鐵皮房家堡子礦區(qū)采石場(chǎng)水土保持治理措施研究

鐵皮房家堡子礦區(qū)采石場(chǎng)水土保持治理措施研究

在生產(chǎn)過(guò)程中，原土地被徹底清除，地表覆蓋物被破壞，土壤耐腐蝕性顯著下降，不可避免地導(dǎo)致新的人為水土流失。如果不及時(shí)管理水土流失，可能會(huì)加劇目標(biāo)區(qū)域水土流失的強(qiáng)度，威脅項(xiàng)目區(qū)域周圍的生態(tài)環(huán)境。因此,筆者對(duì)鐵嶺房家堡子礦區(qū)采石場(chǎng)水土流失的現(xiàn)狀、防治措施和防治工程進(jìn)行研究。1家寶礦區(qū)采石場(chǎng)水土流失1.1開(kāi)采區(qū)運(yùn)輸組織房家堡子礦區(qū)位于鐵嶺縣大甸子鎮(zhèn),行政區(qū)劃隸屬于鐵嶺縣大甸子鎮(zhèn)。該項(xiàng)目由開(kāi)采區(qū)、料石加工堆放區(qū)、棄渣場(chǎng)、辦公生活區(qū)、運(yùn)輸?shù)缆?部分組成。項(xiàng)目總占地面積包括礦區(qū)面積和因修建運(yùn)輸?shù)缆吩诘V區(qū)范圍外占用的面積,為253.2hm2。1.2水土流失1.2.1擾動(dòng)地表面積h2該項(xiàng)目擾動(dòng)原地貌、損壞土地和植被面積總計(jì)253.2hm2,其中開(kāi)采區(qū)、棄渣場(chǎng)、料石加工堆放區(qū)、運(yùn)輸?shù)缆?、辦公生活區(qū)擾動(dòng)地表面積分別為180.00、33.60、33.36、5.76、0.48hm2。1.2.2棄土及棄渣場(chǎng)采礦場(chǎng)在開(kāi)采過(guò)程中,先將表土進(jìn)行剝離,經(jīng)實(shí)際調(diào)查,礦區(qū)表土層厚度約為0.5m,礦石損失率為5%,預(yù)測(cè)每年可產(chǎn)生棄土、棄渣24000m3,運(yùn)至棄渣場(chǎng)集中堆放。隨著礦點(diǎn)的不斷擴(kuò)大,可以逐漸對(duì)廢礦點(diǎn)進(jìn)行即時(shí)恢復(fù)覆土。1.2.3損壞水庫(kù)該項(xiàng)目占地面積253.2hm2,損壞水土保持設(shè)施面積253.20hm2,全部為疏林地。1.2.4水土流失1.2.4.相關(guān)系數(shù)的測(cè)定采用經(jīng)驗(yàn)公式法確定該項(xiàng)目各預(yù)測(cè)單元擾動(dòng)前的土壤侵蝕模數(shù)E,即E=506.87-5.22C,式中C為相關(guān)系數(shù)。C=30時(shí),E=350.27t/(km2·a)。根據(jù)擾動(dòng)前各單元的面積、土壤侵蝕模數(shù)及預(yù)測(cè)時(shí)間,計(jì)算擾動(dòng)前各單元的土壤侵蝕量(表1)。1.2.4.土壤侵蝕模數(shù)采用經(jīng)驗(yàn)公式法確定該項(xiàng)目各預(yù)測(cè)單元擾動(dòng)后的土壤侵蝕模數(shù)(表2)。根據(jù)擾動(dòng)后各單元面積、土壤侵蝕模數(shù)及其預(yù)測(cè)時(shí)間,計(jì)算擾動(dòng)后各單元的土壤侵蝕量(表2)。1.2.4.失增量的確定經(jīng)計(jì)算,擾動(dòng)后在年限內(nèi)水土流失總量為528864.05t,水土流失增量為503944.180t。其中,開(kāi)采區(qū)新增459767.28t,加工堆放區(qū)新增24838.51t,棄渣場(chǎng)新增19198.20t,運(yùn)輸?shù)缆沸略?29.94t,辦公生活區(qū)新增10.82t。2水土流失現(xiàn)象項(xiàng)目在建設(shè)生產(chǎn)過(guò)程中,由于巖石開(kāi)采、道路修建、辦公生活用房建設(shè)等活動(dòng),使地表植被遭到破壞、土體結(jié)構(gòu)松散,改變了外營(yíng)力與土體抗蝕力之間的自然相對(duì)平衡,在外營(yíng)力的作用下,誘發(fā)、加劇了水土流失,是造成項(xiàng)目新增水土流失的主導(dǎo)因素。開(kāi)采區(qū)由于場(chǎng)地平整、表土開(kāi)挖,人為造成地面裸露、表土破損、破壞原地貌;棄渣場(chǎng)由于松散土石堆放埋壓地表植被,人為造成地面裸露;運(yùn)輸?shù)缆贰⒘鲜庸ざ逊艆^(qū)、辦公生活區(qū)由于路面平整擾動(dòng)地表,人為造成地面裸露。3水土流失成因通過(guò)對(duì)項(xiàng)目區(qū)生產(chǎn)過(guò)程中水土流失預(yù)測(cè)分析,礦區(qū)生產(chǎn)使水土流失程度大大加劇,特別是開(kāi)采區(qū)、棄渣場(chǎng)、料石加工堆放區(qū)、運(yùn)輸?shù)缆贰Ｈ舨患皶r(shí)有效防治,則必然會(huì)給當(dāng)?shù)氐乃临Y源和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)極為不利的影響,增加水土流失量,主要表現(xiàn)在:①開(kāi)采區(qū)由于礦石開(kāi)采,使荒地變成“漏斗”形的盆地,在水流的沖擊下,易形成礦渣沖蝕,增加水土流失量。②棄渣場(chǎng)大量的固體松散堆積物埋壓了原有的地表植被,新塑地貌土體邊坡穩(wěn)定性差,若不采取切實(shí)可行的有效措施加以防治,土體極易產(chǎn)生滑坡、瀉溜等重力和水力侵蝕,對(duì)周邊造成危害;同時(shí),棄土體表面大面積裸露,在風(fēng)蝕作用下,引起附近生活區(qū)空氣環(huán)境質(zhì)量下降。③料石加工堆放區(qū)在運(yùn)送料石過(guò)程中,松散物質(zhì)易被濺蝕,易產(chǎn)生水蝕。④運(yùn)輸?shù)缆酚捎诘乇砺懵?風(fēng)吹車壓,松散地面極易產(chǎn)生風(fēng)蝕、水蝕。4控制水土流失的措施對(duì)5個(gè)防治區(qū)采取相應(yīng)的治理措施,因地制宜、因害設(shè)防,工程措施與生物措施相結(jié)合,預(yù)防保護(hù)與環(huán)境美化相結(jié)合,局部治理與整體治理相結(jié)合,力爭(zhēng)做到方案技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理、可操作性強(qiáng),能有效地控制防治責(zé)任范圍內(nèi)的水土流失(表3)。5不同類型防洪設(shè)計(jì)的典型設(shè)計(jì)5.1覆土造林改造采礦場(chǎng)占地面積為180hm2,開(kāi)采方法為自上而下分層開(kāi)采,采后各開(kāi)采平臺(tái)為裸露巖石,不具備植被恢復(fù)條件,可即時(shí)對(duì)廢礦點(diǎn)進(jìn)行恢復(fù)。覆土厚度50cm,覆土后植樹(shù)造林恢復(fù)植被,樹(shù)種選擇刺槐,造林時(shí)間為覆土后第2年春季,用主側(cè)根發(fā)達(dá)的2年生苗木,造林密度6000株/hm2。在雨季前噴播草籽,草種選擇苜蓿。在開(kāi)采過(guò)程中,為防止坡面碎石、棄渣隨意滑溜,產(chǎn)生水蝕,在雨季用編織袋裝土在開(kāi)采面坡腳采用臨時(shí)防護(hù)措施,由于開(kāi)采區(qū)面積較大,防護(hù)長(zhǎng)度2880m,共6處。采用編織袋“品”字形緊密排列的堆砌防護(hù)方式,高0.6m,3年更換1次,共換10次。5.2擋渣墻基礎(chǔ)及排水系統(tǒng)開(kāi)挖該礦山開(kāi)采時(shí),將產(chǎn)生一定量的棄土、棄渣,暫時(shí)設(shè)立1處棄渣場(chǎng)。在開(kāi)采過(guò)程中,將采區(qū)表土與風(fēng)化巖進(jìn)行剝離,運(yùn)到棄渣場(chǎng)分層堆放。棄渣場(chǎng)占地面積33.6hm2,棄土、棄渣存放量為2.4萬(wàn)m3/a(新開(kāi)挖產(chǎn)生的棄渣、表土可即時(shí)直接運(yùn)至廢礦點(diǎn),用于回填、覆土,進(jìn)行植被恢復(fù))。生產(chǎn)期間在棄渣場(chǎng)周圍砌筑擋渣墻,墻體為漿砌塊石,高1.5m,基礎(chǔ)埋深1.5m,頂寬0.4m,M10水泥砂漿壓頂10cm厚,擋渣墻長(zhǎng)度為2304m,擋渣墻基礎(chǔ)以上0.4m處設(shè)一排PVCΦ5cm排水管,間距2.5m。墻體縱向每隔10m設(shè)一寬2cm伸縮沉降縫,內(nèi)塞涂瀝青的木板,深度為15cm。經(jīng)計(jì)算,擋渣墻抗滑安全系數(shù)為1.18,抗傾安全系數(shù)為8.55,分別大于1.30和1.50,滿足規(guī)范要求;基底最大、最小應(yīng)力分別為29.72和28.72kPa,均小于地基允許承栽力S=33.60～120.00kPa,且Smax/Smin=1.03<3,不會(huì)產(chǎn)生拉應(yīng)力,滿足要求。漿砌石方量為7372.8m3。在擋渣墻外0.5m挖排水溝,排水溝尺寸為底寬0.5m,溝深0.5m,邊坡比1∶1,排水溝長(zhǎng)2016m,挖方量為1008m3。擋渣墻基礎(chǔ)及排水溝開(kāi)挖的土方用于平整場(chǎng)地。在排水溝旁種植兩排楊樹(shù),株行距3m×3m。在堆放完畢后,為避免棄渣場(chǎng)表面裸露造成水蝕、風(fēng)蝕危害,在雨季前噴播草籽,草種選擇苜蓿,即滿足土場(chǎng)植被快速恢復(fù),同時(shí)后期還能產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。5.3擋土墻基礎(chǔ)施工生產(chǎn)期間在料石加工堆放區(qū)外圍采取擋土墻護(hù)坡,墻體為漿砌塊石,高1.5m,基礎(chǔ)埋深1.5m,頂寬0.4m,M10水泥砂漿壓頂10cm厚。擋土墻長(zhǎng)度為2448m,石方量為7833.6m3?；A(chǔ)挖方6976.80m3。在擋土墻外0.5m挖排水溝,長(zhǎng)2160m,挖方量為1080m3。選擇刺槐進(jìn)行綠化、防塵,株距2m。5.4道路排水系統(tǒng)新修運(yùn)輸?shù)缆房傞L(zhǎng)度7.2km,路面寬度8m。在采礦期間,為了防止坡面徑流對(duì)道路的沖刷,并排除路面雨季積水,在道路一側(cè)修排水溝,排水溝尺寸為底寬0.5m,溝深0.5m,