露天煤礦采場復(fù)墾與再利用

謝鵬

（國家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 烏海 016045）

引言

現(xiàn)階段大型露天煤礦的發(fā)展開始越來越迅速，相關(guān)工作地發(fā)展引起社會(huì)的廣泛關(guān)注，對其生產(chǎn)所用的工藝和技術(shù)進(jìn)行探討，得出的結(jié)果是減短復(fù)墾周期、提高土地的復(fù)墾率作為關(guān)鍵點(diǎn)，運(yùn)用一邊開采一邊復(fù)墾的工作方式，大大減少工作的時(shí)間。要增加礦山經(jīng)濟(jì)效益，減少煤炭資源的浪費(fèi)率，要利用地下臺(tái)階式開采法進(jìn)行作業(yè)。現(xiàn)階段，該工藝的準(zhǔn)備工作，應(yīng)用的條件已經(jīng)完善，在接下來的工業(yè)建設(shè)中，該行業(yè)的工作人員需要在對礦區(qū)的工業(yè)建設(shè)中，加強(qiáng)對該工藝的使用，使得礦區(qū)的規(guī)模更加完美，在露天開采的大型煤礦中，要把該工藝使用起來，同時(shí)重視該工藝的發(fā)展，了解工藝的工作模式，熟練地掌握工藝，從而跟上露天煤礦生產(chǎn)發(fā)展的速度。高效率高產(chǎn)量的礦山的決定因素，在于生產(chǎn)所使用的工藝手段，要想獲得快速高效的效果，就要使用大型露天煤礦的生產(chǎn)工藝。

一、研究區(qū)概況

研究區(qū)位于某地露天煤礦內(nèi)排土場生態(tài)復(fù)墾地，該區(qū)為溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，平均降雨量為428.2～449.0mm，年蒸發(fā)量為1786.6～2598.0mm，平均氣溫為4.8～7.8℃，無霜期為115～130d，年平均風(fēng)速為2.5～4.2m/s。礦區(qū)地帶性土壤為栗鈣土與栗褐土的過渡帶，本研究區(qū)屬于溫帶草原區(qū)域晉北山地森林草原區(qū)。礦區(qū)排土場經(jīng)土地重塑后，地面鋪墊的土層主要是黃土類物質(zhì)及少量紅土，有時(shí)還混有少量煤矸石和碎石等物質(zhì)，質(zhì)地一般為沙壤至壤土。

二、礦煤主要問題

（一）瓦斯及水害

礦井主要回采3-5#煤層，2#煤層回采完畢已封閉，3-5#煤層距上覆2#煤層層間距平均為5～7m，距上覆侏羅系煤層采空區(qū)約250～300m。3-5#煤層回采工藝為綜采放頂煤，采高14～15m，工作面回采后采空區(qū)與上覆2#煤層采空區(qū)垮通，并形成局部裂隙與上覆侏羅系采空區(qū)導(dǎo)通，導(dǎo)致上覆侏羅系采空區(qū)氣體涌出至本煤層回采工作面，造成工作面回風(fēng)流氧氣濃度偏低，為治理該種情況，在工作面回風(fēng)側(cè)設(shè)置了局部升壓通風(fēng)系統(tǒng)和均壓通風(fēng)系統(tǒng)，并保持待機(jī)狀態(tài)，以便于隨時(shí)啟動(dòng)。開采5 號煤層面臨主要水害為老空水。主要有上覆侏羅系煤層采空區(qū)積水、上覆2 號煤層采空區(qū)積水和同層采空區(qū)積水，積水主要來源于生產(chǎn)用水，外來補(bǔ)給量小。在巷道接近積水區(qū)或巷道從積水區(qū)下通過時(shí)，或小煤柱掘進(jìn)時(shí)鄰近薄弱區(qū)，或遇構(gòu)造造成頂板冒落時(shí)導(dǎo)通積水區(qū)的時(shí)候，存在老空透水風(fēng)險(xiǎn)。

（二）一級破碎站除塵效果差的原因分析

根據(jù)原煤卸載作業(yè)過程和煤塵產(chǎn)生機(jī)理分析，現(xiàn)有一級破碎站除塵設(shè)施煤塵超限的原因如下：①該煤塵控制方式本質(zhì)為濕式除塵方式，缺點(diǎn)為捕集微細(xì)粉塵效率低，噴出的水霧顆粒空間填充占比低，無法充滿整個(gè)空間，且水霧顆粒在沉降時(shí)容易蒸發(fā)，不適用于到破碎站等開放環(huán)境中；②在卡車卸料時(shí)雖然自動(dòng)噴水形成抑塵水界面，但原煤卸至受料斗時(shí)產(chǎn)生的巨大風(fēng)能將煤塵帶至水界面以上形成煤塵；③原煤由卡車卸至破碎站受料斗的過程中受車卡車廂升舉時(shí)間影響，在此持續(xù)卸料過程中需要50～60s，無法控制原煤在下落過程在噴水面以上產(chǎn)生的煤塵，從而使在整個(gè)卸料過程中對煤塵的抑制效果差。

（三）運(yùn)輸管理

運(yùn)輸形式為:帶式輸送機(jī)運(yùn)輸煤流、無軌膠輪車運(yùn)輸人和物料，帶式輸送機(jī)按照分管范圍由生產(chǎn)單位進(jìn)行維護(hù)和使用，開展日檢、周期性檢修和各類維修工作，設(shè)備運(yùn)行可靠;無軌膠輪車由委托維護(hù)單位進(jìn)行日常的維護(hù)、檢修、保養(yǎng)，對車輛的各系統(tǒng)都進(jìn)行日常檢查、定期檢修等，車輛的管理有運(yùn)輸隊(duì)入井配發(fā)監(jiān)管、生產(chǎn)單位班組長現(xiàn)場安全監(jiān)管、機(jī)電管理處日常安全檢查監(jiān)督，制定有相關(guān)的管理制度，并嚴(yán)格遵照執(zhí)行，運(yùn)輸管理狀況較好，存在的主要風(fēng)險(xiǎn)有:皮帶機(jī)運(yùn)行過程中，若保護(hù)裝置意外失效，出現(xiàn)皮帶跑偏、打滑不停機(jī)的現(xiàn)象，如不能及時(shí)停機(jī)可能造成設(shè)備損壞;或皮帶長時(shí)間打滑摩擦產(chǎn)生的煙霧可能造成人員中毒、窒息傷害。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級為一般風(fēng)險(xiǎn)。無軌膠輪車帶病運(yùn)轉(zhuǎn)、司機(jī)疲勞駕駛、視線不佳等情況，運(yùn)行中可能會(huì)發(fā)生車輛撞擊人員、設(shè)備的情況，造成人員傷害和設(shè)備的損壞。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級為較大風(fēng)險(xiǎn)。車輛運(yùn)輸物料捆綁不牢或綁具意外松脫等情況，可能導(dǎo)致設(shè)備掉落造成設(shè)備的損壞，如果人員卸車時(shí)物料滑落可能造成人員的傷害。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級為較大風(fēng)險(xiǎn)。無軌膠輪車在極寒天氣或意外出現(xiàn)水箱、油箱被凍，可能導(dǎo)致車輛損壞或無法發(fā)動(dòng)造成人員無法入井和物料無法運(yùn)輸?shù)那闆r。風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級為一般風(fēng)險(xiǎn)。

三、生態(tài)恢復(fù)治理措施

（一）剝離與土地復(fù)墾一體化

由于各地礦產(chǎn)的運(yùn)作并不是使用同一種管理運(yùn)作模式，所使用的管理方式不同，使得資金情況和工程的開展程度也不同，所以導(dǎo)致國內(nèi)各地的礦產(chǎn)的土地復(fù)墾程度的不同。但大部分復(fù)墾的工作主要是對煤礦中的一部分進(jìn)行復(fù)墾。國內(nèi)開始進(jìn)行復(fù)墾工作時(shí)，只有少量的單位進(jìn)行這樣的工作，并沒有法律來約束這一環(huán)保業(yè)務(wù)。隨著時(shí)代發(fā)展，人們對環(huán)保也越來越重視，國內(nèi)也頒布了《土地復(fù)墾規(guī)定》來約束礦產(chǎn)企業(yè)的行為。復(fù)墾工作時(shí)，要與礦產(chǎn)的其他業(yè)務(wù)相結(jié)合。在復(fù)墾之前，可以做相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，把復(fù)墾要用的土壤隔離出來，然后礦產(chǎn)開始作業(yè)，開始剝離土地，快要到達(dá)規(guī)制區(qū)域的時(shí)候，再進(jìn)行復(fù)墾，這樣會(huì)大大減少復(fù)墾的時(shí)間，提高復(fù)墾的效益。

（二）預(yù)防控制措施

按照“統(tǒng)一規(guī)劃、源頭控制、防復(fù)結(jié)合”的原則，在煤礦開采、生產(chǎn)過程中可以采取一些合理的措施，以減小和控制破壞土地的面積和程度，為土地復(fù)墾創(chuàng)造良好的條件。合理規(guī)劃生產(chǎn)布局，減少破壞范圍。在施工和生產(chǎn)過程中應(yīng)加強(qiáng)規(guī)劃和施工管理，以盡量減少對土地的影響。在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)，必須嚴(yán)格控制各種生產(chǎn)和建設(shè)活動(dòng)，并應(yīng)盡量減少廢棄礦渣和危險(xiǎn)石所占土地和臨時(shí)土地的面積，并及時(shí)回收，以免對土壤和植被造成巨大破壞。它已經(jīng)威脅到脆弱的生態(tài)系統(tǒng)。在建造井的同時(shí)，有必要準(zhǔn)備一個(gè)地面移動(dòng)臺(tái)，以便在調(diào)試后的任何時(shí)候都可以觀察到它，以便積累基本數(shù)據(jù)以防止地面沉降。協(xié)調(diào)開采方法。根據(jù)表面變形的動(dòng)態(tài)分布定律，工作表面上方和下方的表面分別是拉伸變形和壓縮變形的區(qū)域。因此，當(dāng)開采大量工作面時(shí)，通過沿前進(jìn)方向合理地布置工作面和開采順序可以抵消一部分地面變形，從而使被保護(hù)物體位于沉降區(qū)或壓縮變形區(qū)的中部而不是軸承。最終的拉伸應(yīng)變可以有效減少地面變形引起的破壞。表土剝離。根據(jù)表面變形的動(dòng)態(tài)分布定律，工作表面上方和下方的表面分別是拉伸變形和壓縮變形的區(qū)域。

（三）設(shè)置密閉防塵罩棚

基于破碎站煤塵產(chǎn)生機(jī)理，提出在破碎站加設(shè)密閉防塵罩棚，密閉防塵罩棚需滿足以下要求：①需滿足自卸卡車車廂舉升的高度要求，并要求舉升后的車廂內(nèi)物料不得超出密閉罩棚以外；②密閉罩棚采用整體設(shè)計(jì)，與一級破碎站受料倉采用軟連接并封閉，保證自卸卡車卸料時(shí)受料斗振動(dòng)不會(huì)對防塵罩棚產(chǎn)生影響，并不會(huì)使煤塵外溢。為滿足上述要求，防塵罩棚采用鋼結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)，屋面與圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用厚度不小的彩色壓型鋼板，圍護(hù)結(jié)構(gòu)與卸料斗上沿采用軟膠皮密封，卡車卸料側(cè)懸掛多層強(qiáng)力膠皮擋簾，強(qiáng)力膠皮擋簾按自卸卡車車廂舉升尺寸由外向內(nèi)依次加長，分層錯(cuò)落布置，減少煤塵的溢出，一級破碎站密閉式防塵罩棚。在增加防塵罩棚后，對于卡車卸料側(cè)，雖然采用多層錯(cuò)落布置強(qiáng)力膠皮擋簾遮擋，但仍不能完全封閉煤塵向卸載平臺(tái)方向的外溢。為完全控制煤塵的逸散，在防塵罩棚卡車卸料側(cè)采用干霧抑塵技術(shù)輔助降塵，已達(dá)到更好的煤塵控制效果。

四、討論

在本研究條件下，4 種有機(jī)物料在礦區(qū)復(fù)墾土壤的分解速率均表現(xiàn)為初期快、后期緩慢，與前人的結(jié)果相似。秸稈和糞肥在前12 天的分解速率較快，主要原因是初始有機(jī)物料中易分解物質(zhì)較多，如氨基酸、有機(jī)酸、多糖等可溶性有機(jī)物質(zhì)以及無機(jī)養(yǎng)分，提供了微生物代謝活動(dòng)所需的大量能源和養(yǎng)分，且此階段，日平均土壤溫度均在10℃以上，有利于微生物活動(dòng)。第12 天后，有機(jī)物料中難溶性有機(jī)物質(zhì)半纖維素、纖維素和木質(zhì)素等開始被分解，分解速率有所下降，且土壤溫度也快速降低，40～200 天內(nèi)每日平均土壤溫度處于10℃以下，低溫致使微生物活動(dòng)降低，進(jìn)一步減緩了對物料的分解。分解到218 天后，正好是全年中降雨量最集中和溫度最高的時(shí)候。此時(shí)的微生物活性最高，所以有機(jī)物料又進(jìn)入下一個(gè)快速分解階段。因此，在初期有機(jī)物料中的易分解有機(jī)物分解后，較難利用有機(jī)碳的分解速率主要受到土壤積溫的影響。除積溫外，有機(jī)物料的性質(zhì)也影響著物料的分解速率。

結(jié)束語

總體來看，復(fù)墾后，油松純林、刺槐×油松和油松×沙棘混交林模式的存活率顯著高于其他配置模式；油松和刺槐的存活率顯著高于檸條和沙棘。各樹種的徑級結(jié)構(gòu)和高度結(jié)構(gòu)主要呈正態(tài)分布，不同配置模式各樹種的平均胸徑（或基徑）和平均高度間普遍無顯著差異。種植單元內(nèi)樹種豐富度和土壤全氮含量主要影響沙棘的存活率，各因素對其他樹種的存活率無顯著影響。