西部礦區(qū)草原沙漠矸石回填生態(tài)恢復(fù)研究

張磊鑫 王 敏 王 強(qiáng)

（新礦內(nèi)蒙古有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 016299）

1 工程概況

鄂托克前旗煤炭局為了打造綠色礦山、環(huán)保礦山，使煤炭開釆對(duì)環(huán)境的污染降到最低程度，在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，加大力度對(duì)污染源進(jìn)行綜合規(guī)劃治理。對(duì)于暫不能利用的剩余廢渣、廢料進(jìn)行統(tǒng)一規(guī)劃、統(tǒng)一處理，考慮了充填溝谷的長久規(guī)劃，將溝谷整治變成平原。因此，利用溝谷土地，對(duì)目前不能進(jìn)行綜合利用的矸石進(jìn)行掩埋處理，杜絕隨意排棄、大量占用土地和造成環(huán)境污染的弊端。同時(shí)利用排矸的堆積進(jìn)行人工平地，并進(jìn)行復(fù)墾綠化，使其變成林地，做到化害為利，既處理有害的固體廢料，又起到了改善地形地貌的功效。

工程場(chǎng)址位于鄂爾多斯市鄂托克前旗上海廟鎮(zhèn)，距離鎮(zhèn)區(qū)約8km的拴馬溝溝頭。場(chǎng)址為采礦塌陷區(qū)域，形狀大致為長方形，長約1600多米，寬約1100多米。場(chǎng)區(qū)中間低、四周高，從四周向中間逐漸降低，局部區(qū)域略有突起，因此，需要對(duì)場(chǎng)址進(jìn)行平整。場(chǎng)址地貌為荒漠化草原，地表植物以草、低矮灌木為主，無高大喬木，周邊無農(nóng)田、居住區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)等環(huán)境敏感因素。

2 矸石回填施工工藝

2.1 基底處理

矸石排矸場(chǎng)下底層由兩部分組成，一部分為第四系的風(fēng)積沙和黃土層，厚13.43～59.50m，平均厚度23.05m，底部砂礫石層發(fā)育不均，均厚0.70～5.50m，透水性好，富水性弱，水位埋深8.48～16.00m；另一部分是新近系上部砂質(zhì)粘土相對(duì)隔水層(N2)，是良好的隔水層，厚度151.10～291.80m，平均20.86m，巖性以紫紅色砂質(zhì)粘土為主，團(tuán)塊狀，膠結(jié)致密，微含沙質(zhì)，具塑性，透水性極弱，局部夾有半膠結(jié)的砂、泥灰?guī)r及片狀石膏結(jié)晶體。

排矸場(chǎng)溝谷內(nèi)基本出露的均為新近系的粘土層，土層面積占總面積的60%左右，其余為風(fēng)積沙、黃土層與砂礫石層。第四系土上排矸石臺(tái)階厚度較小，僅對(duì)溝谷底部沖積形成的砂層進(jìn)行處理。在該層上覆0.5m的紅土層，并且按0.25m厚度進(jìn)行分層碾壓處理，使密實(shí)度達(dá)到85%以上，形成隔水層。溝谷下部兩側(cè)的紫紅色砂質(zhì)粘土層為天然隔水層，無須進(jìn)行處理，直接正常排棄即可。

2.2 排矸作業(yè)施工方式

排矸分區(qū)的作業(yè)方法以下推斜面作業(yè)法并輔以平地覆蓋法。煤矸石從卸車平臺(tái)傾卸后由推土機(jī)向下推，并將煤矸石分層攤鋪，鋪勻后用壓實(shí)機(jī)進(jìn)行3～5次壓實(shí)。每堆放1m厚的矸石層進(jìn)行一次壓實(shí)，壓實(shí)度不小于0.93。按100m×100m的作業(yè)單元逐漸推進(jìn)，排矸方向由西北向東南方向排放，按照排矸方向作業(yè)單元逐步推進(jìn)，一個(gè)作業(yè)單元排矸結(jié)束后壓實(shí)并覆蓋阻隔層，完成覆土后根據(jù)排矸方向開始下一個(gè)作業(yè)單元排矸。第一層排矸結(jié)束并整體壓實(shí)覆蓋阻隔層工作完成，再按照作業(yè)工序依次進(jìn)行第二層、第三層排矸作業(yè)。

用裝載機(jī)就近取土，運(yùn)至已碾壓完成的4.5m矸臺(tái)階區(qū)域，當(dāng)運(yùn)輸距離大于30m，可臨時(shí)由排矸自卸卡車輔助倒短運(yùn)輸。粘土覆蓋厚度總計(jì)為0.5m，作業(yè)時(shí)先在矸石平盤頂部覆蓋厚度0.25m紅色粘土，而后將粘土用推土機(jī)和前裝機(jī)攤平，采用振動(dòng)式壓路機(jī)進(jìn)行往返式碾壓，至覆土層壓實(shí)系數(shù)達(dá)到85%，方進(jìn)行二次覆土，重復(fù)上道工序進(jìn)行施工。

每個(gè)臺(tái)階作業(yè)線水平推進(jìn)90m時(shí)，沿臺(tái)階坡面沿走向排棄一層粘土層，縱向最小厚度為2m，并進(jìn)行碾壓處理，壓實(shí)系數(shù)達(dá)到85%左右，形成各個(gè)“格倉”。一個(gè)臺(tái)階形成后，在其最終形成的坡面，堆排厚度為5m的粘土層封閉矸石臺(tái)階，在最終臺(tái)階形成后，在壓實(shí)紅土層上方覆蓋1.0m厚度的原地表土，以便復(fù)墾作業(yè)。排矸場(chǎng)排棄寬度為50m，攤平及覆土作業(yè)寬度為30m，碾壓作業(yè)寬度為15m，距上一個(gè)排矸臺(tái)階安全寬度為5m。

3 生態(tài)恢復(fù)治理

集中排矸場(chǎng)的生態(tài)恢復(fù)，考慮到煤矸石自燃、風(fēng)化和淋溶的必要性與外界環(huán)境的接觸，采用紅土層及第四系表土覆蓋，復(fù)墾種植，要對(duì)各場(chǎng)地預(yù)先平整，要利用腐殖土覆蓋，以達(dá)到復(fù)墾對(duì)于土質(zhì)的要求。覆土厚度應(yīng)大于1m，其與下覆粘土共同組成了“保水”與“隔水”層，既滿足了對(duì)矸石的封閉要求，又滿足了復(fù)墾的土質(zhì)及保水要求。依據(jù)排矸區(qū)周邊的生態(tài)系統(tǒng)特征，恢復(fù)鄉(xiāng)土植被。綠化植物的選擇盡量使用當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土植物，鄉(xiāng)土植物中首選耐寒、耐旱、根系發(fā)達(dá)的品種。

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

節(jié)約排矸費(fèi)用1408.84萬元/年。

4.2 環(huán)境效益

煤矸石中含有大量的有機(jī)成分，同時(shí)富含金屬、堿土及碳、氮、氧、硫、硅、鋁、鉀等多種化學(xué)元素。這些廢石堆由于具有自燃、淋溶、穩(wěn)定性差等屬性，從而帶來一系列的環(huán)境問題。本工程的實(shí)施，規(guī)范了無序堆放矸石造成的對(duì)地下水的污染以及自燃造成的環(huán)境污染，因此，項(xiàng)目的建設(shè)具有很好的環(huán)境效益。