付佳

（中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

勝利礦區(qū)某露天礦排土場土地復墾技術(shù)研究

付佳

（中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司，遼寧沈陽110015）

露天煤礦土地復墾技術(shù)作為露天煤礦建設項目生態(tài)恢復評價的重點章節(jié)。收集勝利礦區(qū)內(nèi)大型露天礦土地復墾材料，根據(jù)土地復墾實際案例，進一步明確露天礦土地復墾技術(shù)內(nèi)容，提出有針對性的切實可靠的露天礦排土場土地復墾方案。

露天礦；排土場；生態(tài)恢復；土地復墾

0 引言

中華人民共和國環(huán)境保護部于2013年7月發(fā)布并實施了HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護與恢復治理技術(shù)規(guī)范（試行）[1]，對排土場生態(tài)恢復中巖土排棄、排土場水土保持與穩(wěn)定性、排土場植被恢復及排土場恢復再利用都提出了指導性的技術(shù)要求。HJ619—2011環(huán)境影響評價技術(shù)導則煤炭采選工程部分[2]將生態(tài)綜合整治一章作為煤炭項目環(huán)境影響報告編制中重點章節(jié)，而露天礦內(nèi)、外排土場的土地復墾工程是露天礦生態(tài)綜合整治中的核心[3]。

內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟勝利礦區(qū)總規(guī)中將勝利礦區(qū)前期生產(chǎn)建設項目均規(guī)劃為大型露天煤礦，而大型露天礦的相繼建設，確實推動了區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展，但露天礦建設形成的大面積的露天采坑和外排土場也給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來了較大的負荷。如何恢復礦區(qū)退化的草原生態(tài)系統(tǒng)，使該地區(qū)走上社會、經(jīng)濟與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展之路，成為了礦區(qū)建設的首要問題。由此，在規(guī)劃礦區(qū)實施時提出合理、有效、可行的生態(tài)恢復技術(shù)措施，成為了露天煤礦開發(fā)建設后生態(tài)恢復技術(shù)的重要課題。針對勝利礦區(qū)某露天礦排土場的土地復墾技術(shù)的實施情況進行研究和歸納總結(jié)。

1 勝利礦區(qū)生態(tài)保護規(guī)劃

勝利礦區(qū)規(guī)劃建設大型露天煤礦，露天煤礦在施工期和運營期對地表擾動較大，對區(qū)域原始生態(tài)環(huán)境狀況有較大的影響[4]。

勝利礦區(qū)所在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)為草原生態(tài)系統(tǒng)。礦區(qū)建設環(huán)境影響分析以露天煤礦工程特征和區(qū)域草原生態(tài)環(huán)境特征為基礎，以保護區(qū)域草原生態(tài)環(huán)境為目標，實現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟、社會和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展的同時創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境條件。

勝利礦區(qū)自然生態(tài)環(huán)境特征為內(nèi)蒙古高原典型草原區(qū)，露天開發(fā)煤炭資源的同時也將保護、恢復與重建礦區(qū)生態(tài)。礦區(qū)土地復墾規(guī)劃原則要求立足實際、因地制宜、合理規(guī)劃、分步實施生態(tài)環(huán)境保護和建設規(guī)劃作為礦區(qū)建設的前提。

1）外排土場土地復墾規(guī)劃。規(guī)劃礦區(qū)距離錫林浩特市城市較近，外排土場的土地復墾方向以人造假山景觀生態(tài)為主，擬作為錫林浩特市工業(yè)生態(tài)旅游點。

當外排土場排土平臺可實施土地復墾后，覆蓋表土，同時，做好防風固沙、水土保持工作，土地復墾工程設計植物種選擇耐寒植物，種植主體為灌木，配置草本植物和針葉闊葉樹，形成人工景觀生態(tài)系統(tǒng)。

2）內(nèi)排土場土地復墾規(guī)劃。礦區(qū)內(nèi)排土場為利用露天礦已采掘的區(qū)域進行排棄的場地，合理減少露天礦開采建設占地的影響。礦區(qū)內(nèi)排土場土地復墾方向為發(fā)展人工種植牧場，擬為錫林浩特市提供優(yōu)質(zhì)牧草。

2 礦區(qū)內(nèi)某露天礦土地復墾實例

排土場土地復墾工藝[5]如圖1。

圖1 排土場土地復墾工藝

2.1 復墾土地適應性分析

1）適宜性評價。根據(jù)露天礦所在內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟區(qū)域的土地性質(zhì)，按照宜耕—宜園—宜林—不宜順序判斷土地利用類型。對照復墾土地限制因素的林、牧評價等級標準進行逐項分析露天礦排土場復墾土地適宜性，其評價結(jié)果見表1。

表1 露天礦排土場土地適宜性評價

2）適宜恢復成的生態(tài)系統(tǒng)。勝利礦區(qū)所在區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)為內(nèi)蒙古高原典型草原生態(tài)系統(tǒng)。因地適宜植物物種主要為：豆科沙打旺多年生牧草、禾本科披堿草多年生牧草、豆科紫花苜蓿多年生牧草、禾本科羊草多年生禾草、豆科草木樨1～2年生牧草、藜科豬毛菜1年生草本、禾本科老芒麥多年生禾草等。

露天煤礦可恢復的生態(tài)系統(tǒng)情況宜以草本先行、灌草結(jié)合的模式進行露天礦土地復墾[6]。設計灌草配置組合一般為：檸條－沙打旺；檸條－草木樨；檸條－紫花苜蓿－冰草；檸條－草木樨－紫花苜蓿－冰草。

在排土場的平緩地區(qū)，種植固氮豆科植物沙打旺、紫花苜蓿、草木樨，配以冰草、羊草、披堿草等，可改良土壤、增加有機質(zhì)，形成豆科植物與禾本科物混合種植形態(tài)的人工灌草生態(tài)系統(tǒng)，并兼顧防風固坡。同時，在排土場周邊適當點綴栽植榆樹、楊樹、油松、云杉、樟子松等具有較強的耐旱力和耐寒性的喬木，作為復墾的先鋒植物和景觀建設植物。

2.2 表土保護

1）表土剝離原則。露天礦占地區(qū)域表層土壤較薄，但卻是露天礦生態(tài)恢復的關(guān)鍵，表層土壤有機質(zhì)含量高于深層土壤，宜播種。表土剝離時，保留草皮層，剝離厚度≥0.2 m。

2）表層土保護。為確保區(qū)域草原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)恢復，先決條件即是保護好露天礦表層土。為保護表層土，擬采取的保護措施：在露天礦采掘場（內(nèi)排土場）、外排土場工程占地前，占地前首先對占地范圍內(nèi)表土層單獨剝離、單獨堆放。表層土堆放場周界布置排水溝，表土堆體周邊臨時擋護用填土草袋圍擋，堆體采用苫布覆蓋，防風、防雨、防流失。表層土剝離、堆存完成后，待露天礦排土場平臺達到設計標高、并穩(wěn)定后，則可用堆放的表土進行生態(tài)恢復。因此，表土層保護是實施基本生態(tài)復墾和區(qū)域生態(tài)重建的關(guān)鍵，表土層恢復后，需將土層翻松后，再開始播種草籽進行排土場土地恢復工作。

2.3 外排土場土地復墾工藝

露天礦外排土場采用單斗－卡車排土工藝，外排土場占地排土前，剝離外排土場占地區(qū)域地表表層土壤，并單獨堆放。外排土場排棄土巖高度至可實施土地復墾工藝平臺時，覆土并開始實施梯田式人造假山工程。

1）水土流失防治技術(shù)。排土場土地復墾工程應輔以水土流失防治技術(shù)，修筑排水渠道、建立完整排水系統(tǒng)，在排土場的外邊緣采取修筑擋水墻、襲隙填土灌縫、積極疏導徑流等措施，設邊坡水土流失防護工程。堆土形成反坡梯田，在坡角下挖設排水溝。分區(qū)平整排土場，設置周邊擋土圍埂，在圍埂內(nèi)棄土，采取水土流失監(jiān)測措施，保證及時治理。

排土場坡腳宜在6～10 m左右處修筑約3 m高擋土圍埂，圍埂為土石結(jié)構(gòu)。圍埂設計為梯形斷面，埂高約1 m，埂坡比一般為1∶1，埂頂寬約0.5 m。

排土場平臺設計坡度不小于3‰，臺面使用推土機機械平整。排土場匯水單元采用水流就近排放的原則，每個匯水單元面積約5 hm2。排土場平臺內(nèi)側(cè)修筑排水溝，平臺外側(cè)修筑擋水埂。排土場排棄平臺分隔亦設置網(wǎng)格圍堰，圍堰設置高度約0.5 m。設計修筑排水渠道從上而下，為減少水土流失，排土場規(guī)整流路，疏導水流，匯水流入排水溝，設計保證排土場內(nèi)積水最終匯入排土場排水系統(tǒng)。各匯水單元的排水渠將各層平臺、邊坡的徑流導出排土場，防止邊坡切溝侵蝕。

2）平臺復墾技術(shù)。露天煤礦位于典型草原脆弱生態(tài)區(qū)，平臺復墾采用網(wǎng)格式布設種植灌木、牧草。由于排土場平臺土地復墾技術(shù)內(nèi)、外排土場設計基本相同，因此，將排土場平臺土地復墾技術(shù)置于內(nèi)排土場土地復墾研究中重點描述。

3）邊坡復墾技術(shù)。排土場邊坡土地復墾工程在外排土場土地復墾工程中較為重要，主要是在排土場邊坡設置魚鱗坑、水平溝來防治坡面溝蝕和重力侵蝕。排土場邊坡采用魚鱗坑工程技術(shù)后，播種灌木、草籽重建區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)[7]。

排土場邊坡覆土時，采用“后退式”堆卸方式，保證覆土層疏松。自卸式卡車按序傾倒覆土，形成有序土堆，同時可控制排土場平盤的沉陷侵蝕，減少地表產(chǎn)生裂隙，降水易滲入地表土層。待排土場平臺和邊坡穩(wěn)定后及時整地。種植灌木時，邊坡沿等高線采用魚鱗坑整地。排土場邊坡復墾工程中魚鱗坑整地示意圖如圖2。

圖2 排土場邊坡魚鱗坑整地工程示意圖

由圖2可知，魚鱗坑斷面近似半圓形，坑格分布呈“品”字形排列，大小設計以0.6 m×0.5 m×0.5 m長、寬、深較為適宜。魚鱗坑兩側(cè)挖集水槽，水槽與坑內(nèi)蓄水坑相連。魚鱗坑內(nèi)填適量表層土，填土厚度為0.2～0.3 m，坑面呈反坡型。魚鱗坑以2 m×2 m網(wǎng)格分布較為適宜，不宜過多，造成新的水土流失。

魚鱗坑設計可改變坡面小地形，保土蓄水，且能攔蓄和調(diào)節(jié)坡面徑流，避免徑流集中沖刷坡面，減少水土流失。邊坡覆土采用剝離時單獨堆放的表土，邊坡覆土后立即種植灌木或草種，以防邊坡風蝕、降水后滑塌。

2.4 內(nèi)排土場平臺復墾工藝

露天礦土地復墾工程應根據(jù)地形差異情況種植不同特性的植物，根據(jù)局地區(qū)域氣候特點，種植適應性強、生長迅速、成活度高、抗風沙、耐干旱的喬、灌木樹種作為土地復墾工程植物恢復物種。且復墾工程中種植的灌木和牧草密度不宜過大。

排土場區(qū)域內(nèi)生態(tài)恢復的關(guān)鍵是建設灌木防護林生態(tài)恢復系統(tǒng)。灌木防護林在內(nèi)排土場土地復墾平臺上設置縱、橫向林帶，采用網(wǎng)格法布局，交織的林網(wǎng)帶寬一般設置為3~5 m。

在灌木防護林的防護網(wǎng)內(nèi)草本植物物種選擇一般為豆科牧草[8]，主要功能為提高土壤肥力后，建立排土場生態(tài)恢復系統(tǒng)，同時起到防風固沙、減少水土流失的作用。排土場土地復墾工程的實施可促進牧草業(yè)的經(jīng)濟發(fā)展，有利于區(qū)域發(fā)展畜牧業(yè)。

2.5 土地復墾措施

勝利礦區(qū)內(nèi)大型露天煤礦內(nèi)排土場下部棄土工藝為吊斗鏟倒堆工藝，上部棄土工藝為單斗-卡車工藝。排土場堆放土、巖層次與原地層順序基本保持相同。采掘場采坑內(nèi)煤層挖采前，需將采坑區(qū)域內(nèi)表土單獨堆放。待采坑開始內(nèi)排后，采用半連續(xù)工藝將棄土排至內(nèi)排土場劃定區(qū)域。排土堆至復墾平臺后，將表土覆蓋在土地復墾工程區(qū)域土壤表層。

排土場土地復墾工程從形成穩(wěn)定平臺的第2年開始，后每年按露天礦采區(qū)開采進度推進。第四系表土單獨剝離、單獨貯存，用來作為排土場平臺或邊坡穩(wěn)定后的種植土。該大型露天礦設計排土場最終穩(wěn)定邊坡角為20°，設計坡面較緩，有利于復墾邊坡。平臺復墾應采用草、灌、喬相結(jié)合的方式，形成立體化景觀，擬恢復為自然景觀生態(tài)系統(tǒng)。同時，在排土場周邊迎風側(cè)設置具有水土保持功能的防風固沙林帶，以云杉、楊樹、丁香、小葉錦雞兒、檸條等喬灌木為主。確保排土場在運營期綠化率達98%以上。

排土場周邊植防護林帶設計規(guī)模見表2。排土場最終復墾面積見表3。

表2 排土場防護林帶設計規(guī)模

表3 排土場最終復墾面積hm2

3 結(jié)論

收集勝利礦區(qū)某大型露天礦生態(tài)恢復技術(shù)資料，對生態(tài)恢復技術(shù)中土地復墾工程進行研究。根據(jù)HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護與恢復治理技術(shù)規(guī)范（試行）和HJ619—2011環(huán)境影響評價技術(shù)導則煤炭采選工程，制定排土場土地復墾工程技術(shù)方案。在調(diào)研大量勝利礦區(qū)大型露天煤礦項目土地復墾技術(shù)方案后，對該露天煤礦項目內(nèi)、外排土場土地復墾工程的設計進行論證、研究，提出切實可行的生態(tài)恢復技術(shù)，為大型露天煤礦排土場土地復墾工程技術(shù)研究提供一個成熟案例，為內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟大型露天煤礦的土地復墾工程提供技術(shù)參考。

［1］HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護與恢復治理技術(shù)規(guī)范（試行）［S］.2013.

［2］HJ619—2011環(huán)境影響評價技術(shù)導則［S］.2012.

［3］HJ19—2011環(huán)境影響評價技術(shù)導則［S］.2011.

［4］內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境科學研究院.內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林郭勒盟勝利礦區(qū)總體規(guī)劃環(huán)境影響報告書［R］.2004.

［5］國家環(huán)保總局環(huán)境發(fā)展中心和中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司.大唐國際發(fā)電股份有限公司勝利東二號露天煤礦及附屬鐵路專用線工程環(huán)境影響報告書［R］.2006.

［6］中煤科工集團沈陽設計研究院有限公司.內(nèi)蒙古北聯(lián)電能源開發(fā)有限責任公司鏵尖露天煤礦環(huán)境影響報告書［R］.2009.

［7］魏金發(fā)．露天礦開采后土地復墾方式探討［J］．煤炭科學技術(shù)，2013（S2）：384-385.

［8］潘德成，吳祥云，張丹丹．植物根系對排土場邊坡抗沖性的影響［J］．水土保持應用技術(shù)，2010（3）：3-5．

【責任編輯：張東旭】

Study on land reclamation technology in the open-pit mine dump of Shengli mining area

FU Jia
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

Taking the open－pit mine land reclamation technology as the focus of construction projects ecological recovery evaluation,the open－pit mine collects land reclamation material.According to the actual case of land reclamation,the article further clarifies the land reclamation technology content of the open－pit mine,and puts forward the practical and reliable land reclamation project in open－pit mine dump.

open－pit mine;dump;ecological restoration;land reclamation

TD167

B

1671－9816（2017）02－0084－05

付佳.勝利礦區(qū)某露天礦排土場土地復墾技術(shù)研究［J］.露天采礦技術(shù)，2017，32（1）：84－87.

2016－08－15

付佳（1982—），女，遼寧鞍山人，工程師，項目經(jīng)理，2004年畢業(yè)于沈陽農(nóng)業(yè)大學，主要從事環(huán)境影響評價工作。

DOI∶10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.023