采礦工程用地水土保持方案編制的幾個問題

康玲玲，董飛飛，，劉小強，劉軍軍

(1.黃河水利科學研究院，水利部黃河泥沙重點實驗室，450003;2.華北水利水電學院資源與環(huán)境學院，450011:鄭州)

采礦工程(井采礦和露采礦)盡管基建期比較短，但絕大多數(shù)項目的生產(chǎn)運行時間比較長，導致該類工程用地不僅在建設期容易產(chǎn)生水土流失，而且生產(chǎn)運行期由于大量矸石(尾礦、廢渣)和廢土(石)的排放與堆存，更容易產(chǎn)生不同程度的水土流失。由于井采礦工程地下大范圍的開采、挖空、擾動，還會導致地表大面積塌陷，在生產(chǎn)運行期間廢渣、棄矸的隨意占地和堆放，如不采取防護措施，遇外部誘發(fā)營力，有可能發(fā)生滑坡、泥石流等地質(zhì)災害。礦井疏干排水，也會對礦區(qū)及附近的地表河流、淺層地下水造成影響和破壞，直接導致植物枯死、土地沙化和植被退化等［1］。

針對采礦工程的水土流失情況，為了貫徹落實《中華人民共和國水土保持法》，保護和合理利用水土資源，改善生態(tài)環(huán)境，根據(jù)“誰開發(fā)、誰保護，誰造成水土流失、誰治理”的原則，采礦工程用地水土保持方案編制和落實的工作得到了不斷推進;但由于種種原因，目前水土保持方案編制過程中還存在有諸多不足與問題，因此，筆者結(jié)合多年來水土保持方案編制的實踐和水土保持方案審查的體會，就采礦工程用地水土保持方案編制中的幾個問題進行探討，以期為同類工程的水土保持方案編制提供參考。

1 林草覆蓋率的確定

1.1 林草覆蓋率確定中存在的問題

根據(jù)GB 50434—2008《開發(fā)建設項目水土流失防治標準》(以下簡稱《防治標準》)的規(guī)定，林草覆蓋率即指林草類植被面積占項目建設區(qū)面積的比例。采礦工程屬建設生產(chǎn)類項目，就多年平均降水量400 ～600 mm 區(qū)域設計水平年(即試運行期)林草覆蓋率的規(guī)定標準而言，執(zhí)行一級、二級和三級的林草覆蓋率標準值分別為25%、20%和15%(表1)。

表1 建設生產(chǎn)類項目水土流失防治標準——林草覆蓋率Tab.1 Control standards for soil and water loss construction and production projects——percentage of the forestry and grass coverage

表1 中:1)降水量300 mm 以下地區(qū)，林草覆蓋率可根據(jù)降水量與有無灌溉條件及當?shù)厣a(chǎn)實踐經(jīng)驗分析確定;2)降水量300 ～400 mm 的地區(qū)，表中的林草覆蓋率絕對值可降低3 ～5;3)降水量600 ～800 mm 的地區(qū)，表中的林草覆蓋率絕對值可增加1 ～2;4)降水量800 mm 以上地區(qū)，表中的林草覆蓋率絕對值宜提高2 以上。

實際上，很多采礦工程用地的林草覆蓋率難以達到。表2 給出了采礦工程的地面系統(tǒng)組成情況。

表2 采礦工程主要地面系統(tǒng)一覽表Tab.2 Schedule for major ground system of mining engineering

由表2 可以看出，臨時占地的建設內(nèi)容主要包括排土場、排矸場、場外供排水和供熱管線，以及供電通訊沿線等。根據(jù)措施布設原則，臨時占地區(qū)域的水土保持措施應按照原有土地利用類型來布設，只有臨時占用林草地或者荒地的，施工后期才能布設林草措施;對于臨時占用耕地并在施工后期撒播草籽綠化的，盡管很多編制人員在效益計算時錯誤地將其統(tǒng)計為植物措施面積，但實際上只能將其作為復耕(工程措施)的綠肥處理，而且其中如排土場、棄渣場、排矸場、尾礦庫等，除攔擋壩外坡面和周邊防風林等可以在建設期布設植物措施外，其余絕大部分區(qū)域只能到終期才能布設措施。

盡管在如工業(yè)場地(包括礦井工業(yè)場地和風井場地)、生活基地等處的空閑地會栽植花草、樹木，周邊或許栽植防風林，主體設計綠化率可以達到20%左右;但由于主要占地的采掘場、地面運輸系統(tǒng)、地面加工系統(tǒng)等的工程特點，至設計水平年難以或者很少布設林草措施，因此，項目區(qū)總的林草措施面積就很難達到占地總面積11%～28%的要求。

1.2 對林草覆蓋率確定的建議

建議確定該類工程設計水平年的林草覆蓋率時，既要根據(jù)項目區(qū)的年降水量對標準值進行修正，同時還應結(jié)合主體工程布設情況和臨時占地面積及類型，依據(jù)設計水平年能到位的林草措施面積，推算出林草覆蓋率能達到的比例。若達不到標準，應充分說明理由，對防治目標進行調(diào)整，而不能完全照搬《防治標準》的要求生搬硬套。

2 排矸場、排土場和尾礦庫等場址的選定

采礦工程在采礦和選煤過程中會產(chǎn)生大量的煤矸石，由于煤矸石堆放需要占用大量土地，而且往往因暴雨洪水的影響，矸石堆積體會產(chǎn)生滑坡、垮塌等，不僅會給當?shù)丨h(huán)境造成不良影響，還會對當?shù)厝嗣袢罕姷纳⒇敭a(chǎn)構(gòu)成極大威脅。

剝離的表層巖土排至排土場，排土場長期占用的土地會影響原有土地的使用功能，且由于它們直接暴露，會發(fā)生飛塵和揚塵，甚至還會散發(fā)有害氣體，造成植被生態(tài)的破壞，在雨水淋溶后有害液體還會污染土壤及地表與地下水體。此外，在排土場地還有可能發(fā)生坍塌或形成泥石流，從而威脅當?shù)厝嗣袢罕娚?、財產(chǎn)的安全。

尾礦庫是為了妥善存放和處理大量的尾礦(砂)而修建的攔擋建筑物，其堆積物一般是選礦廠選出礦石后產(chǎn)生的大量廢礦渣，以礦漿狀態(tài)排出，個別情況下，也有以干沙狀態(tài)排出的。尾礦庫內(nèi)堆積的尾礦渣，多數(shù)含有有毒物質(zhì)，并且顆粒細小，呈粉末狀，當遭到4 級以上風力襲擊后，易產(chǎn)生風蝕。其堆積壩坡往往是由廢礦渣堆積而成，一般情況下沒有采取有效的防護措施，并且由于其堆積物礦物成分復雜，植物難以生長，在降雨情況下易產(chǎn)生水土流失，嚴重地破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，威脅下游工礦、居民區(qū)的安全［3］。

鑒于此，建議在編制水土保持方案過程中，針對主體設計所需設置的排矸場、排土場和尾礦庫進行合理選址，或者針對主體設計所確定的場址進行合理性分析與評價，對于不符合水土保持要求的，提出新場址或意見就顯得十分重要;所以，必須根據(jù)項目區(qū)地形地貌的實際情況，按照《開發(fā)建設項目水土保持技術規(guī)范》［4］(以下簡稱《技術規(guī)范》)的有關規(guī)定，對照主體設計所選定的場址做以下5 方面的分析［5-6］。

1)不得在江河、湖泊、建成水庫及河道管理范圍內(nèi)布設棄土(石、渣)場;若有涉及河道的，應符合治導規(guī)劃及防洪行洪的規(guī)定，并具有附件。

2)不得影響周邊公共設施、工業(yè)企業(yè)、居民點等的安全，尤其下游一定距離范圍內(nèi)不能有居民點和重要設施。

3)禁止在對重要基礎設施、人民群眾生命財產(chǎn)安全及行洪安全有重大影響的區(qū)域布設棄土(石、渣)場。

4)不宜布設在流量較大的溝道，否則應針對可能引發(fā)泥石流的問題進行防洪論證，凡遇此類情況，首先要勾畫出場址區(qū)尤其是完整上游的等高線，推算出場址上游的匯流面積，并通過最大洪水計算，分析洪水可能的影響與威脅。若在允許范圍內(nèi)，則還要看周邊截洪排水等措施是否有了合理的布設。

5)最好選址在山丘區(qū)來水較小的荒溝、凹地、支毛溝，平原區(qū)的凹地、荒地，風沙區(qū)應避開風口和易產(chǎn)生風蝕的地方，同時，還需避開交通要道的可視范圍。

3 棄渣場的措施布設

《技術規(guī)范》規(guī)定:棄土(石、渣)應綜合利用，不能利用的應集中堆放在專門的存放地，并按“先攔后棄”的原則采取攔擋措施，對于開挖、排棄、堆墊的場地還需采取護坡、截排水和整治等措施［4，7］。針對排土場、排矸場、棄渣場(以下統(tǒng)稱三者為棄渣場)的措施布設，提出以下建議。

1)選擇合適的攔擋措施類型。溝谷型棄渣場需修建攔渣壩，平原區(qū)和坡地棄渣場可修建擋渣墻;既要滿足庫容需求，又要盡量使得攔擋墻(壩)的高度降到最低，同時還需進行穩(wěn)定性計算與分析，以確保攔擋措施的安全。

2)從實際出發(fā)，根據(jù)來水量和地形情況確定山谷型棄渣場周邊是否修建截排水溝。一般情況下，為減少外來水量對渣體的沖刷，避免引發(fā)泥石流，應在渣體坡面邊緣修筑漿砌石截、排水溝，并通過計算洪峰流量來確定截、排水溝的斷面尺寸;但對于來水量較小且地形不允許(如兩側(cè)均是高陡邊坡，或者溝壑密布)的區(qū)域，就不一定再布設截、排水溝，否則不是難以施工，就是所修建的截排水溝不能連接相通，達不到應有的作用，即使有了投資也難以實現(xiàn)。當然，個別情況也可以局部修建截水溝。

3)為了使排土場的下邊坡穩(wěn)定，對于高度在12 m 以上，結(jié)構(gòu)較松散，或高20 m 以上，結(jié)構(gòu)較緊密的均質(zhì)土坡，應進行階梯形削坡開級或者折線形削坡開級;對于高度大于30 m、結(jié)構(gòu)松散的均質(zhì)土坡，最好采用大平臺(8 ～10 m 設一平臺，平臺寬4 m 以上)形削坡開級，其坡比應小于1∶1.5，上部還需更緩一些，并且在平臺內(nèi)側(cè)修建橫向排水溝，或者坡面平臺上修建土埂(也即形成反向坡)，將坡面上的雨水匯集至兩側(cè)的豎向漿砌石排水溝。對于削坡后的邊坡一般采取植草或者灌草相結(jié)合的護坡方式，以顯示環(huán)境效果。

4 尾礦庫治理方案的編制

山谷型尾礦的尾礦壩或者其他形式尾礦庫的圍壩都屬于專業(yè)設計工程，建議水土保持方案編制時只對建設期和閉庫時終期的防治措施作出必要的安排。

1)建設期臨時防護措施。在尾礦庫修建過程中，因地表清理、攔擋壩砌筑、排水溝開挖等工程活動會不同程度地損壞、改變原有地貌，產(chǎn)生相應程度的水土流失。水土保持措施應以主體工程中的工程措施為主，輔以臨時措施和植物措施，重點預防在使用過程中出現(xiàn)的水土流失。在施工期提高攔擋壩的安全系數(shù)，做好排水工作。同時，還要及時進行表土剝離和集中堆放，以及堆存過程中的臨時攔擋、苫蓋和周邊排水等措施。

2)主壩背水坡面植物護坡。對于主壩背水坡面，除主體設計已經(jīng)布設的階梯、排水等工程措施外，水土保持方案應側(cè)重于植物措施，如進行工程整地，并以品字型配置植物，如黃河中下游地區(qū)栽植紫穗槐(Amorpha fruticosa)(背水坡下部)和沙棘(Hippophae fructus)(背水坡上部)，這2 個樹種具有適應性強、固土性能好、耐旱、耐瘠薄、生長快、速成林的特點，可以取得較好的防護效果［3］。

3)尾礦庫的閉庫治理。對于尾礦庫，除前述的對主壩背水坡面進行植物護坡、在周邊設置必要的截排水溝和防風林帶外，主要是針對尾礦庫的使用年限，水土保持方案報告書中還應對閉庫后的庫面治理提出相應措施，即閉庫治理方案。

由于庫內(nèi)干灘區(qū)為尾礦渣堆積而成，為了滿足植物生長，就必須進行覆土改造。至于覆土厚度，需根據(jù)后期土地利用方向來確定。馮全洲等［8］認為，土地復墾時可根據(jù)不同的植物種類按地境結(jié)構(gòu)確定覆土厚度。根據(jù)《技術規(guī)范》的規(guī)定，作為農(nóng)地一般覆土0.8 ～1.0 m，作為林地覆土0.5 m 以上，作為草地覆土0.3 m 以上［4］;因此，依據(jù)庫面或者灘區(qū)的面積，可以推算出耕地恢復面積和所需覆土的厚度。至于土源，最好能使用礦區(qū)采場剝離的棄土(包括表土)、城市污泥以及河道治理多余河泥等，可采取機械進行逐年、分塊攤平使用。同時，在復墾過程中，還應合理確定農(nóng)業(yè)機耕道、田塊、農(nóng)田防護林以及農(nóng)田排灌設施的布置，分區(qū)布設植物措施或作為耕地使用，以便改善尾礦庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境，方便農(nóng)業(yè)機械化生產(chǎn)，增加林草覆蓋率，防止產(chǎn)生新的水土流失［3］。

5 小結(jié)

1)確定采礦工程設計水平年的林草覆蓋率時，既要根據(jù)項目區(qū)的年降水量對標準值進行修正，同時還應結(jié)合主體工程布設情況和臨時占地面積及類型，依據(jù)設計水平年能到位的林草措施面積，推算出林草覆蓋率能達到的比例。若達不到標準，應充分說明理由，對防治目標進行調(diào)整，而不能完全照搬《防治標準》的要求。

2)在編制水土保持方案過程中，應針對工程實際和項目區(qū)地形地貌，按照《技術規(guī)范》的有關規(guī)定，對主體設計設置的排矸場、排土場和尾礦庫的選址進行合理性分析評價。

3)在進行排土場、排矸場、棄渣場的措施布設時，首先應選擇合適的攔擋措施類型，從實際出發(fā)，根據(jù)來水量和地形情況確定山谷型棄渣場周邊是否修建截排水溝;依據(jù)排土場邊坡的高度、結(jié)構(gòu)密實情況等采取不同的削坡開級方式，并對削坡后的邊坡采取相應的防治措施。

4)在尾礦庫修建過程中，水土保持措施應重點預防在使用過程中出現(xiàn)的水土流失，在施工期采取提高攔擋壩安全系數(shù)，及時進行表土剝離和集中堆放，以及堆存過程中的臨時攔擋、苫蓋和周邊排水等措施;主壩背水坡面應側(cè)重于植物措施，配置適宜的樹種，增強防護效果;針對尾礦庫的使用年限，終期閉庫方案主要采取鋪土改造、復耕或恢復植被，以改善尾礦庫區(qū)的生態(tài)環(huán)境，增加林草覆蓋率，防止產(chǎn)生新的水土流失。

［1］ 田增剛，王玉太，周士勇.淺談礦產(chǎn)開發(fā)項目水土流失的特點及防治對策［J］.山東水利，2007(8):15-18

［2］ 水利部水土保持監(jiān)測中心.生產(chǎn)建設項目水土保持準入條件研究［J］.北京:中國林業(yè)出版社，2010:178-268

［3］ 王若龍，張旭.本溪市南芬選礦廠尾礦庫水土保持方案的編制［J］.水利發(fā)展研究，2002，2(8):27-32

［4］ 中華人民共和國水利部.GB 50433—2008 開發(fā)建設項目水土保持技術規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2008:4-11

［5］ 姜德文.轉(zhuǎn)變設計理念 適應開發(fā)建設項目的水土保持限制性規(guī)定［J］.中國水土保持，2008(5):4-8

［6］ 姜德文.建設項目水土保持國家標準的編制及其意義［J］.中國水利，2008(16):41-43

［7］ 李慧，何平.開發(fā)建設項目水土保持有了限制性規(guī)定［N］.光明日報，2008-07-12(7)

［8］ 馮全洲，徐恒力.土地復墾的覆土厚度及覆土基質(zhì)確定［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學，2009，37(25):12091-12094