黑岱沟露天煤矿土地复垦及生态重建规划研究.pdf

露天采矿技术 2 0 0 3年 第 1 期 环 保 与 安 全 黑岱 沟露天 煤矿 土地 复垦及 生 态重 建规 划研 究 王志宏 ， 刘志斌 ， 陈建平 辽宁工程技术大学， 辽宁 阜新 1 2 3 0 0 0 摘要 依据黑岱 沟露天矿 区的 自然条件及 露天矿 的开采工艺和现状 ， 提 出了黑岱 沟露天矿土 地复垦和生 态重建的原则和方法 ， 对排 土场和采场的生态重建和复 垦土地 的利用方 向作 出了具 体 的规 划 。 关键词 土地复垦 ； 生态重建 ； 植被 中图分类号 X 1 7 1 ． 4 文献标识码 A 文章编号 1 6 7 1 9 8 1 6 2 0 0 3 0 1 0 0 1 9 0 3 Re s e a r c h on pl a n o f l a nd r e c l a m a t i on an d e c ol o gi c a l r e c o ns t r u c t i o n i n He i Da i g o u Ope n M i ne W ANG Zh i h o n g， LI U Z h i b i n， CHEN J i a n p i n g L i a o n i n g Te c h n i c a l Un i v e r s i t y， F u x i n 1 2 3 0 0 0 C h i n a Ab s t r a c t Ac c o r d i n g t o t h e n a t u ml con d i t i o n o f He i Da i g o u Op e n M i n e a r e a a n d t h e o p e n c u t o f t h e o p e n mi n e a n d p r e s e n t s i t u a t i o n．t h e p r i n c i p l e a n d me t h o d f o r t h e He i Da i g o u Op e n M i n e ’ S l a n d r e c l a ma t i o n an d e co l o g i c a l r e con s t r u c t i o n i s p r o p o s e d，t h e c o n c r e t e p l an i s p u t f o r wa r d t o t h e e co l o g y r e con s t ruc t i o n an d l a n d u s e d i r e c t i o n o f t h e a r r a n g i n g S i l f i e l d a n d s t o p e ． Ke y wo r d s La n d r e c l a ma t i o n；Ec o l o g i c a 1 r e c o n s t r u c t i o n ；Ve g e t a t i o n 1 矿 区自然条件及现状 黑岱沟露天矿位于黄河西岸的黑岱沟与龙王 沟之 间 ， 面积达 5 5 k m2 ， 属 于晋 、 陕、 蒙接 壤的黄 土丘 陵地区 ， 水土流失 十分严重 ， 土壤养分含量贫 乏 ， 自然生态环境恶劣。矿区 自然条件较差 ， 耕作 粗放 、 生产力低 ， 经 济农作 物和林 木较少 ， 经济发 展缓慢 ， 是以旱作农业为主的农牧业结合区。 黑岱沟露 天煤 矿 1 9 9 0年 开始建 设 ， 1 9 9 9年 1 1月正式投入生产， 2 0 0 2年达产 ， 年产原煤 1 2 0 0 万 t 。露天矿最终 开采境界南北宽 5 ． 9 3 k m， 东西 长约 7 ． 8 6 k m， 面积约 4 2 ． 3 6 k m2 。按设计生产规 模 ， 露天矿生产服务 年限为 1 1 4年 。黑岱沟露 天 煤矿采用综合开采 工艺 ， 即上部黄土 主要 由轮斗 挖掘机一 胶带连续工艺开采 ， 中部岩石及下部煤 收稿 日期 2 0 0 2一l 0 1 7 作者简介王志宏 1 9 5 8 一 ， 男， 内蒙古满州里人 ， 教 授， 博 士研 究生导师， 1 9 8 2年毕 业于原 阜新矿 业学 院， 1 9 9 6年在 中国矿业大学北京研 究生部获博士学位， 现从 事露天矿和矿业经济的教学和研究工作。 层由单斗一卡车 间断工 艺开采 ， 采 煤工艺 为单斗 一 卡车地 面破碎站一胶带一选煤厂 。 露天矿总体布局可分为采掘场、 东排土场 、 北 排土场 、 西排土场、 阴湾排土场和黑岱沟工业广场 6个区 ， 计划 到 2 0 0 2年底 停止使 用北 排土场 ， 开 始实现 内排。为 了使生 态环 境不 遭受 严重 的破 坏 ， 在生产的同时要进行土地复垦及生态重建。 露天矿 由于基建工程 的大面积开挖 ， 土地 受 到严重破坏 ， 矿 区又处 在生态非 常脆 弱 的黄土 丘 陵 区， 生态重建是矿 山开发建设 中的重大环境 问 题 。露天矿从 1 9 9 2年开始就积极进行土地复垦。 北排土场 1 9 9 5年 开始 复垦 ， 到 2 0 0 1年底 累计 完 成复垦面积 7 8 ． 6 7 h m2 ， 东排土场 1 9 9 8年开始 复 垦 ， 到 2 0 0 1年底累计完成种植 2 9 ． 9 7 h 仃 l2 。 2 土地 复垦及生态重建规划的原 则 矿区土地复垦和生态重建是一个复杂的多专 业 、 多学科 的系统工程 ， 需要集地质 、 采矿、 环境工 程 、 地球化学 、 土壤 、 生态 、 植 物 、 水保等专 业的人 员共 同参与。首先 优化排土 、 覆 土工艺和 土地 整 1 9 维普资讯 露天采矿技术 2 0 0 3年 第 1期 治方法 ， 为生物 复垦做 准备 ； 其 次完成 土壤 的熟 化 ， 在熟化的过程 中， 一定要 结合水保工程 ， 使水 土流失量得 到控制。树立矿区可持续发展的重要 观念 ， 统筹安排 ， 对复垦土地的再利用方 向进行全 面的规划。 针对黑岱沟露 天煤 矿 自然生态 环境恶劣 ， 露 天采煤对地表 生态破坏 面积大的特点 ， 采 取立足 实际， 合理规划 ， 分 步实施 的原则 。同时 ， 复垦及 重建规划要 坚 持保 护和 改善矿 区生 态环境 的方 针 ， 矿 区土地复垦及生态重建规划的原则如下 1 结合 矿区总平面布置 ， 因地制宜 ， 从实 际 出发 ， 做 到实用 ， 保 护水土 ， 防风 固砂 ， 经济美观 ， 起到保护环境 、 美化环境、 净化环境的作用 。 2 坚持开采工艺设计 与复垦设计相统 一的 原则 。 3 土地复垦以经济使用 为基础 ， 先绿化保持 水土， 求得生态环境效益 ， 并在植物种类的配置上 尽可能选择一些经济价值 和观赏价值高 的植 物， 并遵循边开发建设边治理环境 、 恢复生态的原则。 4 尽量保护与利用原有绿色植被 ， 绿化生态 工程设计要与生产工艺 ， 管线 网布置相协调 ， 生态 恢复与矿 区经济发展要协调 ， 发挥资源优势 ， 走可 持续发展的道路 。 3工程复垦 工程复垦包括 土壤重构 和地 表整形 ， 其 工程 进度与采矿 同时进行 ， 所 用设备与采矿设 备也是 相同的。为了最大 限度 地减少复垦 费用 ， 把工程 复垦 内容纳入 采矿计 划之 中 ， 统一规 划 、 统 一管 理 ， 使开采程序和排 土程序及排 土工艺根据土地 复垦的要求作 出相应的调整。 黑岱沟露天矿上 覆黄土层厚度 约 5 1 m， 土壤 重构过程 中， 如果复垦对上 覆表土没有特殊要求 的话 ， 土 源 是 充 足 的 ， 这 样 ， 排 土工 艺 不必 做 很 大 的改变。为 了保证 复垦工 程的正常进行 ， 所 有排 土场应尽快达到设 计标高 ， 以保证复垦工程 与排 土工程同步实施 ， 在排弃 后 的表土上及 时进行 复 垦 。 由于采矿剥离大量的松散土岩进入排土场形 成较 陡、 较长 的斜坡及 平盘 ， 所 以应进行地 表整 形 。地形设计既要对 已形成的排土场不作大规模 改变 ， 又要满足生物复垦的要求。 20 覆土 后 为 了 满 足 保 水 排 水 的 目 的 ， 控 制 沉 陷 侵蚀 ， 进行地表整形。具体做法是 平盘整治成水 平小 区， 使之地面小平大不平 ， 其间修筑 隔离堤 ， 坡地开挖排水沟 ， 做到小雨不外流 ， 大雨可截流疏 排 ； 对 于已形成的土少石多的台阶坡 面， 考虑到覆 土后易产生坡面泥石流 ， 导致恢复的植被被毁坏 ， 故不再另外覆土 以免造成 “ 两张皮” 的现象 ， 可采 用客土栽植“ 活篱笆” 密植 的灌木或 多年草本植 物 防止水土流失。 4 复垦地土壤的改良 植被恢复最 主要 的限制 因子是土壤 肥力 ， 而 排土场无任何土壤结构 ， 渗透性差 ， 土壤坚实 ， 土 壤 有 效 水分 和有 机质 含 量 极低 ， 不利 于植 物 生 长 ， 因此 。 必须进行土壤 改 良和熟化 。根据矿 区的实 际情况 ， 复垦土地可采用 种植豆科牧草 进行植物 固氮和施入粉煤灰改 良土壤以加速土壤的熟化 。 种植豆科牧草 主要 是豆科灌 木或牧草 有 固 氮作用 ， 然后将植物 有机物 通过多种方法归还 土壤 ， 如绿肥压青 、 秸杆还 田， 使有机质达 到最 大 限度的利用 。通过如此循 环来提高土壤有机质含 量加速土壤熟化和土壤改 良速度。 矿区燃煤电厂产生大量 的粉煤灰 ， 将粉煤 灰 掺入土壤 中作为土壤改 良剂 ， 不但能改善 土壤 的 理化性质 ， 提高土壤有效含水量 ， 改善土壤质地 ， 而且可以节省粉煤灰处 理费用 ， 减少排灰 占地和 污染 ， 对重建植 被美化环境有 较好 的经济 效益和 环境 效 益 。 5 植被重建 选择适生植 物是植被重建 的关 键措施 之一。 根据当地的 自然条件和立地条 件 ， 选 择适应脆 弱 环境生 长， 抗 性强 ， 根 系发达 ， 萌蘖 能力 强 ， 生 长 快 ， 栽植容 易， 成活率高 的植被 ， 使植被按 自然演 替规律 ， 能稳定和持续发 展。为此对复垦 区不同 地形提 出不同的植被配置模式 。 排土场平台覆 土层较 厚 ， 机械 反复碾 压形成 平台内部坚硬 ， 而边缘土体疏松 的现象 ， 造成严重 的水 土流失。为 了防止地面硬化 、 水 土流失 ， 排 土 场平 台覆土平 整后应立 即采取 植被恢复措施 ， 可 以种植用材林、 牧草、 灌木林等。平 台植被配置模 式可分为用于美化矿 区环境 、 防风固沙的永久性 维普资讯 露 天采 矿 技 术 2 0 0 3年 第 1期 林牧用地 和最终利用方 向为育苗基地和高产农作 物用地两类 。永久性林牧用地采用乔木和草本植 物按一定 比例混播 ； 育苗基 地和高产农作 物用 地 采用林网和豆科牧草按 比例混播 。 排土场坡面角度较 大易形成沟蚀 ， 斜坡植 被 重建工程是 土地 复垦 和植被 重建 中最重 要 的基 础 ， 为 了防止 水土 流失 ， 覆 土后必须 立 即恢 复植 被 ， 成为斜坡永久 性植被。常用 的配置模 式有沙 棘、 柠条 豆科 、 禾本科草模式和油松 沙棘 豆 科、 禾本科牧草模 式。其 中后者是典 型的乔灌草 护坡植被结构 ， 生长结构稳定 ， 对水土保持起着重 要 作 用 。 6 复垦土地再利用规划 根据黑岱沟各排 土场的立地条件及矿 区的 自 然条件 ， 土地的利用方 向遵循 因地制宜的原则 ， 根 据复垦 土地的土壤、 水资源 、 地貌及 当地气候 、 水 文等 自然条件 ， 宜农则农 ， 宜林 则林 ，宜草则草 ， 选择具有最佳效益的利用方 向。对各排土场复垦 土地 的再利用方向总体规划如下 1 东排 土场一苗 圃经济林规 划区。东排 土场地处背风向阳处 ， 计划于 2 0 0 4年到界。排土 场土壤覆盖层较厚 ， 且多为原始地表的上层土 ， 土 质相 对较好 ， 有利于植物生长 ， 故规划为苗圃经济 林规 划区。 2 北排土场景观生态园林绿 化区。北 排土场计划于 2 0 0 2年 底到界 ， 因质地 较硬 ， 土质 多为栗钙 土 ， 土层覆盖较薄 ， 且整个排土场位于迎 风 向， 故规划为永久性防风林用地 ， 顶部平盘可作 为用材林用 地。同时考虑整体景观 的美化 ， 最 终 利用方向为景观生态 园林绿化 区。 3 西 排土场生 态防护林 规划 区。西排 土场位于采场西北侧迎风面 、 选煤厂附近 ， 污染严 重 ， 并且 为选 煤厂 留有 2 1 4 2万 m3 的排矸空 间， 排矸场的服务年 限将达 到几十年 。因此 ， 西 排土 场复垦土地 以绿化 和水土保持 为主要 目的， 最终 利用方 向为生态防护林规划 区。 4 阴湾排 土场 牧草 、 用材林 、 经济林 规 划 区。阴湾排 土场与西排 土场位置相近 ， 由于露 天矿采矿生产工艺 的改造 ， 其 使用时 间及使 用与 否至今仍未确定 ， 以绿化和水土保持为主， 暂规划 为牧草 、 用材林 、 经济林规划 区。 5 内排土场牧草 、 农 田规划区。内排土 场下部为汽车排土 ， 上部为排土机排 土， 整个排弃 土岩层与原地层柱状基本相同 ， 覆土层较厚 ， 而且 覆土后 ， 地表将成为一面积很广阔的“ 人造平原” 。 因此 ， 内排土场复垦土地的最终利用方 向为耕地 ， 作为牧草 、 农 田规划 区。 7 灌溉系统 干旱少雨是该地 区生态恶化 的主要 因素 ， 因 此 ， 土地复垦解决灌溉水源问题显得尤为重要 ， 有 灌溉水源时 ， 可提高植被种植 的成活率 。利用 污 水处理厂出水进行 灌溉 ， 既可解决 复垦土地灌溉 的水源问题 ， 又可节省排污费用 ， 且能将排放的污 水作为资源重 新得 以利用 ， 具有直 接和间接 的经 济效益。 灌溉系统主要 由水库 ， 高位水池及管网组成 。 拟在吴家沟建设库容 为 6 0万 m3的水库和东 、 北 排土场之间， 西 、 阴湾排土场之 间建设 2个容量为 5 0 0 0 m3的高位水 池。污水经处理后 排到水库 ， 再由加压泵打人高位 水池 ， 然后在重力 作用下经 灌溉管 网系统进入灌溉 区。 8 结语 黑岱沟露天煤 矿 ， 可 复垦土地总 面积将达 到 6 7 5 0 ， 7 h m2 。按 规划 2 0年 总 1 1 4年 估算 ， 黑 岱沟露天煤 矿可 复垦 土 地 1 3 8 3 ， 8 h m2 2 0 7 5 7 亩 ， 土地复垦工程总投资 包括土地整治费用 、 种 植费用 、 灌 溉系统投资 为 1 2 9 3 ． 0万元 ， 平均 每 公顷 9 3 4 3 ． 8 4元 6 2 2 ． 9 2元 信 。土地 复垦后土 地质量将大大提高 ， 按 2 0 0 1年准能公司征地价格 估算 ， 2 0年后复垦土地净增价 值为 3 9 1 1 5 ． 2 7万 元 ， 经 济效 益明显。此外 ， 复垦土地 为“ 人造小 平 原” ， 地形平 坦 ， 植 被覆 盖率高 ， 水 土保 持作用 明 显 ， 生态环境大为改观 ， 并 可改 善矿 区的小气候 ， 其生态效益和社会效益将非常显著。 参考文献 1 ]李青峰， 曹江营． 准格尔煤田露天矿植被恢复的研究 一 排土场植被 自然恢 复的观察研究 [ J ] ． 中国草地， 1 9 9 7 ， 0 2 ． [ 2 ]才庆祥， 高更君． 露天矿剥离与土地复垦一体化作业 优化研究[ J ] ． 煤炭学报， 2 0 0 2 ， 0 3 ． 【 3 ]宋振勇， 白中科． 露天矿复垦土地的生态分类与工程 设计[ J ] ． 露天采煤技术 ， 1 9 9 9 ． 21 维普资讯