黄土丘陵沟壑区煤矿水土保持理念和技术应用

谭廷军，李 虎，张永江，刘琼海

(1.内蒙古智能煤炭有限责任公司，内蒙古 准格尔 017100；2.黄河水利委员会 晋陕蒙接壤地区水土保持监督局，陕西 榆林 719000)

内蒙古智能煤炭有限责任公司麻地梁煤矿位于鄂尔多斯市准格尔旗境内，土壤侵蚀分区属于黄土丘陵沟壑区第一副区[1](以下简称“黄丘区”)，矿区地形复杂破碎，植被稀疏，水土流失严重。工业广场选址在山坡梁峁下部，通过削坡填沟、修建重力斜坡式挡墙构筑了广场平台。依据所处地形和尽量减少土方量的水土保持技术理念，麻地梁煤矿纵向布置了两个平台，一个平台为矿井工业厂区，另一个平台为行政办公区。工业广场设计和构建过程中，在满足煤矿生产和行政办公等功能的前提下，其土建工程设计融入了水土保持理念。

1 工业广场人工再塑地貌过程中的水土保持理念和技术

在构建工业广场平台时，根据原地形和工业广场地需求进行空间矢量化设计，在满足工业广场设施布设面积需求的基础上，细化土石方空间调配，最大限度地减少土方开挖和搬运。在水土保持理念的支持下，不但未增加工业广场建设成本，还极大地优化了施工时序，减少了施工时间和成本。

1.1 合理设计纵向布置

因工业广场设置在山坡上，故在构筑矿井工业厂区所需的场地时，必须搬山填沟改造地形。一阶式大平台工业广场视觉上更加大气、宏伟，但是需要开挖、搬运、回填的土石方量巨大，对自然环境扰动剧烈、施工时间长、施工所需场地大，会引起严重的水土流失。设计成台阶式场地，既可满足工业广场主体建筑物分布，又能避免进行大开挖，减少动迁土方量，减少施工时间、缩小施工作业面，进而减少人为水土流失。麻地梁煤矿最终采取水土保持理念，放弃了一阶式大平台工业广场，设计构建了矿井工业厂区和行政办公区两阶平台。

1.2 合理剥离保护表土资源

在土方开挖时，对表土进行剥离、保护、回覆是水土保持技术规范要求的重要内容。自然稳定的表土层是土壤资源富集层，植被脱落形成的有机质、腐殖质、微生物和植物种子资源等大部分赋存在表土层中[2]。依据水土保持法规，动迁土方时要进行表土剥离保护、回覆利用。表土剥离的厚度、范围、堆放保护措施在水土保持方案中均有具体设计，现场施工过程中还需要水土保持监理工程师根据土壤结构进行指导。

1.3 合理设计土方时空平衡

工业广场进行人工地貌重塑，开挖回填土方量巨大，施工时间长，需要设计合理的土方时空平衡蓝图。按照工业广场面积需求、微地形结构、横向布置、纵向布置等要求设计横纵开挖、土方回填、运输路线等施工方案，最大限度减少土方开挖量和施工时间，进而有效减轻水土流失。

1.4 设计临时防护措施

在黄丘区进行大规模人工地貌再塑需要较长的施工时间，很难避开雨季，必须设计临时截排水、拦挡措施等，以保护施工场地。

1.5 微地形整治

在施工后期，需要将再塑地貌的开挖上堑边坡削坡至稳定坡度，并在边坡上部布设截水、降水蓄渗等措施，坡面整治要符合下一步护坡工程措施、植物措施施工对下垫面的要求。对堆垫边坡土体较大、稳定性差需要修筑挡墙的，整平坡面并以挡墙边坡施工要求整地，对无挡墙要求的堆垫边坡整治至稳定坡度即可。

2 主体功能区建设过程中的水土保持理念和技术

2.1 行政办公区水土保持措施

行政办公区等人为活动频繁区域，不适宜采用密集型水土保持植物措施，人行步道使用透水铺装，两侧点缀观赏树种和簇状花草，并采用景观下沉式树坑。透水铺装可以渗透雨水，簇状花草可以增加植被覆盖，景观下沉式树坑可以蓄集雨水，使办公区域环境与自然环境通透衔接，避免全部硬化带来的环境隔绝感、因混凝土使用过多导致环境温度升高等不利因素。

2.2 生态停车场植被构建

随着汽车作为代步工具的极大普及，行政办公区附近必须建设停车场以满足职工出行需求。黄丘区工业广场来之不易，主体功能需求量大，无法再满足建设一个停车场的面积需求，而挤占绿化用地又会减少煤矿绿色面积。为此，麻地梁煤矿设计了生态停车场，地面用透水空心砖铺装并种植针叶草，车位之间用小型景观乔木隔离，停车场周边用灌木篱笆和景观乔木围挡，构建了一处花团锦簇的生态停车区。

2.3 人工水面与雨水蓄集利用

在干旱半干旱地区从事生产建设活动，需开展雨水蓄集利用[3]。麻地梁煤矿地处准格尔旗黄土丘陵沟壑区，属干旱半干旱气候区，在编报的水土保持方案中设计了雨水蓄集利用措施。为了在远离城市的矿区营造宜居环境，麻地梁煤矿在面积有限的行政办公区构建了一处景观休闲区，并在景观休闲区修建了一座景观水池。在设计水池时，综合考虑了行政办公区汇水面积、下沉式整地等措施对雨水的影响，使水池在雨季具有蓄水滞洪库容，确保水池在雨季可以收集行政办公区地面径流，蓄集利用雨水，遇到暴雨时，能够起到削减办公区洪水流量的作用。

2.4 人工堆垫台阶与边坡防护措施

为了满足工业广场建设需求，通过开挖山坡、堆垫冲沟等措施，麻地梁煤矿工业广场共构建了两阶平台，第一阶平台的西南两侧均为堆垫边坡。煤矿工业广场平台需要一定强度的承载力，因此护坡措施必须兼顾稳定强度与环境和谐。麻地梁煤矿利用混凝土、浆砌石、拱形骨架护坡等工程措施对边坡进行固定，在拱形骨架中种植沙棘、紫穗槐、柠条等深根固土耐旱灌木，用水土保持工程措施和灌木深层根系对边坡进行物理、植物双重固定。工程、植物综合护坡，既满足了工业广场边坡稳定安全的需要，又利用植被改善了生态环境，对营造美丽和谐的工作和居住环境大有裨益。

2.5 人工步道与排洪渠共建

麻地梁煤矿修建在黄丘区的山坡地带，山坡洪水严重影响其安全运行，洪水携带的泥沙也会影响工业广场的环境美观，建设拦截和排导洪水设施是工业广场建设的必要任务[4]。工业广场排洪工程势必要跨越护坡挡墙工程，而两个平台间也需要人行步道，麻地梁煤矿将两项需求进行叠加，在两平台间设计构建了洪水和行人步道结合的通道。在远离人居的护坡挡墙处，排洪水渠设计为台阶式明渠，雨季暂时禁止通行，非雨季作为人行步道，满足了工业广场的通行需要和排水泄洪需求，同时还节约了场地。在人员通行需求大的护坡挡墙处，修建急流槽暗渠，上覆盖板作为台阶式步道，同样节约了场地。

3 山地公园与工业广场山坡上部汇水面整治

黄丘区煤矿工业广场处在水土流失严重的山坡下，对上游汇水面的整治关乎整个工业广场的安全运行和人居环境质量。麻地梁煤矿在对矿区上游坡面进行水土保持生态治理时，按照山地公园的功能需求进行了水土保持措施规划设计，从山顶到坡底，针对不同的地形采取了不同的治理措施，做到了水土保持措施景观设计、山水园林路居统一规划、渗蓄拦截导排综合治理。在治理上游荒坡水土流失时，将园、林、路按照城市园林的标准统一进行设计、建设、管理，最大限度地蓄集雨水，防止水蚀。

3.1 陡坡大坡面修建窑洞进行护坡整治

黄丘区侵蚀形成的坡面坡度大，土壤瘠薄，植被恢复措施实施难度大。麻地梁煤矿结合矿区功能需求，采取了北方箍窑式挡墙护坡措施，将原本应当修建重力式挡墙的陡坡，上部松散表土剥离堆放，下部修建为窑洞，在窑洞顶部回覆表土并种草，院落修建为台阶式平台种植花草。将原本千篇一律的陡坡挡墙打造为具有地域特色的农家小院，可以当作接待和办公用房、库房等。其余陡坡利用鱼鳞坑、反坡梯田、水平沟、水平阶等进行密集整地，对砾石多、岩石外露的陡坡修筑工程护坡或客土植树，形成乔灌密集植物护坡。

3.2 缓坡面植物措施加降水蓄渗措施

缓坡梁峁坡地面积较大、坡度较缓、土质较好，可以进行高标准整地，引进景观类林草品种，建设蓄集雨水和灌溉设施。坡面采用乔灌草混交方式植树种草，结合降雨蓄渗整地措施，固定土壤、拦蓄降雨径流。种植乔灌木时采用大坑蓄渗整地措施，种草采用挡水埂、水平沟等整地措施，打造缓坡休闲园林。

3.3 峁边线挡水埂与灌木固土防治溯源侵蚀

峁边线利用围埂围堰、植物篱等进行多重防护。峁边线俗称地畔或崖畔，如果下方陡坡坡度很大，围埂围堰也要随之提高标准，这样既能有效防治陡坡塌陷、沟头侵蚀，还可以作为安全围墙，起到安全防护的作用。围埂围堰上种植耐干旱的灌木、藤本类植物，工程措施与植物措施结合，防止峁边线滑塌侵蚀。

3.4 小冲沟修筑燕窝

在水蚀作用下，黄丘区的山坡上分布有长短、深浅不等的冲沟，这些冲沟如不治理，将会持续下切造成水土流失。分布在缓坡上的小冲沟可通过大鱼鳞坑、反坡梯田、水平沟、水平阶等密集整地后植树，形成植物措施和降雨蓄渗整地措施结合的固土拦蓄截综合防治体系。分布在缓坡下部、已经切割出跌水的冲沟，修筑燕窝切断沟头延伸，再修建围埂围堰，最后灌草结合进行植被防护。麻地梁煤矿将水土保持燕窝工程区修筑为小型休闲活动场所，搭建小亭台供职工休息。修筑燕窝时加宽燕窝埂体，以兼作跨越沟渠的道路。

4 麻地梁煤矿水土流失防治体系建设管理经验

在水土流失防治体系构建过程中，麻地梁煤矿既按照水土保持小流域综合治理的原则进行规划、设计、建设，又根据矿区自然地形和矿区工业广场建设特点，遵照水土流失规律对山水园林路居进行统一规划，并按照矿区建设标准实施水土保持工程，将水土流失防治体系纳入矿区整体建设管理体系中。

4.1 注重生态文明建设和绿色矿区建设

在决策过程中，麻地梁煤矿注重贯彻落实生态文明思想，落实黄河流域生态保护和高质量发展规划纲要强调的“一矿一策”生态建设目标，把水土保持理念贯穿在矿区设计、建设和管理运行的各个环节，着力打造绿色矿山、智慧矿山。

4.2 注重在矿区宣传水土保持理念

水土保持设施作为矿区的生态屏障，是保护煤矿生态环境、保障矿区公共安全的重要措施，在矿区规划建设中是不可或缺的基础设施、公共安全设施[5]。只有将矿区水土保持设施纳入基础设施、公共安全设施中进行规划、建设、保护，才能保证矿区水土保持在实践中得到贯彻落实。

在日常管护中，要注重宣传水土保持理念，使员工在生产建设活动中自觉按照水土保持科学管理体系开展工作，生产活动按照水土保持科学规划统一实施，为保障矿区水土流失防治体系全面实施、安全运行打好人文基础。

4.3 注重水土保持设施运行维护

水土保持人工植被有生态恢复期，需要管理养护，直至与自然生态环境完全融合；工程措施受气候条件、降雨径流、地质稳定性等因素影响，需要定期养护加固、清理疏浚，才能保证其正常发挥水土保持功能。麻地梁煤矿将水土保持设施管护纳入矿区安全管理之中，汛前安排集中养护，汛期值班监控，汛后巡查清理，为水保措施安全稳定运行提供保障。

煤炭是主要的化石能源之一，在现阶段和未来较长时间内，都将是主要的能源品种之一。而煤炭储量位居全国前三的晋、陕、内蒙古黄土沟壑丘陵区，也是黄河泥沙的主要来源区之一。随着黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略的深入实施，可持续发展、绿色发展成为主旋律。黄丘区煤矿建设要结合经济发展和生态环境保护，走绿色、可持续的高质量发展之路。