達(dá)拉特旗某典型井工煤礦采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)治理工程探討

1 研究區(qū)概況

　　1.1 地形地貌

　　研究區(qū)地形呈西南高東北低的趨勢(shì)，海拔1000～1500m，南部是丘陵土石山區(qū)，在鄂爾多斯臺(tái)地北端，占總面積的54%，礦藏豐富，地勢(shì)起伏較大，水土流失嚴(yán)重;中部為庫(kù)布其沙漠，占總面積的19%，宜林宜牧，水土流失嚴(yán)重;北部為黃河沖積平原，占總面積的27%，地勢(shì)平坦，是國(guó)家商品糧基地和國(guó)家農(nóng)業(yè)綜合開(kāi)發(fā)區(qū)。

　　1.2 氣候特征

　　研究區(qū)屬典型溫帶大陸性氣候，年均日照時(shí)數(shù)3000h，年均氣溫6.1～7.1℃，極端最高氣溫39.6℃，極端最低氣溫-30.3℃。平均相對(duì)濕度54%，蒸發(fā)量2130.5mm，無(wú)霜期135～150d，年均降水量240～360mm，降水主要集中在7—9月份。最大積雪厚度380mm，年平均風(fēng)速2.7m/s。

　　1.3 土壤類型

　　研究區(qū)在內(nèi)蒙古生態(tài)功能區(qū)劃中屬于庫(kù)布其沙地東段沙地植被防風(fēng)固沙生態(tài)屏障功能區(qū)。地帶性土壤有栗鈣土、棕鈣土、栗褐土;非地帶性土壤以風(fēng)沙土為主，其次是灰漠土、淤灌土、鹽土等。

　　1.4 植被情況

　　治理區(qū)土壤沙漠化較嚴(yán)重，地表大部為黃土覆蓋，海拔1000～1500m;地帶性植被類型為典型草原植被。鄂爾多斯臺(tái)地基本為流動(dòng)和半固定沙丘，風(fēng)沙土在全旗土壤中占絕對(duì)比重，質(zhì)地與生產(chǎn)性能不良，僅長(zhǎng)一些沙蒿、灌木和雜草，水土流失嚴(yán)重。治理區(qū)所在地區(qū)土壤貧瘠而干旱，植被稀少。

　　1.5 水文地質(zhì)

　　本井田主要開(kāi)采煤層位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，但附近無(wú)大的地表水體，地形有利于自然排水。淺部第4系松散層分布極不均勻，厚度為0～44.70m，主要為透水不含水層，在地勢(shì)平坦開(kāi)闊的河谷地帶，含有孔隙潛水。深部煤系地層巖石裂隙不發(fā)育，地下水補(bǔ)給條件差，地下水以靜儲(chǔ)量為主。本井田水文地質(zhì)類型為二類二型，即以孔隙、裂隙含水層為主的水文地質(zhì)條件中等的礦床。

　　1.6 地區(qū)經(jīng)濟(jì)

　　煤礦位于鄂爾多斯市東勝區(qū)西北部的達(dá)拉特旗昭君鎮(zhèn)境內(nèi)，距東勝區(qū)僅35km。近幾年隨著地方經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，投資環(huán)境得到較大改善，道路交通、電力設(shè)施已初具規(guī)模。區(qū)域內(nèi)居民以從事農(nóng)業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)為主，經(jīng)濟(jì)收入比較可觀，是當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展較快的地區(qū)之一。

　　2 礦區(qū)治理環(huán)境分析

　　2.1 治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地調(diào)查，經(jīng)過(guò)多年井下開(kāi)采，地面已形成采空沉陷區(qū)。按照治理區(qū)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害、占用損毀土地、含水層破壞、地形地貌景觀4大類礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行論述[1-3]。地質(zhì)災(zāi)害影響現(xiàn)狀：治理區(qū)位于高頭窯煤礦的采空沉陷區(qū)內(nèi);根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，存在地表裂隙、地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害。含水層影響現(xiàn)狀：本區(qū)域地下存在大面積采空區(qū)，采空區(qū)破壞了基巖裂隙水含水層的結(jié)構(gòu)使各含水層間產(chǎn)生了水力聯(lián)系，但由于礦區(qū)內(nèi)的含水層富水性弱，對(duì)含水層影響程度較輕。對(duì)地形地貌景觀影響現(xiàn)狀：本區(qū)域已引發(fā)地表裂隙及地面塌陷等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，對(duì)地形地貌景觀影響嚴(yán)重。土地資源影響現(xiàn)狀：本區(qū)域?qū)ν恋刭Y源影響程度較輕。

　　2.2 治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境預(yù)測(cè)

　　研究區(qū)主要在地面沉陷區(qū)范圍內(nèi)，對(duì)其進(jìn)行排矸，然后在矸石場(chǎng)上部進(jìn)行覆土，恢復(fù)植被，達(dá)到沉陷區(qū)治理的目的。地質(zhì)災(zāi)害影響預(yù)測(cè)：排矸場(chǎng)最終坡角為22°，最終邊坡安全穩(wěn)定系數(shù)滿足要求，因此排矸場(chǎng)對(duì)地質(zhì)災(zāi)害影響程度較輕。含水層影響預(yù)測(cè)：主要是在沉陷區(qū)進(jìn)行排矸，排矸工程位于地下含水層之上，因此排矸場(chǎng)對(duì)含水層結(jié)構(gòu)影響程度較輕;排矸場(chǎng)雨水不會(huì)滲到地下，對(duì)地下水水質(zhì)無(wú)影響;因此未來(lái)排矸工程對(duì)地下水水質(zhì)影響程度較輕。地形地貌景觀影響預(yù)測(cè)：排矸場(chǎng)覆土，恢復(fù)治理，達(dá)到沉陷區(qū)治理的目的，未來(lái)排矸場(chǎng)對(duì)地形地貌景觀影響較輕。土地資源影響預(yù)測(cè)：對(duì)排矸場(chǎng)覆土，進(jìn)行植被恢復(fù)，達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的，對(duì)土地資源影響程度較輕。

　　2.3 治理區(qū)生態(tài)修復(fù)方法

　　本工程地面沉陷治理方法采用煤礦選煤廠洗選產(chǎn)生的煤矸石對(duì)沉陷區(qū)溝谷進(jìn)行填充、黃土覆蓋、壓實(shí)、平整方式將地貌重塑后，最終將整治后的土地恢復(fù)為人工牧草地[4，5]。地面沉陷治理方案采用土壤重構(gòu)原理，把表土重構(gòu)在回填矸石上部，使上部土層仍然在上部，下部巖層仍在下部，表土覆土厚度0.5m。矸石填充過(guò)程中，每5m厚夾蓋黃土1層（厚度為0.5m）。頂部每成型1個(gè)平臺(tái)進(jìn)行統(tǒng)一覆土，并系統(tǒng)改造1次。通過(guò)對(duì)土地進(jìn)行平整并根據(jù)土地適宜性評(píng)價(jià)將土地恢復(fù)成人工牧草地，達(dá)到沉陷區(qū)綠化、土地綜合利用、改善環(huán)境的生態(tài)效果。

　　3 治理區(qū)生態(tài)修復(fù)工程及工程量估算

　　3.1 土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)

　　本期恢復(fù)治理主要復(fù)墾區(qū)域?yàn)榕彭穲?chǎng)。本方案共選出地形坡度、排灌條件、有效土層厚度、土壤質(zhì)地、損毀程度、降雨量、區(qū)位條件（道路設(shè)施）等7項(xiàng)參評(píng)因子，依據(jù)適宜性等級(jí)評(píng)定結(jié)果，綜合分析本次治理及復(fù)墾責(zé)任區(qū)自然條件和社會(huì)條件，結(jié)合公眾意見(jiàn)和政策因素，并考慮工程施工難易程度以及技術(shù)可行性等方面的因素，確定本期治理及復(fù)墾責(zé)任區(qū)最終復(fù)墾方向?yàn)椴莸?，草種選擇適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的紫花苜蓿，具有一定經(jīng)濟(jì)效益。通過(guò)生態(tài)治理區(qū)水土資源平衡分析可知，本治理項(xiàng)目覆土區(qū)域覆土厚度50mm，土源取自原沉陷區(qū)治理工程中剝離的表土，復(fù)墾過(guò)程中用水主要取自礦井處理后的水。 　　3.2 排矸場(chǎng)排棄工程

　　排矸場(chǎng)排棄工程結(jié)束后，在其邊坡和平臺(tái)覆土并平整，覆土厚度為50mm，平整厚度為30mm，然后種草恢復(fù)植被。

　　3.3 排矸場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程量估算

　　沉陷區(qū)面積20hm2，后期排矸過(guò)程與北部已有排矸場(chǎng)進(jìn)行合并，故排矸場(chǎng)實(shí)際治理面積為22.89hm2。排矸場(chǎng)臺(tái)階平臺(tái)和邊坡覆土面積22.89hm2，覆土厚度50mm，覆土量11.45萬(wàn)m3;排矸場(chǎng)臺(tái)階平臺(tái)和邊坡平整面積22.89hm2，平整厚度30mm，平整量6.87萬(wàn)m3;根據(jù)礦區(qū)生態(tài)分布情況和適宜性分析，本次礦山恢復(fù)植被選用草種為紫花苜蓿和當(dāng)?shù)仉s草，所需紫花苜蓿457.8kg，當(dāng)?shù)仉s草343.4kg。經(jīng)測(cè)算，覆土綠化工程施工費(fèi)預(yù)計(jì)為173萬(wàn)元。

　　3.4 水土流失防治措施

　　每個(gè)治理區(qū)防治措施都以植物措施為主，主體工程采取的措施主要包括表土覆蓋和治理區(qū)植被恢復(fù)措施[6，7]。平臺(tái)及臺(tái)階設(shè)排水溝，周邊平臺(tái)周邊設(shè)置擋水圍埂，最終平臺(tái)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)圍埂;為防止治理區(qū)遭受風(fēng)蝕和水蝕，對(duì)治理區(qū)回填、整平和覆土后采取種草恢復(fù)植被措施，邊坡采用沙柳網(wǎng)格護(hù)坡，尺寸2m×2m，網(wǎng)格內(nèi)撒播苜蓿。平臺(tái)布設(shè)30m×20m的網(wǎng)格圍埂，網(wǎng)格內(nèi)撒播苜蓿。表土堆放場(chǎng)地最終也進(jìn)行綠化，恢復(fù)植被;為減少施工過(guò)程中因風(fēng)蝕造成的水土流失，在風(fēng)季施工期內(nèi)，增加灑水降塵措施。