勝利礦區(qū)某露天礦排土場(chǎng)土地復(fù)墾技術(shù)研究

付佳

（中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽(yáng)110015）

勝利礦區(qū)某露天礦排土場(chǎng)土地復(fù)墾技術(shù)研究

付佳

（中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司，遼寧沈陽(yáng)110015）

露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù)作為露天煤礦建設(shè)項(xiàng)目生態(tài)恢復(fù)評(píng)價(jià)的重點(diǎn)章節(jié)。收集勝利礦區(qū)內(nèi)大型露天礦土地復(fù)墾材料，根據(jù)土地復(fù)墾實(shí)際案例，進(jìn)一步明確露天礦土地復(fù)墾技術(shù)內(nèi)容，提出有針對(duì)性的切實(shí)可靠的露天礦排土場(chǎng)土地復(fù)墾方案。

露天礦；排土場(chǎng)；生態(tài)恢復(fù)；土地復(fù)墾

0 引言

中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部于2013年7月發(fā)布并實(shí)施了HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理技術(shù)規(guī)范（試行）[1]，對(duì)排土場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)中巖土排棄、排土場(chǎng)水土保持與穩(wěn)定性、排土場(chǎng)植被恢復(fù)及排土場(chǎng)恢復(fù)再利用都提出了指導(dǎo)性的技術(shù)要求。HJ619—2011環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)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(xiàng)目環(huán)境影響報(bào)告編制中重點(diǎn)章節(jié)，而露天礦內(nèi)、外排土場(chǎng)的土地復(fù)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(shè)項(xiàng)目均規(guī)劃為大型露天煤礦，而大型露天礦的相繼建設(shè)，確實(shí)推動(dòng)了區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，但露天礦建設(shè)形成的大面積的露天采坑和外排土場(chǎng)也給區(qū)域生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了較大的負(fù)荷。如何恢復(fù)礦區(qū)退化的草原生態(tài)系統(tǒng)，使該地區(qū)走上社會(huì)、經(jīng)濟(jì)與環(huán)境可持續(xù)發(fā)展之路，成為了礦區(qū)建設(shè)的首要問(wèn)題。由此，在規(guī)劃礦區(qū)實(shí)施時(shí)提出合理、有效、可行的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)措施，成為了露天煤礦開發(fā)建設(shè)后生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的重要課題。針對(duì)勝利礦區(qū)某露天礦排土場(chǎng)的土地復(fù)墾技術(shù)的實(shí)施情況進(jìn)行研究和歸納總結(jié)。

1 勝利礦區(qū)生態(tài)保護(hù)規(guī)劃

勝利礦區(qū)規(guī)劃建設(shè)大型露天煤礦，露天煤礦在施工期和運(yùn)營(yíng)期對(duì)地表擾動(dòng)較大，對(duì)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(shè)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(chǔ)，以保護(hù)區(qū)域草原生態(tài)環(huán)境為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展的同時(shí)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(shí)也將保護(hù)、恢復(fù)與重建礦區(qū)生態(tài)。礦區(qū)土地復(fù)墾規(guī)劃原則要求立足實(shí)際、因地制宜、合理規(guī)劃、分步實(shí)施生態(tài)環(huán)境保護(hù)和建設(shè)規(guī)劃作為礦區(qū)建設(shè)的前提。

1）外排土場(chǎng)土地復(fù)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(chǎng)的土地復(fù)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(diǎn)。

當(dāng)外排土場(chǎng)排土平臺(tái)可實(shí)施土地復(fù)墾后，覆蓋表土，同時(shí)，做好防風(fēng)固沙、水土保持工作，土地復(fù)墾工程設(shè)計(jì)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(chǎng)土地復(fù)墾規(guī)劃。礦區(qū)內(nèi)排土場(chǎng)為利用露天礦已采掘的區(qū)域進(jìn)行排棄的場(chǎng)地，合理減少露天礦開采建設(shè)占地的影響。礦區(qū)內(nèi)排土場(chǎng)土地復(fù)墾方向?yàn)榘l(fā)展人工種植牧場(chǎng)，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(fù)墾實(shí)例

排土場(chǎng)土地復(fù)墾工藝[5]如圖1。

圖1 排土場(chǎng)土地復(fù)墾工藝

2.1 復(fù)墾土地適應(yīng)性分析

1）適宜性評(píng)價(jià)。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(duì)照復(fù)墾土地限制因素的林、牧評(píng)價(jià)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行逐項(xiàng)分析露天礦排土場(chǎng)復(fù)墾土地適宜性，其評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。

表1 露天礦排土場(chǎng)土地適宜性評(píng)價(jià)

2）適宜恢復(fù)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(fù)的生態(tài)系統(tǒng)情況宜以草本先行、灌草結(jié)合的模式進(jìn)行露天礦土地復(fù)墾[6]。設(shè)計(jì)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(chǎng)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(jī)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(fēng)固坡。同時(shí)，在排土場(chǎng)周邊適當(dāng)點(diǎn)綴栽植榆樹、楊樹、油松、云杉、樟子松等具有較強(qiáng)的耐旱力和耐寒性的喬木，作為復(fù)墾的先鋒植物和景觀建設(shè)植物。

2.2 表土保護(hù)

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(fù)的關(guān)鍵，表層土壤有機(jī)質(zhì)含量高于深層土壤，宜播種。表土剝離時(shí)，保留草皮層，剝離厚度≥0.2 m。

2）表層土保護(hù)。為確保區(qū)域草原生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)恢復(fù)，先決條件即是保護(hù)好露天礦表層土。為保護(hù)表層土，擬采取的保護(hù)措施：在露天礦采掘場(chǎng)（內(nèi)排土場(chǎng)）、外排土場(chǎng)工程占地前，占地前首先對(duì)占地范圍內(nèi)表土層單獨(dú)剝離、單獨(dú)堆放。表層土堆放場(chǎng)周界布置排水溝，表土堆體周邊臨時(shí)擋護(hù)用填土草袋圍擋，堆體采用苫布覆蓋，防風(fēng)、防雨、防流失。表層土剝離、堆存完成后，待露天礦排土場(chǎng)平臺(tái)達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高、并穩(wěn)定后，則可用堆放的表土進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)。因此，表土層保護(hù)是實(shí)施基本生態(tài)復(fù)墾和區(qū)域生態(tài)重建的關(guān)鍵，表土層恢復(fù)后，需將土層翻松后，再開始播種草籽進(jìn)行排土場(chǎng)土地恢復(fù)工作。

2.3 外排土場(chǎng)土地復(fù)墾工藝

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

1）水土流失防治技術(shù)。排土場(chǎng)土地復(fù)墾工程應(yīng)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(chǎng)的外邊緣采取修筑擋水墻、襲隙填土灌縫、積極疏導(dǎo)徑流等措施，設(shè)邊坡水土流失防護(hù)工程。堆土形成反坡梯田，在坡角下挖設(shè)排水溝。分區(qū)平整排土場(chǎng)，設(shè)置周邊擋土圍埂，在圍埂內(nèi)棄土，采取水土流失監(jiān)測(cè)措施，保證及時(shí)治理。

排土場(chǎng)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(shè)計(jì)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(chǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)坡度不小于3‰，臺(tái)面使用推土機(jī)機(jī)械平整。排土場(chǎng)匯水單元采用水流就近排放的原則，每個(gè)匯水單元面積約5 hm2。排土場(chǎng)平臺(tái)內(nèi)側(cè)修筑排水溝，平臺(tái)外側(cè)修筑擋水埂。排土場(chǎng)排棄平臺(tái)分隔亦設(shè)置網(wǎng)格圍堰，圍堰設(shè)置高度約0.5 m。設(shè)計(jì)修筑排水渠道從上而下，為減少水土流失，排土場(chǎng)規(guī)整流路，疏導(dǎo)水流，匯水流入排水溝，設(shè)計(jì)保證排土場(chǎng)內(nèi)積水最終匯入排土場(chǎng)排水系統(tǒng)。各匯水單元的排水渠將各層平臺(tái)、邊坡的徑流導(dǎo)出排土場(chǎng)，防止邊坡切溝侵蝕。

2）平臺(tái)復(fù)墾技術(shù)。露天煤礦位于典型草原脆弱生態(tài)區(qū)，平臺(tái)復(fù)墾采用網(wǎng)格式布設(shè)種植灌木、牧草。由于排土場(chǎng)平臺(tái)土地復(fù)墾技術(shù)內(nèi)、外排土場(chǎng)設(shè)計(jì)基本相同，因此，將排土場(chǎng)平臺(tái)土地復(fù)墾技術(shù)置于內(nèi)排土場(chǎng)土地復(fù)墾研究中重點(diǎn)描述。

3）邊坡復(fù)墾技術(shù)。排土場(chǎng)邊坡土地復(fù)墾工程在外排土場(chǎng)土地復(fù)墾工程中較為重要，主要是在排土場(chǎng)邊坡設(shè)置魚鱗坑、水平溝來(lái)防治坡面溝蝕和重力侵蝕。排土場(chǎng)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(chǎng)邊坡覆土?xí)r，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(shí)可控制排土場(chǎng)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(chǎng)平臺(tái)和邊坡穩(wěn)定后及時(shí)整地。種植灌木時(shí)，邊坡沿等高線采用魚鱗坑整地。排土場(chǎng)邊坡復(fù)墾工程中魚鱗坑整地示意圖如圖2。

圖2 排土場(chǎng)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(shè)計(jì)以0.6 m×0.5 m×0.5 m長(zhǎng)、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(guò)多，造成新的水土流失。

魚鱗坑設(shè)計(jì)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(shí)單獨(dú)堆放的表土，邊坡覆土后立即種植灌木或草種，以防邊坡風(fēng)蝕、降水后滑塌。

2.4 內(nèi)排土場(chǎng)平臺(tái)復(fù)墾工藝

露天礦土地復(fù)墾工程應(yīng)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(diǎn)，種植適應(yīng)性強(qiáng)、生長(zhǎng)迅速、成活度高、抗風(fēng)沙、耐干旱的喬、灌木樹種作為土地復(fù)墾工程植物恢復(fù)物種。且復(fù)墾工程中種植的灌木和牧草密度不宜過(guò)大。

排土場(chǎng)區(qū)域內(nèi)生態(tài)恢復(fù)的關(guān)鍵是建設(shè)灌木防護(hù)林生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)。灌木防護(hù)林在內(nèi)排土場(chǎng)土地復(fù)墾平臺(tái)上設(shè)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(shè)置為3~5 m。

在灌木防護(hù)林的防護(hù)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(chǎng)生態(tài)恢復(fù)系統(tǒng)，同時(shí)起到防風(fēng)固沙、減少水土流失的作用。排土場(chǎng)土地復(fù)墾工程的實(shí)施可促進(jìn)牧草業(yè)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，有利于區(qū)域發(fā)展畜牧業(yè)。

2.5 土地復(fù)墾措施

勝利礦區(qū)內(nèi)大型露天煤礦內(nèi)排土場(chǎng)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(chǎng)堆放土、巖層次與原地層順序基本保持相同。采掘場(chǎng)采坑內(nèi)煤層挖采前，需將采坑區(qū)域內(nèi)表土單獨(dú)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(chǎng)劃定區(qū)域。排土堆至復(fù)墾平臺(tái)后，將表土覆蓋在土地復(fù)墾工程區(qū)域土壤表層。

排土場(chǎng)土地復(fù)墾工程從形成穩(wěn)定平臺(tái)的第2年開始，后每年按露天礦采區(qū)開采進(jìn)度推進(jìn)。第四系表土單獨(dú)剝離、單獨(dú)貯存，用來(lái)作為排土場(chǎng)平臺(tái)或邊坡穩(wěn)定后的種植土。該大型露天礦設(shè)計(jì)排土場(chǎng)最終穩(wěn)定邊坡角為20°，設(shè)計(jì)坡面較緩，有利于復(fù)墾邊坡。平臺(tái)復(fù)墾應(yīng)采用草、灌、喬相結(jié)合的方式，形成立體化景觀，擬恢復(fù)為自然景觀生態(tài)系統(tǒng)。同時(shí)，在排土場(chǎng)周邊迎風(fēng)側(cè)設(shè)置具有水土保持功能的防風(fēng)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(chǎng)在運(yùn)營(yíng)期綠化率達(dá)98%以上。

排土場(chǎng)周邊植防護(hù)林帶設(shè)計(jì)規(guī)模見表2。排土場(chǎng)最終復(fù)墾面積見表3。

表2 排土場(chǎng)防護(hù)林帶設(shè)計(jì)規(guī)模

表3 排土場(chǎng)最終復(fù)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(fù)技術(shù)資料，對(duì)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)中土地復(fù)墾工程進(jìn)行研究。根據(jù)HJ651—2013礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理技術(shù)規(guī)范（試行）和HJ619—2011環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則煤炭采選工程，制定排土場(chǎng)土地復(fù)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(xiàng)目土地復(fù)墾技術(shù)方案后，對(duì)該露天煤礦項(xiàng)目?jī)?nèi)、外排土場(chǎng)土地復(fù)墾工程的設(shè)計(jì)進(jìn)行論證、研究，提出切實(shí)可行的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)，為大型露天煤礦排土場(chǎng)土地復(fù)墾工程技術(shù)研究提供一個(gè)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(fù)墾工程提供技術(shù)參考。

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

［2］HJ619—2011環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則［S］.2012.

［3］HJ19—2011環(huán)境影響評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則［S］.2011.

［4］內(nèi)蒙古自治區(qū)環(huán)境科學(xué)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(bào)告書［R］.2004.

［5］國(guó)家環(huán)?？偩汁h(huán)境發(fā)展中心和中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司.大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司勝利東二號(hào)露天煤礦及附屬鐵路專用線工程環(huán)境影響報(bào)告書［R］.2006.

［6］中煤科工集團(tuán)沈陽(yáng)設(shè)計(jì)研究院有限公司.內(nèi)蒙古北聯(lián)電能源開發(fā)有限責(zé)任公司鏵尖露天煤礦環(huán)境影響報(bào)告書［R］.2009.

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

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

【責(zé)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(chǎng)土地復(fù)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(xiàng)目經(jīng)理，2004年畢業(yè)于沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，主要從事環(huán)境影響評(píng)價(jià)工作。

DOI∶10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.023