大尖山石灰?guī)r礦水土流失防治探討

1、大尖山石灰?guī)r礦水土流失防治探討摘要】大尖山石灰?guī)r礦為大型露天礦，開(kāi)采過(guò)程中擾動(dòng)和破壞原地貌，損壞植被易造成產(chǎn)生水土流失。本文通過(guò)分析工程區(qū)水土流失形成的原因、水土流失引起的危害，結(jié)合工程特點(diǎn)，確定了水土流失防治分區(qū)，通過(guò)水土保持工程措施、植物措施和臨時(shí)措施的有機(jī)結(jié)合和合理布局，形成完整的水土保持措施防治體系，使工程運(yùn)行期可能造成的水土流失得到有效控制，確保工程建設(shè)及運(yùn)行平安，保護(hù)、改善和合理利用土地資源，使損毀的林草植被得以恢復(fù)，重建新的更好的生態(tài)環(huán)境。【關(guān)鍵詞】礦山；水土流失；防治措施；水土保持1、工程根本概況大尖山石灰?guī)r礦為大型露天礦山，位于巢湖市半湯街道大尖山山脊的東側(cè)見(jiàn)圖1，錄屬于安徽

2、皖維高新材料股份以下簡(jiǎn)稱(chēng)“皖維公司，大尖山礦山采出的石灰?guī)r礦運(yùn)至皖維公司水泥廠(chǎng)作為水泥生產(chǎn)原料。礦山采用自上而下、水平分臺(tái)階的山坡露天機(jī)械化采礦，即采用潛孔鉆機(jī)鉆孔、深孔爆破，液壓挖掘機(jī)裝車(chē)、礦用自卸汽車(chē)運(yùn)輸工藝。礦區(qū)面積0.519km2，開(kāi)采高程為+100m+266m。2021年開(kāi)始建礦，至2021年開(kāi)采量到達(dá)100萬(wàn)t/a，累計(jì)采出礦石量約為1233.31萬(wàn)t。礦山目前剩余保有資源儲(chǔ)量2579.49萬(wàn)t包含合福高鐵壓覆礦量，扣除合福高鐵壓覆礦量后保有資源儲(chǔ)量為2148.22萬(wàn)t，生產(chǎn)規(guī)模為年開(kāi)采石灰?guī)r礦260萬(wàn)t，礦山效勞年限為8.08年【1】。工程區(qū)屬于技改、建設(shè)生產(chǎn)類(lèi)工程【2】，礦區(qū)經(jīng)

3、多年開(kāi)采，最低開(kāi)采標(biāo)高已開(kāi)采至+100m，形成+250m+115m共10個(gè)開(kāi)采平臺(tái)，臺(tái)階高度15m。礦山技改擴(kuò)能后設(shè)計(jì)新開(kāi)拓北側(cè)+220m、+205m及南側(cè)+235m標(biāo)高3個(gè)開(kāi)采工作面，繼續(xù)開(kāi)采+250m+115m共10個(gè)開(kāi)采平臺(tái)至礦區(qū)界限，并對(duì)采區(qū)北側(cè)和南側(cè)+250m平臺(tái)的上游開(kāi)采邊坡進(jìn)行削坡降坡和護(hù)坡處理；充分利用已建成的采區(qū)內(nèi)部開(kāi)拓道路、外部運(yùn)礦道路和輔助道路，并對(duì)開(kāi)拓道路的局部路段進(jìn)行修整。依據(jù)施工工藝及水土流失特點(diǎn)等，將本工程水土流失防治分區(qū)劃分為：治理工程區(qū)、露天采區(qū)、礦山道路區(qū)、工業(yè)場(chǎng)地區(qū)和表土堆場(chǎng)區(qū)。工程總占地54.23hm2，均為永久占地，建設(shè)期土石方總挖方10.09萬(wàn)m3，

4、總填方1.06萬(wàn)m3，棄方9.03萬(wàn)m3。工程區(qū)位于江淮丘陵，礦區(qū)原始山體基巖裸露，山體邊坡坡角在20°30°之間，原始高程在90m-310m之間，山體較渾圓；屬北亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，年均降雨量1132mm，10年一遇24h最大降雨量178mm，20年一遇24h最大降雨量223mm，降水集中在汛期69月，年均氣溫16.5，年平均風(fēng)速3.2m/s，導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|，最大凍土深度10cm；土壤主要以黃棕壤土為主；植被類(lèi)型屬于北亞熱帶常綠闊葉林帶，現(xiàn)狀林草覆蓋率為17.2%；工程區(qū)屬南方紅壤丘陵區(qū)，土壤侵蝕以水力侵蝕為主，容許土壤流失量為500t/km2·a。2、水土流失影

5、響因素2.1自然因素工程區(qū)內(nèi)影響水土流失的自然因素主要有雨水、地形地貌、土壤、植被等。礦區(qū)位于大尖山山坡，山體邊坡坡角在20°30°之間，原始高程在90m-310m之間，高差達(dá)220m，這種高陡山坡在降水作用下易產(chǎn)生水土流失；工程區(qū)土壤以黃棕壤土為主，自然植被類(lèi)型繁多，但局部區(qū)域由于基巖裸露較多，加之人為的開(kāi)發(fā)，使得林草覆蓋率不高，不利于水土流失的控制。礦山開(kāi)采使原生地貌和地表植被遭受破壞，基巖和土層裸露，土壤結(jié)構(gòu)疏松，表土抗蝕能力減弱，在雨水沖刷等外力作用下易產(chǎn)生水土流失。工程區(qū)多年平均降雨量1132mm，降水集中在69月，降水集中，強(qiáng)度大，對(duì)土壤的侵蝕力大；雨季裸露地表

6、抗侵蝕能力較差，遇暴雨會(huì)引起嚴(yán)重的土壤侵蝕，侵蝕以面蝕、濺蝕、溝蝕為主。2.2人為因素大尖山礦山在建設(shè)和生產(chǎn)運(yùn)行過(guò)程中，由于道路修整和拓寬、表土剝離、礦山開(kāi)采等活動(dòng)，嚴(yán)重?cái)_動(dòng)和破壞了原地貌和地表植被，造成水土流失。1施工期本工程治理工程區(qū)合福高鐵壓覆區(qū)已在前期進(jìn)行礦山治理恢復(fù)，根本無(wú)水土流失產(chǎn)生，本次不擾動(dòng)；工業(yè)場(chǎng)地區(qū)前期已建成，被建筑物、硬化所覆蓋，無(wú)水土流失產(chǎn)生，本次只利用，不擾動(dòng)。因此，本工程施工期的人為擾動(dòng)主要表現(xiàn)在：礦山局部路段修整和開(kāi)拓、剝離表土，露天采區(qū)地表附著物的去除、表土剝離、開(kāi)采平臺(tái)的開(kāi)拓、已達(dá)終極開(kāi)采平臺(tái)的邊坡的削坡降坡，表土的臨時(shí)堆放等，易產(chǎn)生新增水土流失。2自然恢復(fù)期

7、自然恢復(fù)期階段，各區(qū)域?qū)Φ乇淼臄_動(dòng)根本結(jié)束，因施工而引發(fā)水土流失的各種因素逐漸消失，地表植被逐漸發(fā)揮水土保持效果，被破壞的生態(tài)環(huán)境逐步得到恢復(fù)和改善，水土流失量逐漸減少并到達(dá)容許水土流失量以下，地表形成新的穩(wěn)定狀態(tài)。3生產(chǎn)運(yùn)行期主體工程施工期結(jié)束后，礦山道路和內(nèi)部開(kāi)拓道路已停止擾動(dòng)，并對(duì)道路邊坡采取植被恢復(fù)措施，露天采區(qū)已達(dá)終極開(kāi)采平臺(tái)的邊坡已削坡降坡和植被恢復(fù)措施。露天采區(qū)、礦山道路區(qū)和表土堆場(chǎng)區(qū)一直處于擾動(dòng)狀態(tài)，易產(chǎn)生水土流失。3、水土流失危害工程施工建設(shè)過(guò)程中，由于擾動(dòng)和破壞了原地貌，加劇了建設(shè)區(qū)水土流失，預(yù)測(cè)建設(shè)期水土流失總量為439t，其中新增水土流失量為399t。有可能發(fā)生的水土流

8、失危害主要在施工期及運(yùn)行期的礦山道路區(qū)、表土堆場(chǎng)區(qū)和露天采區(qū)，假設(shè)不采取有效水土保持措施，將對(duì)工程及周邊的水土資源及生態(tài)環(huán)境帶來(lái)不利影響，其危害主要表現(xiàn)在：3.1對(duì)周邊微生態(tài)環(huán)境的影響大尖山石灰?guī)r礦為大型露天開(kāi)采區(qū)，對(duì)巖土擾動(dòng)不僅在地表而且深入地層數(shù)百米，層序擾亂，植被和土壤幾乎不復(fù)存在，基巖和土層裸露。由于地面失去保護(hù)，生態(tài)環(huán)境變得脆弱，開(kāi)采坡面遇雨水尤其是暴雨將會(huì)形成大量的侵蝕溝，其損壞的植被短期內(nèi)難以恢復(fù)到原有的水平，水土流失十分劇烈。露天采區(qū)開(kāi)采中的爆破，破碎，采石運(yùn)輸過(guò)程中的散落等活動(dòng)，產(chǎn)生了大量碎石屑、粉塵，并附著在采場(chǎng)各處，暴雨沖刷會(huì)把泥沙搬移至下坡采坑；表土裸露堆放，暴雨沖刷會(huì)

9、導(dǎo)致大量泥沙外排，導(dǎo)致大量泥沙淤堵下游溝道，嚴(yán)重影響溝道的排洪能力。隨著生產(chǎn)的進(jìn)行，會(huì)形成大量靠幫高邊坡，可能會(huì)引發(fā)崩坍、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。3.2對(duì)下游水系的影響工程區(qū)東側(cè)300m外為力寺水庫(kù)小2型，工程區(qū)產(chǎn)生的泥水順地勢(shì)匯流至下游溝道，最終易進(jìn)入下游的力寺水庫(kù)，影響水庫(kù)水質(zhì)。同時(shí)地表徑流攜帶進(jìn)入水體的懸浮物及其它有機(jī)物、無(wú)機(jī)物污染物質(zhì)的數(shù)量增加，也會(huì)加重下游力寺水庫(kù)水體污染，使下游水庫(kù)水環(huán)境效勞功能下降。3.3對(duì)周邊空氣的影響在大風(fēng)作用下，車(chē)輛運(yùn)輸過(guò)程中粉塵碎石粒散逸跌落，產(chǎn)生揚(yáng)塵；露天采區(qū)、表土堆場(chǎng)會(huì)產(chǎn)生大量飛塵，污染環(huán)境，空氣質(zhì)量下降，影響了周邊人民群眾的生活。4、水土流失防治措施4.1治

10、理工程區(qū)治理工程區(qū)為合福高鐵壓覆大尖山礦山區(qū)域，目前治理工程區(qū)范圍內(nèi)已禁止開(kāi)采，并對(duì)治理工程區(qū)進(jìn)行削坡降坡26843.23m2，布設(shè)平臺(tái)擋土墻3490.5m、平臺(tái)排水溝3599m、坡腳排水溝304m、坡面縱向排水溝894m、掛網(wǎng)客土噴播67228.37m2、種植苗木10820株。目前治理區(qū)內(nèi)截、排水溝運(yùn)行良好，未出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題；栽植的雪松CedrusdeodaraRoxb.G.Don、狗牙根CynodondactylonLinn.Pers.、高桿女貞LigustrumlucidumAiton等生長(zhǎng)良好，林草覆蓋率約55%，治理工程區(qū)水土流失為微度侵蝕，因此，治理工程區(qū)無(wú)需實(shí)施水土保持措施。4.2

11、露天采區(qū)1施工期水土保持措施設(shè)計(jì)工程措施：開(kāi)采期間為防止匯水對(duì)采區(qū)造成水土流失，在采區(qū)西側(cè)和南側(cè)沿著礦區(qū)界限內(nèi)側(cè)布設(shè)漿砌石截水溝，根據(jù)GB50433-2021?開(kāi)發(fā)建設(shè)工程水土保持技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)?【3】，截水溝防御標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇24h最大降雨量進(jìn)行過(guò)水能力校核，校核最大洪峰流量1.86m3/s，設(shè)計(jì)洪峰流量2.18m3/s，截水溝采用漿砌石矩形斷面，底寬80cm，深70cm，底坡不小于4%，采用M7.5漿砌石砌筑，內(nèi)襯砌厚度30cm，M10砂漿抹面2cm厚，截水溝較陡處布設(shè)跌水坎和消力池，跌水坎寬0.8m，深0.4m，M7.5漿砌石砌筑，M10砂漿抹面3cm厚，截水溝遇到礦山開(kāi)拓道路時(shí)布設(shè)過(guò)路涵

12、，截水溝末端設(shè)置沉沙池，尺寸為3m×2m×1.2m，池壁采用30cm厚M10漿砌石襯砌，底板C20混凝土澆筑10cm。臨時(shí)措施：為防止雨季露天采區(qū)內(nèi)的水土流失，根據(jù)采區(qū)地形及開(kāi)采情況，在開(kāi)采平臺(tái)內(nèi)側(cè)布設(shè)土質(zhì)排水溝，為梯形斷面，頂寬70cm，底寬40cm，深60cm，邊坡1：0.5，排水溝末端及順接處布設(shè)土質(zhì)沉沙池，按簡(jiǎn)易單廂沉沙池設(shè)計(jì)，斷面尺寸為長(zhǎng)1m，寬1m，深1m，池內(nèi)泥沙需定期處理。采區(qū)的匯水通過(guò)開(kāi)采平臺(tái)內(nèi)側(cè)的排水溝匯入礦山內(nèi)部開(kāi)拓道路的排水溝，最終排出場(chǎng)外。露天采區(qū)開(kāi)采邊坡破碎較嚴(yán)重，雨季增加臨時(shí)彩條布遮蓋。2生產(chǎn)運(yùn)行期水土保持措施設(shè)計(jì)工程措施：生產(chǎn)運(yùn)行期間，需對(duì)能

13、剝離表土的區(qū)域進(jìn)行表土剝離。3開(kāi)采終期水土保持措施設(shè)計(jì)工程措施：采礦工程結(jié)束后，需在采區(qū)西側(cè)+205m平臺(tái)內(nèi)側(cè)新建漿砌石排水溝順接上游邊坡的截水溝，截水溝和新建排水溝順接處新建沉沙池。植物措施：露天采區(qū)開(kāi)采結(jié)束后，+100m+235m平臺(tái)及開(kāi)采邊坡裸露地面立地條件差，植被恢復(fù)應(yīng)選擇適應(yīng)能力強(qiáng)、根系興旺，生長(zhǎng)快、成活率高的植物，在回覆表土、土地整治后，進(jìn)行植被恢復(fù)，開(kāi)采平臺(tái)采取喬、灌、草綠化，開(kāi)采邊坡栽植藤本和撒播草籽，株間距2m，行間距2m，喬木選用側(cè)柏PlatycladusorientalisL.Franco，灌木選用大葉黃楊BuxusmegistophyllaLevl.、紫葉李Prunus

14、cerasiferaEhrharf.，藤本選用爬山虎Parthenocissustricuspidata，草籽選用狗牙根CynodondactylonLinn.Pers.，撒播密度80kg/hm2。春節(jié)種植，注意管護(hù)，1年后用同齡苗進(jìn)行人工補(bǔ)植，實(shí)現(xiàn)植被快速修復(fù)。4.3礦山道路區(qū)1施工區(qū)水土保持措施設(shè)計(jì)工程措施：對(duì)運(yùn)礦道路和輔助道路的局部開(kāi)拓路段剝離表土，為疏導(dǎo)坡面來(lái)水和路面集水，在運(yùn)礦道路和輔助道路兩側(cè)布設(shè)漿砌石排水溝。運(yùn)礦道路和輔助道路最大坡面匯水面積約0.063km2，排水溝防御標(biāo)準(zhǔn)采用20年一遇24h最大降雨量進(jìn)行過(guò)水能力校核，校核最大洪峰流量1.95m3/s，設(shè)計(jì)洪峰流量2.18m3

15、/s，截水溝采用漿砌石矩形斷面，底寬80cm，深70cm，底坡不小于4%，采用M7.5漿砌石砌筑，內(nèi)襯砌厚度為30cm，M10砂漿抹面2cm厚，排水溝需穿越道路時(shí)設(shè)路涵，涵洞與路基同寬，采用800C25鋼筋砼圓涵。排水溝末端設(shè)置沉沙池，尺寸為3m×2m×1.2m，池壁采用30cm厚M10漿砌石襯砌，底板C20混凝土澆筑10cm。植物措施：輔助道路和運(yùn)礦道路運(yùn)行多年，道路兩側(cè)邊坡自然生長(zhǎng)雜草和灌木，局部存在裸露的邊坡進(jìn)行狗牙根草籽撒播，撒播密度80kg/hm2。臨時(shí)措施：采區(qū)內(nèi)部開(kāi)拓道路兩側(cè)布設(shè)土質(zhì)排水溝，用來(lái)聚集和疏導(dǎo)開(kāi)采平臺(tái)內(nèi)側(cè)的排水和采區(qū)上游邊坡聚集的雨水，土質(zhì)排水溝出

16、口處和順接處設(shè)置土質(zhì)沉沙池，最終將水排入礦區(qū)東側(cè)的下游溝道中。土質(zhì)排水溝為梯形斷面，頂寬70cm，底寬40cm，深60cm，邊坡1：0.5；土質(zhì)沉沙池按簡(jiǎn)易單廂沉沙池設(shè)計(jì)，斷面尺寸為長(zhǎng)1m，寬1m，深1m，池內(nèi)泥沙需定期處理。2開(kāi)采終期水土保持措施設(shè)計(jì)采礦結(jié)束后，運(yùn)礦道路及輔助道路保存，采區(qū)內(nèi)部開(kāi)拓道路結(jié)合終期開(kāi)采平臺(tái)進(jìn)行植被恢復(fù)。4.4工業(yè)場(chǎng)地區(qū)工業(yè)場(chǎng)地區(qū)前期已建成，有辦公樓、食堂、維修車(chē)間、水池等，目前工業(yè)場(chǎng)地設(shè)施運(yùn)行良好，滿(mǎn)足礦山生活需求不需擴(kuò)建。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，工業(yè)場(chǎng)地東側(cè)和北側(cè)開(kāi)挖邊坡坡腳修建了漿砌磚排水溝165m，矩形斷面，寬40cm，深30cm，溝壁采用24cm厚M7.5漿砌磚襯砌

17、。排水溝已運(yùn)行多年，未出現(xiàn)質(zhì)量問(wèn)題，滿(mǎn)足過(guò)水能力；東側(cè)外的開(kāi)挖邊坡撒播狗牙根草籽和栽植爬山虎，現(xiàn)植被生長(zhǎng)良好，覆蓋度大約97%左右，現(xiàn)狀根本無(wú)裸露區(qū)域，水土保持效果良好。因此，工業(yè)場(chǎng)地區(qū)無(wú)需實(shí)施水土保持措施。4.5表土堆場(chǎng)區(qū)1施工期水土保持措施設(shè)計(jì)工程措施：表土堆場(chǎng)使用時(shí)間較長(zhǎng)，為防止雨季表土堆場(chǎng)上游匯水對(duì)表土堆場(chǎng)造成的水土流失，在表土堆場(chǎng)四周布設(shè)漿砌石截水溝960m。該區(qū)匯水面積0.04km2，設(shè)計(jì)截水溝斷面為矩形，通過(guò)截水溝過(guò)水能力計(jì)算，排水溝底寬40cm，深40cm，溝壁采用30cm厚M7.5漿砌石襯砌。截水溝末端和順接處共布設(shè)沉沙池，尺寸為1m×1m×1m，池壁采用30cm厚M10漿砌石襯砌，底板C20混凝土澆筑10cm。2運(yùn)行期及終期水土保持措施設(shè)計(jì)礦山運(yùn)行期，表土堆場(chǎng)持續(xù)堆存表土，礦山開(kāi)采結(jié)束后，堆存的表土全部用于采區(qū)植被恢復(fù)覆土，表土堆場(chǎng)跡地清理后作為采空區(qū)已含在露天采區(qū)終期植被恢復(fù)中。5、結(jié)語(yǔ)大尖山石灰?guī)r礦為大型露天礦，工程區(qū)內(nèi)影響水土流失的因素主要為自然因素和人為因素，其中人為因素是影響水土流失最主要的因素。本文通過(guò)針對(duì)其水土流失形成的原因、水土流失引起的危害，結(jié)合工程特點(diǎn)，確定了水土流失防治分區(qū)，通過(guò)水土保持工程措施、植物