煤矿工程中的水土保持生态修复措施

孙 璐

（山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原030024）

1 山西水土流失现状

山西位于黄土高原东部，多山地丘陵，地形破碎，植被稀疏，黄土覆盖广泛，降雨集中，自然地理环境复杂多样，自然灾害较频繁，为形成水土流失提供了天然条件。据统计[1]，全省水土流失面积高达10.8万km2，约占总面积的69.2%，占全省山区、丘陵区总面积的88%，其中水蚀面积为9.3万km2，水土流失十分严重。

山西是我国重要的能源化工基地，采矿业尤其是煤矿建设和开采，是造成全省水土流失日渐严重的重要原因之一，同时煤炭能源的开发对全省的土地资源、生态环境造成了难以恢复的破坏，并导致地表的移动和变形、建构筑物的破坏、土地塌陷和荒漠化、水资源流失和水质的劣化、“三废”（大气、废水、噪声）对周围生态环境的污染等，生态居住环境日渐恶化。因此，分析煤矿开采过程中造成的水土流失、生态环境破坏，提出相应的防范治理措施，对于改善山西水土流失和生态环境状况，促进山西可持续发展具有重要的现实意义。

2 煤矿建设与开采造成的水土流失和生态破坏分析

煤矿建设与开采中水土流失的主要特征见表1[2]。

表1 煤矿建设与开采中水土流失的主要特征

截止2012年底，山西现有井采煤矿1053座，露天煤矿有3座已进行试点采矿，将新增18座露天矿煤矿。本文根据累积的经验和收集的资料，仅对井采煤矿开发建设中造成的水土流失和生态破坏进行分析。

2.1 建设期（含施工准备期）

在施工前期进行场地平整、挖方填方作业时，由于原地貌植被、土壤结构及具有水土保持生态功能的设施被扰动破坏，大面积的土地暴露在外，降低原地表水保生态功能，极易造成水土流失。

在土建施工时，由于进行井筒开凿、掘进及地面建（构）筑物基础的开挖，排放的弃渣和矸石数量较大，易形成松散堆积物边坡，改变原环境生态功能，引起水土流失。

2.2 运行期

随着矿井的生产，排放矸石量越来越大，其在运输、装卸、推平、压实等一系列过程中可能扰动原地表，同时巨大的矸石堆放量可形成一座座矸石山，损毁原有地形地貌，扰动原有生态环境；而且裸露的矸石会逐渐风化，经降雨淋洗后部分物质被溶解，产生的有机污染物多环芳烃将污染水环境，加之矸石不易吸水，极易产生水蚀和滑塌，污染周边环境，加剧水土流失。

矿井生产使得采空区面积、地表裂缝和沉陷不断扩大，裂缝损毁了原地貌的完整性，土壤结构变松，起伏明显，土壤保水功能降低，造成水土流失；地表沉陷，可能形成沉陷台阶改变局部微地貌，使地块不平整、出现分层，造成沟谷陡坡坍塌，土地表面植被结皮、生物结皮的赋存状态发生改变，增大土壤侵蚀强度，加剧水土流失。

3 煤矿建设与开采水土保持生态修复对策

水土保持生态修复[3]，是指在特定的土壤侵蚀地区，通过解除生态系统所承受的超负荷压力，根据生态学原理，依靠生态系统本身的自组织和自调控能力的单独作用，或辅以人工调控能力的作用，使部分受损的生态系统恢复到相对健康的状态。

本文以太原古交某井采煤矿为例，根据本工程的特点、不同区域土壤流失特点及水土流失防治重点等因素，对施工生产过程中引起的水土流失、生态破坏环节及程度进行分析，分区进行水土保持生态修复治理。

3.1 矸石场防治区

矸石场是水土保持生态治理的重点区域。

（1）矸石场拦挡、排水措施。在矸石场下游的冲沟出口处采用浆砌石重力式挡矸墙进行拦挡，设计挡矸墙墙高3 m，墙顶宽为 0.8 m，上游坡比 1：0.3，下游坡比 1：0.1，墙趾宽 0.5 m，用M7.5水泥砂浆砌石砌筑，M10水泥砂浆勾缝，并进行挡墙稳定计算分析，分析结果表明挡墙的抗滑、抗倾覆及地基应力满足安全稳定需要。

截水沟布设在矸石场周边，采用浆砌石梯形断面形式，壁厚0.4 m，底宽0.8 m，深0.8 m，边坡为0.5的梯形断面；在矸石场的马道上布设马道排水沟，采用浆砌石断面形式，深、底、宽均为0.4 m，侧墙和底板厚均为0.3 m。

（2）矸石场平台和边坡生态建设。矸石从挡矸墙开始向上游分块堆放，分层碾压覆土。斜面坡度采用1：3，矸石分层厚度为4.5 m，上部覆以0.5 m黄土层，坡面每升高5 m设置一4 m宽的平台（即马道）；坡面覆土厚度为0.3 m。当堆矸达到设计标高后，平整表面，覆土绿化，进行封场。

（3）封场治理。本矿建设期末所排弃渣可形成1个平台，运行期生产排弃的矸石量可形成2个平台，对形成的坡面、顶面进行植被恢复。考虑美观、保险，在矸石场坡面进行骨架植物护坡，坡面采取浆砌石骨架护坡，间隔3 m，骨架宽度0.5 m，骨架内所种植物选择无芒雀麦。矸石场顶面和坡面种植紫穗槐和无芒雀麦。

3.2 工业场地绿化区

煤矿建设和开采对自身设施要求很高，工业场地的护坡、排水、绿化、防洪等在主体工程设计中大多都做了考虑。工业场地绿化率达25%，植物物种选择当地物种侧柏、白羊草和荆条。

3.3 场外道路绿化防护

矿区对外交通道路的绿化防护体系常采取乔木和灌木相结合、路基边坡种草的方式来进行建设，既发挥了生态防护的作用，又美化交通环境，改善区域景观。乔木选择侧柏，草种选择无芒雀麦。

3.4 沉陷区生态修复规划

对沉陷裂缝进行充填平整，煤矿退役后对塌方体或滑坡体进行护坡工程，主要以植物护坡和工程护坡相结合的综合生态治理措施，以减小塌方体或滑坡体水土流失；对于受损的林地，治理以人工恢复为主，自然恢复为辅，对原有树木进行维护，补种乔木、灌木等，保障新的生态系统趋于稳定。对于受损的其余原地貌采取撒播补种草籽和管护，草种以当地适宜草种等为主，控制可能发生的水土流失，修复受损的生态体系；对于耕地因沉陷和裂缝造成弃耕的，在地表变形稳定后，结合耕地基本建设，进行土地复垦，重新修造耕地。

4 结语

根据煤矿建设与开采中水土流失、生态破坏的主要特征，按时段分析了井采煤矿在建设运行过程中可能产生的水土流失，同时确定井采煤矿水土流失重点区域，以太原古交某煤矿为例，分区域特点提出相应的水土保持生态修复措施，坚持水土保持、生态治理与煤矿建设同步规划实施，有效治理矿区水土流失，形成相对稳定的矿区生态系统，从而实现煤矿整体生态环境的改善和优化[4]，促进煤矿生产建设的可持续发展。

［1］景华府,李洪建.山西水土保持生态恢复分区初探［J］.中国水土保持,2010（2）：32-33.

［2］陈正新,袁普金，尤 伟等.煤矿工程水土保持准入条件［J］.中国水土保持科学,2010,8（3）：93-98.

［3］杨爱民,刘孝盈,李跃辉.水土保持生态修复的概念、分类与技术方法［J］.中国水土保持,2005（1）：11-13.

［4］王姣雯.浅谈煤矿开采区的水土流失与防治［J］.污染防治技术,2010,23（5）：49-51.