峨口铁矿露天开采矿山水土保持措施探析

蔚云峰

（山西省水利水电勘测设计研究院，山西 太原 030024）

1 项目概况

峨口铁矿位于代县县城东南28 km的山羊坪村一带，是集采矿、选矿、球团为一体的联合型企业。矿区面积4.6746 km2，生产规模750万t/a。矿区以山羊坪背斜为界划分为南、北两区，南区分为南东、南西采场，北区分为北东、北西采场。根据矿体赋存情况，北东采场已于2012年闭坑；南东采场闭坑时间为2016年；北西采场闭坑时间为2020年；南西采场闭坑时间为2021年。采场岩石通过汽车运往跑马岭排土场，选矿尾矿通过汽车排往牛圈沟干堆场。

2 项目区自然状况

矿区位于五台山脉北麓的中高山区，属土石山区。区内地形切割剧烈，山势陡峻，沟谷发育。项目区属温带半干旱大陆性季风气候，年平均气温8.4℃；年平均降雨量442 mm，大多集中在6—9月；年平均蒸发量1770 mm；冻土深度1.2m左右；无霜期约160 d左右。受气候、海拔、植被等因素影响，项目区土壤垂直分布比较单调，土壤主要为山地褐土，质地松软，抗蚀性差。表层土壤厚0.5～1.2m，有机质含量低。

项目区属暖温带夏绿阔叶林植被地带，植被种类较多，林草覆盖度约30%。土壤侵蚀类型以水力侵蚀为主，兼有重力侵蚀。水力侵蚀主要发生在裸露的地表面，表现为面蚀和沟蚀。

3 水土流失原因分析

在矿山生产过程中，由于人为因素，原地表植被遭到破坏，地表大面积裸露，开挖表土、碎石随处可见，大量废土（石）渣排往排土场和尾矿库。由于矿山采取粗放式开采，缺少必要的防护措施及排水系统，使裸露的地表、松散的堆积体易受雨水冲刷，产生水土流失，严重区域会造成滑坡、泥石流等地质灾害。

4 水土流失危害分析

4.1 土地资源破坏

由于开挖、占压，破坏原有植被，改变了原地貌、土壤结构和地面物质组成，造成土地肥力的严重退化，从而导致土地生产力降低。同时，采矿扰动了原土层，使裸地面积增加，为溅蚀、面蚀、细沟侵蚀等创造了条件，进而造成了水土流失。

4.2 周边环境影响

采矿破坏水土保持设施，对项目区生态环境造成影响。若长时间得不到治理，不仅影响矿山的正常生产，而且会影响当地工农业生产和人民群众的生命财产安全。同时在风力的作用下，松散堆渣产生大量粉尘，影响周边居民的生活质量。

4.3 河道排洪影响

泥沙流入附近峨河，会造成河床抬高，河道淤积，影响河道行洪和蓄洪能力。

5 水土保持措施

5.1 采矿场防治措施

5.1.1 拦渣坝

在露天采场下游出口处设拦渣坝。拦渣坝采用透水性好的干砌石堆石坝，坝高3～6m，外坡坡比1∶2，内坡坡比1∶3，顶宽3m，外坝脚布设贴坡式反滤体。

5.1.2 排洪设施

为防止降雨形成的洪水流入露天采坑，在北西采区修建导流堤和排洪洞拦截洪水。同时在露天坑底设储水池，由水泵直接排至地表。导流堤采用重力式浆砌块石结构，顶宽2.0m，内外坡比均为1∶0.5。排洪隧洞采用圆拱直墙型式，钢筋混凝土砌护，底宽3m，纵坡9‰，砌护厚度0.4m。导流堤、排洪隧洞每隔10m设置一条伸缩缝，缝宽20 mm，缝内用沥青木丝板、沥青麻绳或其他弹性的防水材料填塞，外面用1∶2水泥砂浆填塞并抹平。

5.1.3 平整覆土

采矿结束后，平整露天采坑，对底部、各级台阶形成的平台进行覆土封场。平整覆土采用机械为主、人工辅助的方式进行，覆土厚0.50m，之后恢复植被。

5.1.4 植物措施

在露天采场平台及各级台阶覆土后采用灌草恢复植被；在边坡坡脚处设置种植槽，种植攀爬性和适宜性较强的爬山虎，利用此类攀爬植物对坡体绿化。灌木选用紫穗槐，株行距1.5m×1.5m；草种选用披碱草，撒播方式，播种量20 kg/hm2；爬山虎采用条播方式，种植密度 0.3m×0.3m，播种量 15 kg/hm2。

5.2 排土场防治措施

5.2.1 挡渣墙

排土场下游采用浆砌石重力式挡渣墙进行拦挡。挡渣墙高4m，墙顶宽2m，外坡坡比1∶0.1，内坡坡比1∶0.3，采用M7.5水泥砂浆砌石砌筑。为排除场内渗水，在墙体上设置两道15 cm×20 cm的矩形排水孔，且在上游墙面上设置反滤体。

5.2.2 排洪设施

为防止降水冲刷废土石坡体，以及产生泥石流型水土流失，在排土场上游及周边修建截洪沟；露采闭坑后，场内采用截排水沟将汇水引入矿山排水系统。

排土场堆渣每一阶段最终放坡治理，且堆渣每升高20m设一马道平台，平台宽度10m，边坡1∶1.5。沿外侧坡面每隔30m设一条纵向排水沟，排水沟采用矩形断面，底部设消能坎。马道平台内侧设马道排水沟，与坡面纵向排水沟相接。

5.2.3 平整覆土

排土场堆存完毕后进行封场治理。采用推土机平整排土场顶面后，覆盖一层厚度0.5m的表土。覆土后的坡度不大于1%，以免地面径流冲刷表土。

5.2.4 边坡防护

排土场外侧坡面采用格状框条护坡，网格尺寸2m×2m。框条内覆土厚0.3m。

5.2.5 植物措施

排土场顶面、坡面栽植紫穗，其间撒播披碱草。紫穗槐株行距1.5m×1.5m，披碱草撒播量45 kg/hm2。草籽应为无发霉变质的当年种籽。

5.2.6 管护措施

植物栽植后定期进行灌溉、施肥，对缺苗的区域及时补种，保证区域植被的成活率，尽可能快速恢复地表植被。树木栽植当年抚育2～3次，需苗木扶正，适当培土，第2，3年各抚育1次，抚育面积需逐年扩大。

5.3 尾矿库防治措施

5.3.1 拦渣坝

初期坝采用透水堆石坝，最大坝高75.0m，坝顶宽6m，外坡坡比1∶2，内坡坡比1∶3。内坡设置土工布反滤层，坡脚向库内铺设排渗褥垫，褥垫层厚0.5m。坝外坡铺设干砌块石护坡。初期坝以上的子坝采用干堆工艺进行堆筑，尾矿堆积坝每上升10m高设一马道平台，平台宽10m，堆积坝平均外坡比为1∶4。

5.3.2 排洪设施

为防止雨水冲毁坝坡，尾矿堆积坝与岸坡相交处设坝肩排水沟，马道平台修建永久性纵、横向排水沟，同时在滩面道路一侧修建排水沟，与坝肩排水沟相接。为方便管理、减少维修工程量，排水沟均采用梯形断面、钢筋混凝土结构形式。尾矿库内设3座溢水塔，内径2.5m，塔下接竖井和排洪隧洞，竖井内径2.0m，排洪隧洞断面1.8m×2.0m。为尽快将库内的水排至坝外，尾矿库布设排渗系统，包括垂直砂井、集水井和导水管，共布置砂井38个，集水井3个，水管19根。

5.3.3 覆土平整

初期坝以上坝坡坡角最大不超过19°，对形成的坝坡及马道平台进行覆土，厚度为50 cm，最终形成的滩面覆土厚度为50 cm。覆土后，采用人工和机械对覆土进行平整。坝坡、马道平台采用人工平整的方式，滩面采取机械平整的方式。

5.3.4 植物措施

堆积坝外坡、马道平台及滩面覆土后，撒播苜蓿和沙打旺，播种量20 kg/hm2。植被种植后前3年定期进行灌溉管护，死苗及时补植，尽快恢复植被。

6 建议

为保证矿山的正常生产，保护周边生态环境，提出以下预防措施：一是应设置绿化专职管理机构，负责苗木、草地日常管理。二是矿石在运输过程中采取遮盖措施，防止沿途散溢，造成水土流失。三是加强对施工人员的水土保持法律法规宣传教育。四是对实施的水土流失防治措施加强管护。五是加强边坡的巡查、监测，尤其在汛期，预防滑坡、泥石流等地质灾害的发生。排土场应配备专人负责观测和管理，发现情况及时采取有效措施处理。