煤矸石区域坡面土壤侵蚀与水土保持措施

2023-01-11 15:31房颖信
山东水利 2022年7期
关键词:坡地土壤侵蚀煤矸石

房颖信

(淄博市博山区水利事业服务中心,山东 淄博 255200)

淄博市煤炭资源丰富,开采历史悠久,是淄博矿务局重要煤炭开采基地,先后存在过罗村煤矿、奎山煤矿、新博煤矿等诸多煤矿,矿区总面积1 600 km2,涉及博山区、淄川区和张店区等,各矿区闭矿遗留下来的大量煤矸石山却成为土壤侵蚀较为严重的区域。

1 煤矸石区域坡地特征及土壤侵蚀特点

1.1 煤矸石区域坡地特征

淄博煤矸石区域坡地具有自身独有的特征。一是坡度大。为尽可能减少占地,煤矸石山一般堆放坡度较大,仰角可达40°以上。二是易风化。煤矸石初始颗粒较大,表面入渗能力也较强,但在空气中非常容易风化,随着长年风化,表面逐渐密实。三是坡体不稳定。大坡度加之质地松散,导致煤矸石区域坡地很不稳定。四是有害物质多。煤矸石含有黄铁矿(FeS2)和硫、磷等大量对人体有害的重金属元素和化学元素。五是有机质含量低。不利于植被生长,林草植被盖度低。

1.2 煤矸石区域土壤侵蚀特点及危害

淄博煤矸石区域土壤侵蚀表现出侵蚀类型多样、流失危害重、治理难度大等诸多特征。

淄博煤矸石区域土壤侵蚀的总体特点是以水力和风力坡面侵蚀为主,部分存在重力侵蚀。煤矸石区域坡面坡度大、坡长较长、质地松散不稳定、植被盖度低,成为煤矸石区域坡面土壤侵蚀发生的物质自然基础。淄博矿区年平均降水量在600~900 mm 之间变化,大部分降水量集中在6~9 月之间,短历时降雨强度大,源短流急为煤矸石坡地水力侵蚀提供了动力基础。区域最大风速出现在12 月和3 月之间,达到10~15 m/s,最大瞬时风速可以达到30 m/s,而该时段很少发生有效降水,十年九旱是当地冬春季节常态,旱风同季导致煤矸石坡地极易发生风力侵蚀。

淄博矿区煤矸石区域土壤侵蚀的危害严重。一是水蚀、风蚀和重力侵蚀联合作用,尤其是暴雨天气形成地表径流冲刷,导致很不稳定的煤矸石坡面产生严重水土流失,甚至发生坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害,破坏生态环境,严重威胁区域基础设施和居民生命财产安全。二是污染危害大,煤矸石风化物流失造成区域水体、土壤的酸性水污染和有毒金属污染,对水体、大气、人居环境造成生态破坏,而且在多风季节,产生扬尘天气,煤矸石风化后的细微粉尘颗粒被吸入人体后,对肺、呼吸道以及鼻、眼等器官造成伤害。三是治理难度大,煤矸石山坡度大坡体不稳定,坡面工程治理措施不易实施,有机质含量低,林草成活率低,长势较差,总体上生态治理难度较大。

2 煤矸石区域坡地水土流失治理措施

近年来,淄博矿区煤矸石区域先后实施了矿山综合整治、生态环境治理等诸多行动,尤其近年来通过实施“生态赋能行动”,创建绿色矿山,实施了一系列行之有效的控制煤矸石区域土壤侵蚀的措施和方法,逐步完善了煤矸石区域水土流失综合治理措施,10 多处历史矿山成功创建“绿色矿山”,治理成效显著。

2.1 治本治源,强化煤矸石资源化利用

随着自然资源管理的不断强化,各类取土、挖沙、采石等活动得到有效控制,淄博矿区历史遗留的煤矸石山逐步成为宝贵资源。按照矿山治理治标治源的思路,矿区各有关单位不断加强煤矸石资源化利用,从源头上消除矸石山,减少了矸石山占地,取得了一定的经济、生态和社会效益。一是配建岱庄、唐口等煤矸石综合利用发电厂,充分利用煤矸石作为低热值燃料发电,提供了电力资源;二是利用煤矸石作为建材制作原料,生产生态透水砖、彩色路面砖、砌块、标砖、多孔砖、路沿石、草坪砖、水泥等,解决了当前建材生产原料来源不足问题;三是作为筑路和破损山体恢复整治材料,将煤矸石用作筑路基层材料或者破损山体矿坑整治回填料,解决了相关工程建筑材料紧缺问题,减少了对土地资源破坏。

2.2 平矸覆土,恢复土地资源生态利用

对周边有整治空间、不存在重要设施且综合利用不充分的矸石山,科学规划整平,消除矸石坡面,分层压实后,上部覆土恢复生态。表土资源丰富的区域,覆土50~60 cm,恢复耕种;表土资源缺乏的区域,有效利用区域高速公路、房地产等建设项目弃土,覆土30 cm 以上,改良后种植乔灌草,建设生态公园。如有百年历史的博山区城东街道青龙苑小区北侧煤矸石山,最高达41.53 m,土壤流失严重,安全隐患巨大,2014—2017 年综合利用矸石约45 万m3后,整治覆土恢复土地约10 hm2,复绿建成绿地公园。

2.3 稳定坡体,建设煤矸石坡面综合防护体系

对短期内难以综合利用或恢复土地的煤矸石山,采取工程、植物措施,稳定坡体、综合防护。首先在坡脚设置挡墙,坡面采取等高线脊、水平台阶、斜坡阶地、水平沟等工程措施稳定坡面;然后沿着等高线开挖截水沟、排水沟,配置纵向排水沟和急流槽,消除上游汇水和坡面径流冲刷;最后科学配置植物措施,考虑矸石坡面立地条件,植物措施配置以灌草为主,选择适宜乡土树草种,如刺槐、火炬树、榆树、臭椿、山皂角、山杏、华北卫矛、侧柏、爬山虎、紫穗槐、胡枝子、锦鸡儿、高羊茅等,采取多种树草种混合喷播或撒播的方式种植,必要的状况下,采取鱼鳞坑整地+植苗方式配合,提升植物成活率和防护效果。坡度较大,削坡处理条件不足的矸石坡面,可采取浆砌石拱+六棱砖+灌草混播护坡的综合防护型式,虽然成本较高,但既能够满足坡面稳定要求,又能有效排水,防护效果较好。

3 结语

综上,煤矸石及区域坡面具有自身独特的特征和土壤侵蚀特点,合理推广应用淄博矿区治理实践成效显著的矸石坡面水土保持综合防护措施势在必行,随着自然资源管理与煤矸石综合利用研究地不断进展,拓展矸石综合利用是治本之策,各煤企应牢固树立‘绿水青山就是金山银山’的生态文明理念,认真履行水土保持生态治理职责,全力做好“山青、水秀、林绿、景美”的绿色矿山建设。

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