道路段定期灑水，建設期灑水量27612m3。道路兩側設置限行樁18km，控制車輛行駛路線，臨時堆放土表面采用3000m2密目防塵網苫蓋。

4.5 選煤廠防治區

項目區將新增1條選煤廠生產線，在施工過程中對場地進行場地平整工作，施工結束土地平整0.24hm2后對選煤廠圍墻內的空地進行礫石壓蓋，壓蓋240m3。礫石壓蓋用料來自采掘場開挖巖層碎石，經破碎站破碎后運至選煤廠場地。建設期灑水量2100m3。施工過程對臨時堆放的土石方采用密目防塵網苫蓋400m2。

4.6 油庫及加油站防治區

項目區將對已有的油庫及加油站進行擴容，在施工過程中對場地進行場地平整工作，施工結束土地平整0.11hm2后對油庫及加油站圍墻內的空地進行礫石壓蓋，壓蓋量110m3。礫石壓蓋用料來自采掘場開挖巖層碎石，經破碎站破碎后運至油庫及加油站場地。建設期灑水量960m3。施工過程對臨時堆放的土石方采用密目防塵網苫蓋200m2。

4.7 供排水管線防治區

本次供排水管線工程均為新建工程，供水管線管徑DN400，管溝作業帶寬4m，管線總長約22km，全程重力輸水。排水主要為污水處理站—綠化區、處理站—灑水降塵區排水管線采用綜合管溝敷設，排水管道采用無縫鋼管。管溝為矩形管溝，管溝作業帶寬8m，管溝兩側堆土和堆管區各2m。施工完成后，對施工作業帶進行平整，清理遺留建筑物資和垃圾，供排水管線施工擾動區進行場地平整作業，土地平整18.39hm2。對施工場地定期進行灑水作業，灑水量8631m3。臨時堆土采取防塵網苫蓋措施，密目防塵網8000m2。施工段設置彩條旗限界措施，總長度為22km。

5 水土保持工程效益評價

水土流失的防治效果具體的量化指標為水土流失治理度、土壤流失控制比、渣土防護率、表土保護率、林草林草植被恢復率和林草覆蓋率等6大指標[4,5]。

5.1 水土流失治理度

水保措施防治面積與造成水土流失面積的比值。工程水保措施防治面積165.89hm2，水土流失面積193.59hm2，水土流失治理度達到86%。

5.2 土壤流失控制比

本工程容許土壤流失量為1200t·km-2·a-1，通過實施各項水土保持措施后，項目區經長達5a時間的自然恢復，土壤侵蝕模數可降低到1200t·km-2·a-1，土壤流失控制比控制在1.0。

5.3 渣土防護率

本工程堆土總量503.13萬m3，水土保持防護措施，采取攔擋及苫蓋的堆土總量為445.26萬m3，基本控制水土流失，其渣土防護率可以達到88%。

5.4 設計水平年水土流失防治指標

水土流失總治理度達到86%，土壤流失控制比1.0，攔渣率88%，項目位于北方風沙區，表土保護率本工程不考慮；且項目位于極度干旱、高山地區，林草植被恢復率及林草覆蓋率不做定量分析，能夠達到防治目標。

6 結論

水土保持的工程措施主要有修建土質圍梗2016m、攔渣壩1100m、填方2353m3、表土回填(購置表土)1000m3、土地平整18.94hm2、排水溝22387m、礫石壓蓋350m3；植物措施為種植灌木890株、撒播草種0.2hm2、撒播草籽16kg；臨時措施為灑水109377m3、防塵網苫蓋17600m2、彩條旗限界22km。

水土保持措施實施后工程區水土流失治理度為86%，土壤流失控制比為1.0，渣土防護率達到88%，項目位于北方風沙區，表土保護率本工程不考慮；且項目位于極度干旱、高山地區，林草植被恢復率及林草覆蓋率不做定量分析，能夠達到防治目標。