煤矸石充填沟壑土地复垦生态修复工程的探索与实践_杨智涛.pdf

煤矸石充填沟壑土地复垦生态修复工程的探索与实践杨智涛，黄健华（山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿选煤厂，山西 吕梁）摘 要：山西作为能源大省，煤矸石历史堆存量和产生量大，煤矸石生态填充土地复垦技术符合山西省黄土高原区域山峦起伏、沟壑纵横的地貌特点，在严格按规范治理、生态修复后其环境影响可接受，可解决历史堆存煤矸石生态治理和大宗煤矸石综合利用的实际问题。介绍了斜沟煤矿选煤厂煤矸石产排情况及排矸工艺，提出了将煤矸石综合利用于黄土高原沟壑充填，以实现生态环境修复和土地复垦的生态意义，探索并实施煤矸石土地复垦生态修复工程，通过实施挡墙及护坡、植被恢复、截排水沟、渗滤液收集、道路建设、灌溉、监测等一系列生态整治措施，提高了边坡安全稳定性，增加了植被量，促进了生态的动态平衡和良性循环，取得了良好的社会、环境效益。关键词：煤矸石；生态填充；土地复垦；生态修复中图分类号：.文献标识码：文章编号：（），（，.，）：，.，：；收稿日期：.作者简介：杨智涛（），男，河南信阳人，年毕业于中国矿业大学矿物加工工程专业，山西西山晋兴能源有限责任公司斜沟煤矿选煤厂助理工程师。引用格式：杨智涛，黄健华 煤矸石充填沟壑土地复垦生态修复工程的探索与实践 煤炭加工与综合利用，（）：，工程概况斜沟矿及选煤厂煤矸石土地复垦生态修复区位于矿井工业场地东南侧的荒沟，南距山西省兴县县城直线距离约 。矿井工业广场与排矸场地处于同一条沟谷之中（地形图见图），沟道大致呈东南西北走向，东南高西北低，沟横断面呈“”字形，煤矸石生态修复区位于沟谷最煤炭加工与综合利用 .，上游，原有荒沟长 ，宽，深，核算总库容为 万。该项目区为解决煤矸石消纳难的问题而建设，在原排矸场库容满后在周边荒沟内以土地复垦形式对煤矸石进行生态处置，实现了煤矸石“变废为宝”的资源化综合利用。为实现土地复垦和生态修复目标，斜沟矿及选煤厂于 年实施了生态恢复治理工程，复垦土地类型为林地和耕地，项目核心治理面积.，项目总投资.万元。项目区处于典型黄土高原地带，地形切割较剧烈，沟谷发育，植被覆盖率较低。本区域地表丘陵和谷底之间的相对高度差约 ，强降雨作用下坡面松散的黄土层受到流水侵蚀，形成泥沙输送，地势落差越大，侵蚀强度就越大，输沙能力就越强，水土流失较严重，也使得黄土高原呈现出了千沟万壑的地貌形态。随着国家经济的发展和全民环保意识增强，国家对环境污染防治的要求不断提高，矸石场必须采用科学的排矸工艺和适宜的生态修复措施，以达到人与环境和谐发展的目的。该厂利用煤矸石对沟壑进行规模化填充，把沟谷垫高填平，修建排水沟疏导大气降水，栽种林草植被固土保水，避免因煤矸石充填而造成环境污染和生态破坏。如此，实现了煤矸石“从地里来，到地里去”的自然回归、生态循环，做到了生态效益、社会效益和经济效益相统一。图 斜沟矿工业广场及煤矸石土地复垦区治理前地形地貌 煤矸石产排情况斜沟煤矿现主要开采 号原煤和 号原煤，两个煤种分采分运，分别通过 号、号主斜井提升至地面原煤仓，掘进工作面所产生的矸石全部进入原煤运输系统，没有独立的掘进矸提升及运输系统。选煤厂按一定比例对 号及 号原煤进行配洗，级毛煤进入筛分破碎车间单层分级筛进行预先筛分，筛上大于 物料经人工手选除杂，拣出的超大块矸石经过人工捣碎后再放入破碎机，破碎到 以下后筛下原煤合并输送进入主厂房。原煤经洗选后产生浅槽块矸、旋流器末矸及 尾矿三种不同粒度的煤矸石，各自脱水后输送到 带式输送机混合入仓，然后由 台长达.的带式输送机运输至矸石排放仓，由汽车运输至排矸场，处置方式为利用煤矸石生态填充土地复垦，具体煤矸石生产流程如图 所示。煤矸石生态充填实施工艺斜沟选煤厂采用边排放边治理的原则，严格按照“由里向外、自下而上、分层碾压、黄土覆盖”的方式进行治理。具体工艺如下：排矸车辆进入场内填充区后，矸石从卸车平台倾卸后由推土机推平，并将矸石层分层摊铺，铺匀后用压实 年第 期杨智涛，等：煤矸石充填沟壑土地复垦生态修复工程的探索与实践机进行压实，压实系数不小于.；压实后矸石层达到 厚时，在其上覆盖一层.厚的黄土层并压实；矸石层和黄土层交替覆盖，层层推平、层层压实，达到防渗防流失的效果，预防矸石层因内部热量积聚而引起自燃；坡面每堆高 建造一个马道，马道宽 ，堆积坡面形成 的坡度，坡脚修建排水沟，防止坡面汇水冲刷坡面。图 煤矸石产生环节示意 填埋过程中作业区域周边设置临时截排水沟，根据每日充填煤矸石量将填充作业单元控制在 范围内，并做到每日覆盖，不留矸石裸露面。在雨季时停止作业，上层覆盖黄土，做好雨水导排，禁止雨水直接冲刷矸石堆体。场地内的雨水通过设置的临时截排水沟导排至场外。取土场设在矸石山周边指定山体上，严格执行生态保护红线，取土时按照从上到下、分层分台阶的方式进行，保证边坡稳定。坡度控制在，每阶高度，每阶顶部预留马道，并留设排水设施，防止发生水土流失和山体滑坡事故。每日取土结束后采用绿网及时苫盖，避免黄土祼露和扬尘污染。在整个矸石填充过程中不间断进行场区道路的清扫及洒水降尘工作，排矸车辆全程封闭运输，解决道路扬尘问题；配备洒水车、雾炮、清扫车等环保机械，提高治理效果。实施土地复垦和生态修复治理.生态修复工程实施原则.坚持工程措施与生物措施相结合的原则坚持源头控制与末端治理相结合，加强生态环境建设与保护，采取生物措施和工程措施相结合，恢复和重建退化的生态功能。生态环境保护修复工程，应更多尊重自然、顺应自然、保护自然，依靠自然本身的修复能力、辅以人工措施，以达到恢复治理环境的最终目标。.景观相似性原则项目区存在的地质环境问题复杂，应结合项目区及其周边地形、植被分布特点，因地制宜，选择适宜项目区生长的植被以及相应的治理措施对其进行恢复治理，尽可能达到与周边地形、植被景观相似的原则。.注重生态保护，避免二次破坏的原则生态修复工程要以保护生态、美化环境为前提，从工程设计源头，严格、合理采取适宜的治理措施，尽可能避免二次破坏。.生态修复工程实施内容该项目生态修复主要技术手段包括：挡墙及护坡工程、植被恢复工程、截排水沟工程、渗滤液收集工程、道路建设工程、植被养护灌溉工程、监测工程等，通过一系列生态整治措施的实施，提高了边坡安全稳定性，增加了植被量，促进了生态的动态平衡和良性循环，取得了良好的 煤炭加工与综合利用 年第 期社会、环境效益。结合当地地质环境治理规划与项目治理现状，本项目实施以下工程措施，土地复垦规划总平面图见图。图 土地复垦规划总平面图.挡墙及护坡工程为增强边坡稳定性，对项目区一平台及二平台连接处建造悬臂式钢筋混凝土挡墙，向上共有四级子边坡，依次修建四级生态袋挡土墙，适应地基不均匀沉降，防止边坡失稳，起到防护作用。混凝土挡土墙长度.，高度 ；生态袋挡土墙总长度 .，高度 。.植被恢复工程采取因地制宜、适地适树的原则，根据项目区气候降雨等特征选择了油松、火炬树、刺槐、山杏、山桃和五角枫六个适宜树种，合计 株，结合山西焦煤集团企业文化，将 种乔木分为不同种植区，形成景观效果；对生态袋边坡坡面采用植生毯复绿的方式进行治理，治理面积为 ；对取土场及混凝土挡墙处高陡边坡采用挂 网 喷 播 的 方 式 进 行 治 理，喷 播 厚 度 为，喷播面积为 ；为了使整个区域地表复绿，提高树木成活率，全平台表面覆土.，施加有机肥，并在覆土区域撒播草籽，撒播面积 。.道路建设工程为保障斜沟矿正常生产及后续排矸场地延伸的需要，沿项目区边缘铺设排矸道路，道路长，宽，沥青路面，与下游排矸道路相连接。在治理区中部，布设横纵交错的道路，作为植被养护用道路，道路总长 ，宽，水泥硬化路面，与排矸道路相连接。道路两侧采用坑穴种植的方式种植速生杨，种植间距为 。.截排水工程为减少雨季降雨对边坡及平台覆土的冲刷，在项目区内布设完善的截排水系统。根据排水沟主要功能，结合地基沉降风险，将其划分为以下 类排水沟，总长度为.，位置及长度分别为主排水沟钢筋混凝土 类.、柔性主排水沟柔性 类.、排矸道路边沟钢筋混凝土 类、平台截水沟柔性 类.、西侧边沟柔性类.、养 护 道 路 边 沟 柔 性类.、生 态 边 坡 马 道 截 水 沟 柔 性类.，沟渠排水通畅，在应对强降雨时积水也能被迅速排除，避免水土流失。.渗滤液收集工程为防止渗滤液对地下水产生污染，有效保护当地地下水资源，在挡墙工程底部设置渗滤液收集槽，总长度为，收集槽采用钢筋混凝土结构，输送管道采用 不锈钢管道，总长度为 ，送往下游排矸场渗滤液收集池中，统一送往污水处理厂进行处理。.灌溉工程依托项目区内现有中水池进行管网铺设，对项目区实施植被恢复工程进行养护管理。项目区共分 个独立灌溉单元，由三组水泵给水，电磁阀独立控制。管道材质为，管道规格及灌溉长度为：主管 型、支管 型、滴管 型；建设有首部控制机房及自动气象站工程，实现综合信息管理控制和场景可视化。通过对项目区植被实行滴灌，改善土壤结构，降低土壤容重，使土肥水相融，促进微生物的活动，真正使项目区达到“田地平整肥沃、灌溉设施配套、田间道路畅通、科技先进适用”的高标准智能滴灌示范区。（下转第 页）年第 期杨智涛，等：煤矸石充填沟壑土地复垦生态修复工程的探索与实践策的缺位。参考文献 石冬梅 加油站碳排放核算和“零碳”实现路径研究 区域治理，（）：，：，（）：李海平 燃煤电厂入厂煤度电碳排放分析研究 节能，（）：井 然 可持续创新推动实现美丽愿景 专访国家应对气候变化战略研究和国际合作中心原主任李俊峰 中国电力企业管理（）：安山龙，侯天锐，臧欣怡，等 燃煤烟气 化学吸收剂研究进展 广州化工，（）：米剑锋，马晓芳 中国 技术发展趋势分析 中国电机工程学报，（）：李琼玖，李德宽，漆长席，等 我国燃煤发电污染治理的 捕集封存与资源化利用 化肥设计，（）：杜 雪，尤洋 节能减排背景下 技术及政策分析 山西科技，（）：张自丽 燃煤烟气二氧化碳催化氢化还原反应实验研究 北京：华北电力大学，田 梅，冉春红，杨光炜 推动碳捕集，利用和封存技术研发与示范分析研究以四川省为例 环境保护与循环经济，（）：叶云云，廖海燕，王鹏，等 我国燃煤发电 技术发展方向及发展路线图研究 中国工程科学，（）：秦阿宁，吴晓燕，李娜娜，等 国际碳捕集、利用与封存（）技术发展战略与技术布局分析 科学观察，（）：范 英，朱 磊，张晓兵 碳捕获和封存技术认知、政策现状与减排潜力分析 气候 变化 研究进 展，（）：彭雪婷，吕昊东，张 贤 报告解读：全球碳捕集利用与封存（）技术发展评估 气候变化研究进展：，（）：张九天，张 璐 面向碳中和目标的碳捕集，利用与封存发展初步探讨 热力发电，（）：（上接第 页）.监测工程对项目区在施工和运行期间的边坡稳定、施工安全和恢复治理效果进行监测，及时分析边坡稳定性及项目区地面沉降速率，为治理工程安全保障提供依据。结 语经实践证明，生态修复工程实施后，原本易发生水土流失的区域得到了有效治理，因矸石填充及取土作业而产生的环境不利影响得到了彻底消除，使矿区内的空气、水和土壤等质量进一步优化，改善了周边生态环境，提升了地形地貌景观品质，重塑了企业生态形象，充分展示新时代、新西山、新面貌的绿色窗口，率先趟出了一条高质量绿色发展之路。参考文献 冯国宝，阮梦颖，李海波，等 浅析常村煤矿矸石山植被生态重建技术及效益 中国煤炭，（）：许 慧 鄂尔多斯某矿区集中排矸场排矸工程安全措施 露天采矿技术，（）：张伟元 矸石山多元化生态修复技术研究与应用 煤炭与化工，（）：，李科心 矿山土地复垦与生态恢复治理研究 矿山测量，（）：于桂芬，杨亚平，崔焱森，等 潞安集团煤矸石山边坡生态治理工程技术以王庄煤矿为例 中国水土保持，（）：李庆飞，王 迁，宋向阳，等 司马煤业公司煤矸石综合利用土地复垦治理模式与实践 煤，（）：，煤炭加工与综合利用 年第 期