西部矿区草原沙漠矸石回填生态恢复研究

张磊鑫 王 敏 王 强

（新矿内蒙古有限责任公司，内蒙古 鄂尔多斯 016299）

1 工程概况

鄂托克前旗煤炭局为了打造绿色矿山、环保矿山，使煤炭开釆对环境的污染降到最低程度，在发展经济的同时，加大力度对污染源进行综合规划治理。对于暂不能利用的剩余废渣、废料进行统一规划、统一处理，考虑了充填沟谷的长久规划，将沟谷整治变成平原。因此，利用沟谷土地，对目前不能进行综合利用的矸石进行掩埋处理，杜绝随意排弃、大量占用土地和造成环境污染的弊端。同时利用排矸的堆积进行人工平地，并进行复垦绿化，使其变成林地，做到化害为利，既处理有害的固体废料，又起到了改善地形地貌的功效。

工程场址位于鄂尔多斯市鄂托克前旗上海庙镇，距离镇区约8km的拴马沟沟头。场址为采矿塌陷区域，形状大致为长方形，长约1600多米，宽约1100多米。场区中间低、四周高，从四周向中间逐渐降低，局部区域略有突起，因此，需要对场址进行平整。场址地貌为荒漠化草原，地表植物以草、低矮灌木为主，无高大乔木，周边无农田、居住区、自然保护区、风景名胜区等环境敏感因素。

2 矸石回填施工工艺

2.1 基底处理

矸石排矸场下底层由两部分组成，一部分为第四系的风积沙和黄土层，厚13.43～59.50m，平均厚度23.05m，底部砂砾石层发育不均，均厚0.70～5.50m，透水性好，富水性弱，水位埋深8.48～16.00m；另一部分是新近系上部砂质粘土相对隔水层(N2)，是良好的隔水层，厚度151.10～291.80m，平均20.86m，岩性以紫红色砂质粘土为主，团块状，胶结致密，微含沙质，具塑性，透水性极弱，局部夹有半胶结的砂、泥灰岩及片状石膏结晶体。

排矸场沟谷内基本出露的均为新近系的粘土层，土层面积占总面积的60%左右，其余为风积沙、黄土层与砂砾石层。第四系土上排矸石台阶厚度较小，仅对沟谷底部冲积形成的砂层进行处理。在该层上覆0.5m的红土层，并且按0.25m厚度进行分层碾压处理，使密实度达到85%以上，形成隔水层。沟谷下部两侧的紫红色砂质粘土层为天然隔水层，无须进行处理，直接正常排弃即可。

2.2 排矸作业施工方式

排矸分区的作业方法以下推斜面作业法并辅以平地覆盖法。煤矸石从卸车平台倾卸后由推土机向下推，并将煤矸石分层摊铺，铺匀后用压实机进行3～5次压实。每堆放1m厚的矸石层进行一次压实，压实度不小于0.93。按100m×100m的作业单元逐渐推进，排矸方向由西北向东南方向排放，按照排矸方向作业单元逐步推进，一个作业单元排矸结束后压实并覆盖阻隔层，完成覆土后根据排矸方向开始下一个作业单元排矸。第一层排矸结束并整体压实覆盖阻隔层工作完成，再按照作业工序依次进行第二层、第三层排矸作业。

用装载机就近取土，运至已碾压完成的4.5m矸台阶区域，当运输距离大于30m，可临时由排矸自卸卡车辅助倒短运输。粘土覆盖厚度总计为0.5m，作业时先在矸石平盘顶部覆盖厚度0.25m红色粘土，而后将粘土用推土机和前装机摊平，采用振动式压路机进行往返式碾压，至覆土层压实系数达到85%，方进行二次覆土，重复上道工序进行施工。

每个台阶作业线水平推进90m时，沿台阶坡面沿走向排弃一层粘土层，纵向最小厚度为2m，并进行碾压处理，压实系数达到85%左右，形成各个“格仓”。一个台阶形成后，在其最终形成的坡面，堆排厚度为5m的粘土层封闭矸石台阶，在最终台阶形成后，在压实红土层上方覆盖1.0m厚度的原地表土，以便复垦作业。排矸场排弃宽度为50m，摊平及覆土作业宽度为30m，碾压作业宽度为15m，距上一个排矸台阶安全宽度为5m。

3 生态恢复治理

集中排矸场的生态恢复，考虑到煤矸石自燃、风化和淋溶的必要性与外界环境的接触，采用红土层及第四系表土覆盖，复垦种植，要对各场地预先平整，要利用腐殖土覆盖，以达到复垦对于土质的要求。覆土厚度应大于1m，其与下覆粘土共同组成了“保水”与“隔水”层，既满足了对矸石的封闭要求，又满足了复垦的土质及保水要求。依据排矸区周边的生态系统特征，恢复乡土植被。绿化植物的选择尽量使用当地乡土植物，乡土植物中首选耐寒、耐旱、根系发达的品种。

4 效益分析

4.1 经济效益

节约排矸费用1408.84万元/年。

4.2 环境效益

煤矸石中含有大量的有机成分，同时富含金属、碱土及碳、氮、氧、硫、硅、铝、钾等多种化学元素。这些废石堆由于具有自燃、淋溶、稳定性差等属性，从而带来一系列的环境问题。本工程的实施，规范了无序堆放矸石造成的对地下水的污染以及自燃造成的环境污染，因此，项目的建设具有很好的环境效益。