付佳

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

胜利矿区某露天矿排土场土地复垦技术研究

付佳

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳110015）

露天煤矿土地复垦技术作为露天煤矿建设项目生态恢复评价的重点章节。收集胜利矿区内大型露天矿土地复垦材料，根据土地复垦实际案例，进一步明确露天矿土地复垦技术内容，提出有针对性的切实可靠的露天矿排土场土地复垦方案。

露天矿；排土场；生态恢复；土地复垦

0 引言

中华人民共和国环境保护部于2013年7月发布并实施了HJ651—2013矿山生态环境保护与恢复治理技术规范（试行）[1]，对排土场生态恢复中岩土排弃、排土场水土保持与稳定性、排土场植被恢复及排土场恢复再利用都提出了指导性的技术要求。HJ619—2011环境影响评价技术导则煤炭采选工程部分[2]将生态综合整治一章作为煤炭项目环境影响报告编制中重点章节，而露天矿内、外排土场的土地复垦工程是露天矿生态综合整治中的核心[3]。

内蒙古自治区锡林郭勒盟胜利矿区总规中将胜利矿区前期生产建设项目均规划为大型露天煤矿，而大型露天矿的相继建设，确实推动了区域经济发展，但露天矿建设形成的大面积的露天采坑和外排土场也给区域生态环境带来了较大的负荷。如何恢复矿区退化的草原生态系统，使该地区走上社会、经济与环境可持续发展之路，成为了矿区建设的首要问题。由此，在规划矿区实施时提出合理、有效、可行的生态恢复技术措施，成为了露天煤矿开发建设后生态恢复技术的重要课题。针对胜利矿区某露天矿排土场的土地复垦技术的实施情况进行研究和归纳总结。

1 胜利矿区生态保护规划

胜利矿区规划建设大型露天煤矿，露天煤矿在施工期和运营期对地表扰动较大，对区域原始生态环境状况有较大的影响[4]。

胜利矿区所在区域生态系统为草原生态系统。矿区建设环境影响分析以露天煤矿工程特征和区域草原生态环境特征为基础，以保护区域草原生态环境为目标，实现区域经济、社会和环境的协调发展的同时创造良好的生态环境条件。

胜利矿区自然生态环境特征为内蒙古高原典型草原区，露天开发煤炭资源的同时也将保护、恢复与重建矿区生态。矿区土地复垦规划原则要求立足实际、因地制宜、合理规划、分步实施生态环境保护和建设规划作为矿区建设的前提。

1）外排土场土地复垦规划。规划矿区距离锡林浩特市城市较近，外排土场的土地复垦方向以人造假山景观生态为主，拟作为锡林浩特市工业生态旅游点。

当外排土场排土平台可实施土地复垦后，覆盖表土，同时，做好防风固沙、水土保持工作，土地复垦工程设计植物种选择耐寒植物，种植主体为灌木，配置草本植物和针叶阔叶树，形成人工景观生态系统。

2）内排土场土地复垦规划。矿区内排土场为利用露天矿已采掘的区域进行排弃的场地，合理减少露天矿开采建设占地的影响。矿区内排土场土地复垦方向为发展人工种植牧场，拟为锡林浩特市提供优质牧草。

2 矿区内某露天矿土地复垦实例

排土场土地复垦工艺[5]如图1。

图1 排土场土地复垦工艺

2.1 复垦土地适应性分析

1）适宜性评价。根据露天矿所在内蒙古自治区锡林郭勒盟区域的土地性质，按照宜耕—宜园—宜林—不宜顺序判断土地利用类型。对照复垦土地限制因素的林、牧评价等级标准进行逐项分析露天矿排土场复垦土地适宜性，其评价结果见表1。

表1 露天矿排土场土地适宜性评价

2）适宜恢复成的生态系统。胜利矿区所在区域生态系统为内蒙古高原典型草原生态系统。因地适宜植物物种主要为：豆科沙打旺多年生牧草、禾本科披碱草多年生牧草、豆科紫花苜蓿多年生牧草、禾本科羊草多年生禾草、豆科草木樨1～2年生牧草、藜科猪毛菜1年生草本、禾本科老芒麦多年生禾草等。

露天煤矿可恢复的生态系统情况宜以草本先行、灌草结合的模式进行露天矿土地复垦[6]。设计灌草配置组合一般为：柠条－沙打旺；柠条－草木樨；柠条－紫花苜蓿－冰草；柠条－草木樨－紫花苜蓿－冰草。

在排土场的平缓地区，种植固氮豆科植物沙打旺、紫花苜蓿、草木樨，配以冰草、羊草、披碱草等，可改良土壤、增加有机质，形成豆科植物与禾本科物混合种植形态的人工灌草生态系统，并兼顾防风固坡。同时，在排土场周边适当点缀栽植榆树、杨树、油松、云杉、樟子松等具有较强的耐旱力和耐寒性的乔木，作为复垦的先锋植物和景观建设植物。

2.2 表土保护

1）表土剥离原则。露天矿占地区域表层土壤较薄，但却是露天矿生态恢复的关键，表层土壤有机质含量高于深层土壤，宜播种。表土剥离时，保留草皮层，剥离厚度≥0.2 m。

2）表层土保护。为确保区域草原生态系统稳态恢复，先决条件即是保护好露天矿表层土。为保护表层土，拟采取的保护措施：在露天矿采掘场（内排土场）、外排土场工程占地前，占地前首先对占地范围内表土层单独剥离、单独堆放。表层土堆放场周界布置排水沟，表土堆体周边临时挡护用填土草袋围挡，堆体采用苫布覆盖，防风、防雨、防流失。表层土剥离、堆存完成后，待露天矿排土场平台达到设计标高、并稳定后，则可用堆放的表土进行生态恢复。因此，表土层保护是实施基本生态复垦和区域生态重建的关键，表土层恢复后，需将土层翻松后，再开始播种草籽进行排土场土地恢复工作。

2.3 外排土场土地复垦工艺

露天矿外排土场采用单斗－卡车排土工艺，外排土场占地排土前，剥离外排土场占地区域地表表层土壤，并单独堆放。外排土场排弃土岩高度至可实施土地复垦工艺平台时，覆土并开始实施梯田式人造假山工程。

1）水土流失防治技术。排土场土地复垦工程应辅以水土流失防治技术，修筑排水渠道、建立完整排水系统，在排土场的外边缘采取修筑挡水墙、袭隙填土灌缝、积极疏导径流等措施，设边坡水土流失防护工程。堆土形成反坡梯田，在坡角下挖设排水沟。分区平整排土场，设置周边挡土围埂，在围埂内弃土，采取水土流失监测措施，保证及时治理。

排土场坡脚宜在6～10 m左右处修筑约3 m高挡土围埂，围埂为土石结构。围埂设计为梯形断面，埂高约1 m，埂坡比一般为1∶1，埂顶宽约0.5 m。

排土场平台设计坡度不小于3‰，台面使用推土机机械平整。排土场汇水单元采用水流就近排放的原则，每个汇水单元面积约5 hm2。排土场平台内侧修筑排水沟，平台外侧修筑挡水埂。排土场排弃平台分隔亦设置网格围堰，围堰设置高度约0.5 m。设计修筑排水渠道从上而下，为减少水土流失，排土场规整流路，疏导水流，汇水流入排水沟，设计保证排土场内积水最终汇入排土场排水系统。各汇水单元的排水渠将各层平台、边坡的径流导出排土场，防止边坡切沟侵蚀。

2）平台复垦技术。露天煤矿位于典型草原脆弱生态区，平台复垦采用网格式布设种植灌木、牧草。由于排土场平台土地复垦技术内、外排土场设计基本相同，因此，将排土场平台土地复垦技术置于内排土场土地复垦研究中重点描述。

3）边坡复垦技术。排土场边坡土地复垦工程在外排土场土地复垦工程中较为重要，主要是在排土场边坡设置鱼鳞坑、水平沟来防治坡面沟蚀和重力侵蚀。排土场边坡采用鱼鳞坑工程技术后，播种灌木、草籽重建区域生态系统[7]。

排土场边坡覆土时，采用“后退式”堆卸方式，保证覆土层疏松。自卸式卡车按序倾倒覆土，形成有序土堆，同时可控制排土场平盘的沉陷侵蚀，减少地表产生裂隙，降水易渗入地表土层。待排土场平台和边坡稳定后及时整地。种植灌木时，边坡沿等高线采用鱼鳞坑整地。排土场边坡复垦工程中鱼鳞坑整地示意图如图2。

图2 排土场边坡鱼鳞坑整地工程示意图

由图2可知，鱼鳞坑断面近似半圆形，坑格分布呈“品”字形排列，大小设计以0.6 m×0.5 m×0.5 m长、宽、深较为适宜。鱼鳞坑两侧挖集水槽，水槽与坑内蓄水坑相连。鱼鳞坑内填适量表层土，填土厚度为0.2～0.3 m，坑面呈反坡型。鱼鳞坑以2 m×2 m网格分布较为适宜，不宜过多，造成新的水土流失。

鱼鳞坑设计可改变坡面小地形，保土蓄水，且能拦蓄和调节坡面径流，避免径流集中冲刷坡面，减少水土流失。边坡覆土采用剥离时单独堆放的表土，边坡覆土后立即种植灌木或草种，以防边坡风蚀、降水后滑塌。

2.4 内排土场平台复垦工艺

露天矿土地复垦工程应根据地形差异情况种植不同特性的植物，根据局地区域气候特点，种植适应性强、生长迅速、成活度高、抗风沙、耐干旱的乔、灌木树种作为土地复垦工程植物恢复物种。且复垦工程中种植的灌木和牧草密度不宜过大。

排土场区域内生态恢复的关键是建设灌木防护林生态恢复系统。灌木防护林在内排土场土地复垦平台上设置纵、横向林带，采用网格法布局，交织的林网带宽一般设置为3~5 m。

在灌木防护林的防护网内草本植物物种选择一般为豆科牧草[8]，主要功能为提高土壤肥力后，建立排土场生态恢复系统，同时起到防风固沙、减少水土流失的作用。排土场土地复垦工程的实施可促进牧草业的经济发展，有利于区域发展畜牧业。

2.5 土地复垦措施

胜利矿区内大型露天煤矿内排土场下部弃土工艺为吊斗铲倒堆工艺，上部弃土工艺为单斗-卡车工艺。排土场堆放土、岩层次与原地层顺序基本保持相同。采掘场采坑内煤层挖采前，需将采坑区域内表土单独堆放。待采坑开始内排后，采用半连续工艺将弃土排至内排土场划定区域。排土堆至复垦平台后，将表土覆盖在土地复垦工程区域土壤表层。

排土场土地复垦工程从形成稳定平台的第2年开始，后每年按露天矿采区开采进度推进。第四系表土单独剥离、单独贮存，用来作为排土场平台或边坡稳定后的种植土。该大型露天矿设计排土场最终稳定边坡角为20°，设计坡面较缓，有利于复垦边坡。平台复垦应采用草、灌、乔相结合的方式，形成立体化景观，拟恢复为自然景观生态系统。同时，在排土场周边迎风侧设置具有水土保持功能的防风固沙林带，以云杉、杨树、丁香、小叶锦鸡儿、柠条等乔灌木为主。确保排土场在运营期绿化率达98%以上。

排土场周边植防护林带设计规模见表2。排土场最终复垦面积见表3。

表2 排土场防护林带设计规模

表3 排土场最终复垦面积hm2

3 结论

收集胜利矿区某大型露天矿生态恢复技术资料，对生态恢复技术中土地复垦工程进行研究。根据HJ651—2013矿山生态环境保护与恢复治理技术规范（试行）和HJ619—2011环境影响评价技术导则煤炭采选工程，制定排土场土地复垦工程技术方案。在调研大量胜利矿区大型露天煤矿项目土地复垦技术方案后，对该露天煤矿项目内、外排土场土地复垦工程的设计进行论证、研究，提出切实可行的生态恢复技术，为大型露天煤矿排土场土地复垦工程技术研究提供一个成熟案例，为内蒙古自治区锡林郭勒盟大型露天煤矿的土地复垦工程提供技术参考。

［1］HJ651—2013矿山生态环境保护与恢复治理技术规范（试行）［S］.2013.

［2］HJ619—2011环境影响评价技术导则［S］.2012.

［3］HJ19—2011环境影响评价技术导则［S］.2011.

［4］内蒙古自治区环境科学研究院.内蒙古自治区锡林郭勒盟胜利矿区总体规划环境影响报告书［R］.2004.

［5］国家环保总局环境发展中心和中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司.大唐国际发电股份有限公司胜利东二号露天煤矿及附属铁路专用线工程环境影响报告书［R］.2006.

［6］中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司.内蒙古北联电能源开发有限责任公司铧尖露天煤矿环境影响报告书［R］.2009.

［7］魏金发．露天矿开采后土地复垦方式探讨［J］．煤炭科学技术，2013（S2）：384-385.

［8］潘德成，吴祥云，张丹丹．植物根系对排土场边坡抗冲性的影响［J］．水土保持应用技术，2010（3）：3-5．

【责任编辑：张东旭】

Study on land reclamation technology in the open-pit mine dump of Shengli mining area

FU Jia
(China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Design&Research Institute,Shenyang 110015,China)

Taking the open－pit mine land reclamation technology as the focus of construction projects ecological recovery evaluation,the open－pit mine collects land reclamation material.According to the actual case of land reclamation,the article further clarifies the land reclamation technology content of the open－pit mine,and puts forward the practical and reliable land reclamation project in open－pit mine dump.

open－pit mine;dump;ecological restoration;land reclamation

TD167

B

1671－9816（2017）02－0084－05

付佳.胜利矿区某露天矿排土场土地复垦技术研究［J］.露天采矿技术，2017，32（1）：84－87.

2016－08－15

付佳（1982—），女，辽宁鞍山人，工程师，项目经理，2004年毕业于沈阳农业大学，主要从事环境影响评价工作。

DOI∶10.13235/j.cnki.ltcm.2017.02.023