淺析煤炭擴(kuò)能改造項(xiàng)目水土保持與生態(tài)修復(fù)措施

劉偉娜

(中國(guó)神華能源股份有限公司神東煤炭分公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017209)

引言

生態(tài)修復(fù)以生態(tài)指導(dǎo)為基本原理，以生物修復(fù)措施為基礎(chǔ)，結(jié)合物理、化學(xué)、植物和工程技術(shù)措施，通過相互關(guān)系的組合，達(dá)到最優(yōu)的綜合性治理環(huán)境污染修復(fù)方法[1]，并結(jié)合一定的人工輔助措施[2]。生態(tài)修復(fù)措施是指嚴(yán)格遵循“結(jié)合工程實(shí)際發(fā)生情況和項(xiàng)目區(qū)水土流失現(xiàn)狀情況，采取因地制宜的方法、運(yùn)用總體設(shè)計(jì)的思路、掌握全面布局的方式、結(jié)合科學(xué)配置原理，并與周邊綠化景觀相協(xié)調(diào)”[3]的原則進(jìn)行布局。根據(jù)不同氣候類型區(qū)特點(diǎn)，采取有效的水土保持治理措施。以神東煤炭分公司補(bǔ)連塔煤礦擴(kuò)能改造工程為研究對(duì)象，根據(jù)項(xiàng)目區(qū)開發(fā)建設(shè)過程中產(chǎn)生的水土流失及生態(tài)修復(fù)問題，提出具體的水土保持及生態(tài)修復(fù)措施，為項(xiàng)目所在地的礦產(chǎn)資源合理開發(fā)使用及生態(tài)修復(fù)功能提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持。

1 項(xiàng)目區(qū)及項(xiàng)目區(qū)概況

1.1 項(xiàng)目區(qū)基本情況

本項(xiàng)目區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)，行政區(qū)劃隸屬于烏蘭木倫鎮(zhèn)。地理坐標(biāo)為E109°58′05″～110°10′23″,N39°17′24″～39°23′33″。

1.1.1 擴(kuò)能改造前

項(xiàng)目主要由4大部分組成，分別為工業(yè)場(chǎng)地、排矸(渣)場(chǎng)、礦區(qū)道路和配套設(shè)施；其中工業(yè)場(chǎng)地由2部分組成，分別為主工業(yè)場(chǎng)地和南風(fēng)井工業(yè)場(chǎng)地；礦區(qū)道路由5條道路組成，包括南風(fēng)井道路、鐵路專用線、排矸(渣)場(chǎng)道路、防洪堤道路和主工業(yè)場(chǎng)地進(jìn)場(chǎng)道路；配套設(shè)施包括氧化塘、圍墻防風(fēng)林帶、給排水工程、電源和供電線路等。

1.1.2 擴(kuò)能改造后

項(xiàng)目組成主要由呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井工業(yè)場(chǎng)地防治區(qū)、礦井水處理廠防治區(qū)、直飲水供水系統(tǒng)防治區(qū)、氧化塘治理防治區(qū)、道路工程防治區(qū)(呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)場(chǎng)道路防治區(qū)、礦井水處理廠進(jìn)廠道路防治區(qū))、電源及供電線路防治區(qū)共6個(gè)防治分區(qū)組成。

1.2 項(xiàng)目區(qū)概況

項(xiàng)目區(qū)的主要地貌類型是覆沙丘陵。項(xiàng)目區(qū)屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，多年平均降水量346mm，多年平均蒸發(fā)量為2221mm，項(xiàng)目區(qū)干燥度為3.27，年均氣溫6.7℃，≥10℃的積溫2754.5℃，最大凍土深1.70m，無霜期136d；平均風(fēng)速2.6m·s-1，全年主導(dǎo)風(fēng)向NNW；全年大風(fēng)日數(shù)26.3d，年平均沙暴日數(shù)23.1d；起沙風(fēng)速5.0m·s-1。項(xiàng)目區(qū)土壤類型主要為風(fēng)沙土，少量栗鈣土分布。

根據(jù)《土壤侵蝕分類分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(SL 190-2007)和《生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 50434-2018)，本項(xiàng)目容許土壤流失量為1000t·km-2·a-1。根據(jù)《內(nèi)蒙古自治區(qū)水土保持情況公報(bào)》和實(shí)地調(diào)查情況，確定本工程土壤侵蝕類型為以水力侵蝕為主的風(fēng)水復(fù)合侵蝕，項(xiàng)目區(qū)原地貌風(fēng)力侵蝕模數(shù)3000t·km-2·a-1，水力侵蝕模數(shù)5000t·km-2·a-1。根據(jù)《全國(guó)水土保持規(guī)劃(2015—2030年)》，本項(xiàng)目水土保持區(qū)劃屬于西北黃土高原區(qū)-晉陜蒙丘陵溝壑區(qū)-呼鄂丘陵溝壑?jǐn)r沙保土區(qū)。根據(jù)《水利部辦公廳關(guān)于印發(fā)<全國(guó)水土保持規(guī)劃國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)復(fù)核劃分成果>的通知》與《內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府關(guān)于劃分水土流失重點(diǎn)預(yù)防區(qū)和重點(diǎn)治理區(qū)的通告》(內(nèi)蒙古自治區(qū)人民政府內(nèi)政發(fā)[2016]44號(hào))，伊金霍洛旗屬于黃河多沙粗沙國(guó)家級(jí)水土流失重點(diǎn)治理區(qū)。

2 水土保持及生態(tài)修復(fù)措施

2.1 呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井工業(yè)場(chǎng)地防治區(qū)

2.1.1 表土剝離(主體已列)

主體工程對(duì)呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井工業(yè)場(chǎng)地施工擾動(dòng)區(qū)進(jìn)行了表土剝離，剝離厚度為0.3m，用于本區(qū)域空地綠化覆土。表土的剝離面積為0.23hm2，共剝離表土量為0.07萬m3。

2.1.2 表(黃)土回覆(主體已列加方案新增)

呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井工業(yè)場(chǎng)地場(chǎng)地施工結(jié)束，主體工程對(duì)空地綠化區(qū)域進(jìn)行表土回覆，回覆面積為0.13hm2，覆土厚度為0.5m，表土回覆量為0.07萬m3。覆土來源于施工區(qū)剝離的表土。2020年6月，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，工業(yè)場(chǎng)地圍墻外擾動(dòng)區(qū)域有裸露地表，綠化前需進(jìn)行覆土，因此，本方案對(duì)該部分區(qū)域設(shè)計(jì)黃土回覆(采取綠肥結(jié)合有機(jī)肥改良土壤)，回覆面積為0.04hm2，覆土厚度為0.5m，回覆量為0.02萬m3。覆土來源于上灣煤礦新排矸場(chǎng)地內(nèi)的黃土。

2.1.3 綠化設(shè)計(jì)(主體已列)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井場(chǎng)地空地區(qū)域已采取了綠化措施，綠化面積0.13hm2，綠化苗木及草種有旱柳、松樹和紫花苜蓿等。

2.1.4 施有機(jī)肥(方案新增)

為實(shí)現(xiàn)生土快速改良，本方案設(shè)計(jì)對(duì)黃土回覆區(qū)域采取綠肥結(jié)合有機(jī)肥的處理措施，進(jìn)行土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同時(shí)，施有機(jī)肥。施肥面積0.04hm2。

2.1.5 圍墻外擾動(dòng)區(qū)綠化(方案新增)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，工業(yè)場(chǎng)地圍墻外部擾動(dòng)區(qū)域地表裸露，本方案針對(duì)該區(qū)域進(jìn)行撒播草籽綠化，綠化面積為0.04hm2，草種選擇紫花苜蓿，播種量為30.00kg·hm-2，共需撒播草籽1.20kg。

2.1.6 補(bǔ)植補(bǔ)種(方案新增)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，已綠化區(qū)域內(nèi)部分地表裸露，本方案對(duì)裸露區(qū)域采取撒播草籽進(jìn)行補(bǔ)植補(bǔ)種，綠化面積為0.03hm2，草種選擇紫花苜蓿，播種量為30.00kg·hm-2，共需撒播草籽0.90kg。

2.2 礦井水處理廠防治區(qū)

2.2.1 表土剝離(主體已列)

主體工程對(duì)礦井水處理廠施工擾動(dòng)區(qū)進(jìn)行了表土剝離，剝離厚度為0.3m，剝離表土用于本區(qū)域空地綠化覆土。表土剝離面積為1.23hm2，剝離量為0.37萬m3。

2.2.2 表(黃)土回覆(主體已列加方案新增)

主體工程對(duì)礦井水處理廠空地綠化區(qū)進(jìn)行表土回覆，回覆面積為0.73hm2，覆土厚度為0.5m，表土回覆量為0.37萬m3。覆土來源于施工區(qū)剝離的表土。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦井水處理廠改造后施工裸露區(qū)域未進(jìn)行表土回覆和植被恢復(fù)，本方案對(duì)該部分區(qū)域設(shè)計(jì)黃土回覆(采取綠肥結(jié)合有機(jī)肥改良土壤)，回覆面積為0.21hm2，覆土厚度為0.5m，回覆量為0.11萬m3。覆土來源于上灣煤礦新排矸場(chǎng)地內(nèi)的黃土。

2.2.3 排水系統(tǒng)(主體已列)

主體工程在礦井水處理廠內(nèi)部設(shè)置了雨水排水管網(wǎng)，總長(zhǎng)度為600m，地埋敷設(shè)，使廠內(nèi)雨水有序匯流，集中外排，減少了匯流對(duì)地面的沖刷。

2.2.4 綠化設(shè)計(jì)(主體已列)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，礦井水處理廠空地區(qū)域已采取了綠化措施，綠化面積0.73hm2。綠化樹種為油松、楊樹和側(cè)柏綠籬等。

2.2.5 裸露地表綠化(方案新增)

現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，礦井水處理廠改造后施工裸露區(qū)域未進(jìn)行植被恢復(fù)，本方案對(duì)該部分區(qū)域進(jìn)行撒播草籽綠化，綠化面積為0.21hm2，草種選擇紫花苜蓿，每公頃播種量為30.00kg，共需撒播草籽6.30kg。

2.2.6 施有機(jī)肥(方案新增)

為實(shí)現(xiàn)生土快速改良，本方案設(shè)計(jì)對(duì)黃土回覆區(qū)域采取綠肥結(jié)合有機(jī)肥的處理措施，進(jìn)行土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同時(shí)，施有機(jī)肥。施肥面積0.21hm2。

2.3 直飲水供水系統(tǒng)防治區(qū)

2.3.1 表土剝離(主體已列)

主體工程對(duì)直飲水供水系統(tǒng)施工擾動(dòng)區(qū)進(jìn)行了表土剝離，剝離厚度為0.3m，用于本區(qū)域空地綠化覆土。表土剝離面積為0.30hm2，共剝離表土量為0.09萬m3。

2.3.2 表土回覆(主體已列)

直飲水供水系統(tǒng)施工結(jié)束，主體工程對(duì)空地綠化區(qū)域進(jìn)行表土回覆，回覆面積為0.18hm2，覆土厚度為0.5m，表土回覆量為0.09萬m3。

2.3.3 排水系統(tǒng)(主體已列)

主體工程在直飲水供水系統(tǒng)內(nèi)布設(shè)了雨水排水管網(wǎng)，總長(zhǎng)度為280m，地埋敷設(shè)，使系統(tǒng)內(nèi)部雨水有序匯流，集中外排，減少了匯流對(duì)地面的沖刷。

2.3.4 綠化設(shè)計(jì)(主體已列)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，直飲水供水系統(tǒng)空地區(qū)域已采取了綠化措施，綠化面積0.18hm2。綠化樹種為油松、楊樹和側(cè)柏綠籬。

2.4 氧化塘治理防治區(qū)

2.4.1 黃土回覆(主體已列)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，氧化塘共計(jì)黃土回覆面積為14.80hm2，表土回覆量7.40萬m3；主體工程計(jì)劃對(duì)景觀綠化區(qū)域回覆黃土，計(jì)劃回覆面積為3.78hm2，回覆黃土量為1.89萬m3，黃土全部來自上灣煤礦新排矸場(chǎng)占地范圍內(nèi)的黃土。

2.4.2 邊坡綠化(主體已列)

主體工程對(duì)氧化塘周邊邊坡采取綠化措施，綠化面積為4.72hm2，栽植的樹種包括楊樹和松樹。

2.4.3 景觀綠化(主體已列)

主體工程對(duì)1#氧化塘表面進(jìn)行種草綠化，草種選擇紫花苜蓿，綠化面積為5.75hm2，播種量為30.00kg·hm-2，共需撒播草籽172.50kg；對(duì)2#、3#氧化塘區(qū)域計(jì)劃打造成為濕地生態(tài)公園，設(shè)計(jì)景觀綠化面積為3.78hm2，栽植的樹種包括蘋果、山杏、連翹、珍珠梅等。

2.4.4 施有機(jī)肥(主體已列)

為實(shí)現(xiàn)生土快速改良，采取綠肥結(jié)合有機(jī)肥的處理措施，本方案設(shè)計(jì)對(duì)黃土回覆并進(jìn)行景觀綠化區(qū)域進(jìn)行土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同時(shí)，施有機(jī)肥。施肥面積9.53hm2。

2.4.5 灑水灌溉措施(主體已列)

為保證濕地公園景觀綠化措施的成活率，主體工程考慮對(duì)綠化區(qū)域采用灑水灌溉的措施，灑水采用8t罐車機(jī)械灑水，至設(shè)計(jì)水平年氧化塘治理區(qū)每年灑水臺(tái)時(shí)數(shù)為95臺(tái)時(shí)·hm-2，需進(jìn)行灑水灌溉的面積為9.53hm2，水源取自礦井水處理廠集水池。

2.4.6 防塵灑水措施(方案新增)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，主體工程對(duì)2#和3#氧化塘中間的大壩路進(jìn)行開挖及運(yùn)輸至1#和2#氧化塘之間區(qū)域的過程中，產(chǎn)生較大揚(yáng)塵，本方案新增設(shè)計(jì)防塵灑水措施，有效防治施工過程中的揚(yáng)塵。計(jì)劃采用8t罐車機(jī)械灑水，施工期間場(chǎng)地每天進(jìn)行2次灑水，至施工期結(jié)束，灑水用水量按2.0L·m-2。水源取自礦井水處理廠集水池。

2.4.7 密目網(wǎng)苫蓋(方案新增)

本方案對(duì)1#氧化塘、1#和2#氧化塘之間的隔離帶在未進(jìn)行綠化措施前設(shè)計(jì)密目網(wǎng)苫蓋，防止裸露的土體隨風(fēng)揚(yáng)塵和產(chǎn)生侵蝕，苫蓋面積為65210m2。

2.5 呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)場(chǎng)道路防治區(qū)

2.5.1 表土剝離(主體已列)

主體工程對(duì)呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)場(chǎng)道路施工擾動(dòng)區(qū)進(jìn)行了表土剝離，剝離厚度為0.3m，用于本區(qū)域空地綠化覆土。表土剝離面積為0.63hm2，共剝離表土量為0.19萬m3。

2.5.2 表土回覆(主體已列)

2進(jìn)場(chǎng)道路施工結(jié)束，主體工程開始對(duì)道路兩側(cè)進(jìn)行表土回覆，回覆面積為0.38hm2，覆土厚度為0.5m，表土回覆量為0.19萬m3。表土回覆主要來自于施工區(qū)剝離的表土。

2.5.3 漿砌片石護(hù)坡(主體已列)

主體工程對(duì)呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)場(chǎng)道路路基邊坡修建了漿砌片石護(hù)坡，長(zhǎng)度為305m，護(hù)坡高度約1.5m，坡比為1∶1.5，防護(hù)面積為0.06hm2。

圖1 漿砌片石護(hù)坡

2.5.4 漿砌片石排水溝和急流槽(主體已列)

主體工程對(duì)呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)場(chǎng)道路部分路段修建漿砌片石排水溝和急流槽，共計(jì)修建排水溝135m，斷面形式為矩形，尺寸為底寬0.6m，深0.6m；修建急流槽為36m，斷面形式為矩形，尺寸為溝寬0.6m，深0.4m。

圖2 漿砌石排水溝

2.5.5 栽植行道樹(主體已列)

主體工程對(duì)呼和烏素進(jìn)風(fēng)立井進(jìn)場(chǎng)道路兩側(cè)各栽2行行道樹，樹種為楊樹，株行距為1.5m，共栽植楊樹3221株，綠化面積0.38hm2。

2.5.6 路基邊坡綠化(方案新增)

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，部分路基邊坡裸露，本方案新增對(duì)該區(qū)域撒播草籽進(jìn)行綠化，綠化面積為0.16hm2，草種選擇紫花苜蓿，播種量為30.00kg·hm-2，共需撒播草籽4.80kg。

2.6 礦井水處理廠進(jìn)廠道路防治區(qū)

排水系統(tǒng)(主體已列)：主體工程在礦井水處理廠進(jìn)廠道路下方布設(shè)了雨水排水管網(wǎng)，總長(zhǎng)度為32m，地埋敷設(shè)，使系統(tǒng)內(nèi)部雨水有序匯流，集中外排，減少了匯流對(duì)地面的沖刷。

3 水土流失防治效果

本工程在通過采取有效的工程措施、植物措施及臨時(shí)措施后，水土保持防治效果均達(dá)到了防治目標(biāo)的要求。

圖3 急流槽

表1 水土流失防治效果表

4 結(jié)語

礦山的生態(tài)修復(fù)應(yīng)與礦山在開采過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞程度相結(jié)合[4]，開展相應(yīng)的工程、植物及臨時(shí)措施，以依靠自然本身修復(fù)功能、人工修復(fù)為輔的生態(tài)修復(fù)原則，最終才能使得恢復(fù)后的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更加合理、功能完善，避免出現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)后又退化的現(xiàn)象。因此，生態(tài)修復(fù)技術(shù)的綜合及有效利用，是實(shí)現(xiàn)礦山治理生態(tài)修復(fù)的最佳途徑。