子洲縣永興煤礦改造水土保持方案探析

張 偉

（子洲縣水利工程建設中心，陜西 榆林 718499）

2016年，子洲永興煤礦進行第1次改造，實施了部分水土保持項目。2021 年，再次實施改造以提升產能。為此，需對未編報水土保持方案或已通過水土保持設施驗收但現場勘查存在水土流失遺留問題進行補充編制和治理，以減少項目建設帶來的水土流失。

1 概況

子洲縣永興煤礦井田面積44.68 km2，地質儲量62 442.6萬t，可采儲量46 832萬t，為斜井、平硐混合開采，采用引進長臂大采高綜采方式。永興煤礦工程主要涉及進風立井工業場地、礦井水處理廠、直飲水供水系統、氧化塘治理區、道路工程（進風立井進場道路和礦井水處理廠進廠道路）、電源及供電線路。2016 年第1 次改造后，永興煤礦生產能力達到2 000 萬t/a；2021 年第2 次改造后，永興煤礦生產能力達到2 800萬t/a。擴能改造后，永興煤礦現有5個工業場地、1個選煤廠、2個排矸場、礦區道路和相關配套設施等。

2 項目區水土保持現狀

永興煤礦地處黃土高原溝壑區，屬中溫帶半干旱大陸性季風氣候，多年平均降水量446 mm，平均風速2.6 m/s。項目區土壤類型主要為風沙土，少量栗鈣土分布，植被覆蓋率為35%，項目容許土壤流失量為1 000 t/（km2·a）[1]。經實地調查，確定本工程土壤侵蝕類型為以水力侵蝕為主的風水復合侵蝕，項目區原地貌風力侵蝕模數為3 000 t/（km2·a），水力侵蝕模數為5 000 t/（km2·a）[2]。項目區占地范圍不涉及飲用水源保護區，不占用水功能一級保護區和保留區、自然保護區、世界文化和自然遺產地、風景名勝區、地質公園、森林公園、重要濕地等生態敏感區[3]。

3 水土流失防治分區

3.1 進風立井工業場地

位于主工業場地西南側約8 km 處的平緩區域。場地建設內容主要包括進風立井、熱風爐供暖、場內道路、門衛等，總占地面積1.02 hm2，占地類型為草地，占地性質為永久占地。

3.2 礦井水處理廠

位于氧化塘治理區東側、主工業場地南門南側500 m 處，廠內建（構）筑物有調節池、高效旋流凈化器間、澄清池、預沉調節池、洗風筒場地、煤泥濃縮池、集水池、配電間、值班室等，總占地面積2.12 hm2，占地類型為草地，占地性質為永久占地。擴能改造后，礦井水處理能力25 000 m3/d。

3.3 直飲水供水系統

位于礦井水處理廠西北側，緊鄰礦井水處理廠。該系統內部地形平緩，內部建（構）筑物主要為凈水車間、罐裝車間和回用水池，直飲水處理能力50 m3/d，占地面積0.55 hm2，占地類型為草地，占地性質為永久占地。

3.4 氧化塘治理區

緊挨選煤廠的3 個氧化塘是煤礦擴能改造前污水處理工程，總占地面積31.25 hm2，占地類型為采礦用地，占地性質為永久占地。2019年6月，對氧化塘進行了統一治理。

3.5 道路工程

進風立井進場道路原路面為土質路面，總長度1 208 m，路面寬4.5 m，路基寬6.8 m。2021 年，對該道路進行了路面、護坡、排水等改造。改造后，路面形式為水泥混凝土路面，總占地面積1.22 hm2，占地性質為永久占地，占地類型為草地。

礦井水處理廠進廠道路引自廠區東側主工業場地進場道路，長度32 m，路面寬6.0 m，路面形式為水泥混凝土路面，占地面積0.02 hm2，占地性質為永久占地，占地類型為草地。

3.6 電源及供電線路

進風立井工業場地電源引自盤區35 kV 箱變；礦井水處理廠電源引自廠內車間內的低壓配電室；直飲水供水系統電源引自距離最近的礦井水處理廠院內變壓器低壓側。礦井水處理廠和直飲水供水系統供電線路均在場地內架設，無場外供電線路占地。進風立井供電線路長度2 443 m，共架設電桿49 基，經現場調查，施工時臨時占地已恢復為原占地類型，無水土流失遺留問題，本方案將既有桿基占地列入工程永久占地，占地面積0.005 hm2，占地類型為草地。

根據工程布局及建設特點，結合工程項目所在地水土流失特點、地貌類型等情況，將本工程分為6個防治分區。具體情況，詳見表1。

表1 防治分區

4 防治區水土保持補充措施分析

由于棄土棄渣等施工活動損壞和占壓植被，項目區原地貌、植被抗侵蝕力降低或消失，土壤侵蝕量劇增。雖然先期已采取水土保持措施，但仍有待進行補充完善。

4.1 進風立井工業場地防治區

4.1.1 工程措施

2020 年6月，現場調查發現，進風立井工業場地周圍無排水渠道、截水圍堰等工程。為避免立井工業場地周圍雨水沖刷造成水土流失，在主工業場地設置了蓋板排水設施，由北向南、由西向東引接至主井工業場，包括進場道路排水系統，最終將場內雨水排入場地東側河溝。南風井工業場地四周圍墻設置有雨水散排口，場內道路兩側設置矩形排水明溝，長度約140 m，斷面尺寸0.5 m×0.5 m，最終將場內雨水排入南風井道路邊溝內。在工程周圍還實施截水圍堰。截水圍堰采用梯形斷面，斷面尺寸150 cm（下寬）×80 cm（上寬）×100 cm（高），長約2 800 m，有效減免了水土流失。

4.1.2 植物措施

根據現場調查，進風立井場地空地綠化面積0.13 hm2，綠化苗木及草種有旱柳、松樹和紫花苜蓿等。為實現生土快速改良，設計對黃土回覆區域采取綠肥結合有機肥的處理措施，進行土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同時，施加有機肥面積0.04 hm2。工業場地圍墻外部擾動區域地表裸露，對該區域進行撒播草籽綠化，綠化面積0.04 hm2，草種選擇紫花苜蓿，共需撒播草籽1.20 kg。

對綠化區部分地表裸露區域，采取撒播草籽進行補植補種，綠化面積0.03 hm2，草種選擇紫花苜蓿，共需撒播草籽0.90 kg。

4.2 礦井水處理廠防治區

4.2.1 工程措施

2016 年5 月，主體工程對礦井水處理廠施工擾動區進行了表土剝離，剝離厚度0.3 m，剝離表土用于本區域空地綠化覆土[4]。表土剝離面積1.23 hm2，剝離量0.37 萬m3。2017 年6 月，將原先剝離的表土進行了回覆。2018 年7 月，主體工程在礦井水處理廠內部設置了600 m 雨水排水管網，地埋敷設，使廠內雨水有序匯流、集中外排，減少了匯流對地面的沖刷，有利于降低水土流失。2020年6月，現場調查發現，礦井水處理廠改造后施工裸露區域未進行表土回覆和植被恢復。因此，本方案對該部分區域設計黃土回覆，回覆面積0.21 hm2，覆土來源于煤礦新排矸場地內的黃土。

4.2.2 植物措施

礦井水處理廠空地區綠化面積0.73 hm2，綠化樹種為油松、楊樹和側柏綠籬等。2020年6月，現場調查發現，礦井水處理廠改造后施工裸露區域未進行植被恢復，本方案對場地內部綠化措施進行完善，對建筑物周邊、場內道路兩側、空閑地均采取喬灌結合的方式綠化，綠化面積0.21 hm2，選取松樹、側柏、紫穗槐等樹種和紫花苜蓿。為實現生土快速改良，本方案設計對黃土回覆區域采取綠肥結合有機肥的處理措施，進行土壤改良[5]。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同時，施加有機肥面積0.21 hm2。

4.3 直飲水供水系統防治區

4.3.1 工程措施

2016 年5 月，主體工程對直飲水供水系統施工擾動區進行了表土剝離，剝離厚度0.3 m，用于本區域空地綠化覆土。表土剝離面積0.30 hm2，剝離表土量0.09 萬m3。2017 年8 月，直飲水供水系統施工結束，主體工程對空地綠化區域進行表土回覆，回覆面積0.18 hm2，覆土厚度0.5 m，表土回覆量0.09萬m3，覆土來源于施工區剝離的表土。2017 年7 月，主體工程在直飲水供水系統內布設了280 m 雨水排水管網，地埋敷設，使系統內部雨水有序匯流、集中外排，減少了匯流對地面的沖刷。

4.3.2 植物措施

現場調查發現，直飲水供水系統空地區域已采取了綠化措施，綠化面積0.18 hm2，綠化樹種油松65株、楊樹89株和側柏綠籬35 m。

4.4 氧化塘治理防治區

4.4.1 工程措施

2020年6月，現場調查發現，氧化塘共計黃土回覆面積為14.80 hm2，表土回覆量7.40 萬m3；本次計劃對景觀綠化區域回覆黃土，計劃回覆面積3.78 hm2，回覆黃土量1.89 萬m3，黃土全部來自煤礦新排矸場占地范圍內的黃土。

4.4.2 植物措施

2016 年5 月，主體工程對氧化塘周邊邊坡采取綠化措施，綠化面積4.72 hm2，栽植樹種包括楊樹158 株、松樹232 株。本次設計對1#氧化塘表面進行種草綠化，草種選擇紫花苜蓿，綠化面積5.75 hm2，共需撒播草籽172.50 kg；計劃將2#、3#氧化塘區域打造成濕地生態公園，設計景觀綠化面積3.78 hm2，栽植樹種包括蘋果298 株、山杏310 株、連翹35 株、珍珠梅4 株等，回覆黃土并進行景觀綠化區域土壤改良。在撒播豆科植物紫花苜蓿的同時，施加有機肥面積9.53 hm2。

4.4.3 臨時措施

為保證濕地公園景觀綠化措施的成活率，主體工程對綠化區域采用灑水灌溉，水源取自礦井水處理廠集水池?，F場調查發現，主體工程在開挖2#和3#氧化塘中間大壩路時塵土飛揚，且運至1#和2#氧化塘間的土方無臨時防護措施，若遇大風或降雨，將會產生大量水土流失。因此，本方案補充灑水降塵措施和密目網苫蓋措施，計劃采用8 t 罐車機械灑水，施工期間場地每天進行2次灑水，至施工期結束，灑水量為2.0 L/m2。對1#氧化塘、1#和2#氧化塘間的隔離帶在未進行綠化措施前設計密目網苫蓋，防止裸露的土體隨風揚塵和產生侵蝕，苫蓋面積65 210 m2。

4.5 道路防治區

4.5.1 工程措施

為確保施工道路，對進風立井進場道路施工擾動區進行了拓寬改造，路基寬8 m，路面寬6 m，對擾動剝離的表土區域在施工完成后分別進行了回覆，同時對路面進行了水泥硬化，對路邊進行了綠化。為防止水流沖刷損毀道路，本次設計對進風立井進場道路部分路段修建了漿砌片石排水溝和急流槽，主體工程在凹曲線路段路面低側填方邊坡、易沖刷路段邊坡采取漿砌片石護坡，修建長度305 m，高度約1.5 m，坡比1∶1.5，防護總面積0.06 hm2；在路面易積水的挖方陡坡路段設置漿砌片石排水溝，并通過急流槽將水流引至地勢較低處排出路外，排水溝總長度135 m，斷面形式為矩形，寬0.6 m，深0.6 m；急流槽總長度36 m，斷面形式為矩形，寬0.6 m，深0.4 m。

4.5.2 植物措施

2016年10月，主體工程對進風立井進場道路兩側各栽2 行行道樹，樹種為楊樹，株行距1.5 m，共栽植楊樹3 221 株，綠化面積0.38 hm2?，F場調查發現，部分路基邊坡裸露，本方案新增對該區域撒播草籽進行綠化，綠化面積0.16 hm2，草種選擇紫花苜蓿，共需撒播草籽4.80 kg。

4.6 電源及供電線路防治區

本工程既有輸電線路總長2 443 m，已于2016年8 月建設完成，經過4 a 的恢復，桿基永久占地已經穩定，施工臨時占地均已種草恢復植被，土壤侵蝕模數接近原地貌，不產生新增擾動。因此，對于該防治分區本方案不新增水土保持措施。

5 結語

通過分析探討項目實施的水土保持內容，得出項目補充的水土保持工程措施主要包括表（黃）土剝離、表土回覆、場內排水系統、急流槽、漿砌片護坡等，植物措施主要為各場地空地區植草、土壤改良，臨時措施主要對氧化塘回填區域進行灑水灌溉、防塵灑水、密目網苫蓋等，為完善和強化項目水土保持方案提供了科學依據。