康玲玲，董飛飛，，劉小強(qiáng)，劉軍軍

(1.黃河水利科學(xué)研究院，水利部黃河泥沙重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，450003;2.華北水利水電學(xué)院資源與環(huán)境學(xué)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(xiàng)目的生產(chǎn)運(yùn)行時間比較長，導(dǎo)致該類工程用地不僅在建設(shè)期容易產(chǎn)生水土流失，而且生產(chǎn)運(yùn)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(dǎo)致地表大面積塌陷，在生產(chǎn)運(yùn)行期間廢渣、棄矸的隨意占地和堆放，如不采取防護(hù)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(zāi)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(dǎo)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(shí)《中華人民共和國水土保持法》，保護(hù)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(hù)，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(shí)的工作得到了不斷推進(jìn);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(shí)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(jìn)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(shè)項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)》(以下簡稱《防治標(biāo)準(zhǔn)》)的規(guī)定，林草覆蓋率即指林草類植被面積占項(xiàng)目建設(shè)區(qū)面積的比例。采礦工程屬建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目，就多年平均降水量400 ～600 mm 區(qū)域設(shè)計水平年(即試運(yùn)行期)林草覆蓋率的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)而言，執(zhí)行一級、二級和三級的林草覆蓋率標(biāo)準(zhǔn)值分別為25%、20%和15%(表1)。

表1 建設(shè)生產(chǎn)類項(xiàng)目水土流失防治標(biāo)準(zhǔn)——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(dāng)?shù)厣a(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(shí)際上，很多采礦工程用地的林草覆蓋率難以達(dá)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(shè)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(shè)原則，臨時占地區(qū)域的水土保持措施應(yīng)按照原有土地利用類型來布設(shè)，只有臨時占用林草地或者荒地的，施工后期才能布設(shè)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(shí)際上只能將其作為復(fù)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(fēng)林等可以在建設(shè)期布設(shè)植物措施外，其余絕大部分區(qū)域只能到終期才能布設(shè)措施。

盡管在如工業(yè)場地(包括礦井工業(yè)場地和風(fēng)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(fēng)林，主體設(shè)計綠化率可以達(dá)到20%左右;但由于主要占地的采掘場、地面運(yùn)輸系統(tǒng)、地面加工系統(tǒng)等的工程特點(diǎn)，至設(shè)計水平年難以或者很少布設(shè)林草措施，因此，項(xiàng)目區(qū)總的林草措施面積就很難達(dá)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(shè)計水平年的林草覆蓋率時，既要根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的年降水量對標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修正，同時還應(yīng)結(jié)合主體工程布設(shè)情況和臨時占地面積及類型，依據(jù)設(shè)計水平年能到位的林草措施面積，推算出林草覆蓋率能達(dá)到的比例。若達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分說明理由，對防治目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，而不能完全照搬《防治標(biāo)準(zhǔn)》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(dāng)?shù)丨h(huán)境造成不良影響，還會對當(dāng)?shù)厝嗣袢罕姷纳?、財產(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(yáng)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(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚⒇敭a(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(xì)小，呈粉末狀，當(dāng)遭到4 級以上風(fēng)力襲擊后，易產(chǎn)生風(fēng)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(hù)措施，并且由于其堆積物礦物成分復(fù)雜，植物難以生長，在降雨情況下易產(chǎn)生水土流失，嚴(yán)重地破壞當(dāng)?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(shè)計所需設(shè)置的排矸場、排土場和尾礦庫進(jìn)行合理選址，或者針對主體設(shè)計所確定的場址進(jìn)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(xiàng)目區(qū)地形地貌的實(shí)際情況，按照《開發(fā)建設(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范》［4］(以下簡稱《技術(shù)規(guī)范》)的有關(guān)規(guī)定，對照主體設(shè)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(shè)棄土(石、渣)場;若有涉及河道的，應(yīng)符合治導(dǎo)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(shè)施、工業(yè)企業(yè)、居民點(diǎn)等的安全，尤其下游一定距離范圍內(nèi)不能有居民點(diǎn)和重要設(shè)施。

3)禁止在對重要基礎(chǔ)設(shè)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(shè)棄土(石、渣)場。

4)不宜布設(shè)在流量較大的溝道，否則應(yīng)針對可能引發(fā)泥石流的問題進(jìn)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(shè)。

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(fēng)沙區(qū)應(yīng)避開風(fēng)口和易產(chǎn)生風(fēng)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(shè)

《技術(shù)規(guī)范》規(guī)定:棄土(石、渣)應(yīng)綜合利用，不能利用的應(yīng)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(hù)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(shè)，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(jìn)行穩(wěn)定性計算與分析，以確保攔擋措施的安全。

2)從實(shí)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(yīng)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(shè)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(dá)不到應(yīng)有的作用，即使有了投資也難以實(shí)現(xiàn)。當(dāng)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(yīng)進(jìn)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(shè)一平臺，平臺寬4 m 以上)形削坡開級，其坡比應(yīng)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(hù)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(shè)計工程，建議水土保持方案編制時只對建設(shè)期和閉庫時終期的防治措施作出必要的安排。

1)建設(shè)期臨時防護(hù)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?fù)p壞、改變原有地貌，產(chǎn)生相應(yīng)程度的水土流失。水土保持措施應(yīng)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(diǎn)預(yù)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(jìn)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(hù)坡。對于主壩背水坡面，除主體設(shè)計已經(jīng)布設(shè)的階梯、排水等工程措施外，水土保持方案應(yīng)側(cè)重于植物措施，如進(jìn)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(yīng)性強(qiáng)、固土性能好、耐旱、耐瘠薄、生長快、速成林的特點(diǎn)，可以取得較好的防護(hù)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(jìn)行植物護(hù)坡、在周邊設(shè)置必要的截排水溝和防風(fēng)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(yīng)對閉庫后的庫面治理提出相應(yīng)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(jìn)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(rèn)為，土地復(fù)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(shù)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(fù)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(jī)械進(jìn)行逐年、分塊攤平使用。同時，在復(fù)墾過程中，還應(yīng)合理確定農(nóng)業(yè)機(jī)耕道、田塊、農(nóng)田防護(hù)林以及農(nóng)田排灌設(shè)施的布置，分區(qū)布設(shè)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(jī)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(shè)計水平年的林草覆蓋率時，既要根據(jù)項(xiàng)目區(qū)的年降水量對標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行修正，同時還應(yīng)結(jié)合主體工程布設(shè)情況和臨時占地面積及類型，依據(jù)設(shè)計水平年能到位的林草措施面積，推算出林草覆蓋率能達(dá)到的比例。若達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)充分說明理由，對防治目標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，而不能完全照搬《防治標(biāo)準(zhǔn)》的要求。

2)在編制水土保持方案過程中，應(yīng)針對工程實(shí)際和項(xiàng)目區(qū)地形地貌，按照《技術(shù)規(guī)范》的有關(guān)規(guī)定，對主體設(shè)計設(shè)置的排矸場、排土場和尾礦庫的選址進(jìn)行合理性分析評價。

3)在進(jìn)行排土場、排矸場、棄渣場的措施布設(shè)時，首先應(yīng)選擇合適的攔擋措施類型，從實(shí)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(shí)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(yīng)的防治措施。

4)在尾礦庫修建過程中，水土保持措施應(yīng)重點(diǎn)預(yù)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(jìn)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(yīng)側(cè)重于植物措施，配置適宜的樹種，增強(qiáng)防護(hù)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(fù)耕或恢復(fù)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(xiàng)目水土流失的特點(diǎn)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(shè)項(xiàng)目水土保持準(zhǔn)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(shè)項(xiàng)目水土保持技術(shù)規(guī)范［S］.北京:中國計劃出版社，2008:4-11

［5］ 姜德文.轉(zhuǎn)變設(shè)計理念 適應(yīng)開發(fā)建設(shè)項(xiàng)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(shè)項(xiàng)目水土保持國家標(biāo)準(zhǔn)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(shè)項(xiàng)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(fù)墾的覆土厚度及覆土基質(zhì)確定［J］.安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37(25):12091-12094