柴达木生态脆弱区露天煤矿水土流失及防治措施研究

维普资讯 http://www.cqvip.com 第２０卷第６期　能源环境保护　Ｖｅ１．２０。Ｎｏ．６　２００６年１２月　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　Ｄｅｃ．，２００６　柴达木生态脆弱区露天煤矿水土流失　及防治措施研究　李珍存　Ｙ　（甘肃农业大学林学院，兰州７３００７０）　摘要：就柴达木盆地大煤沟煤矿在建设和开采过程中水土流失的主要环节、重点部位、水　土流失的表现形式进行了分析研究，并合理预测了煤矿建设和开采可能造成的水土流失　量，提出采用点、线、面相结合，重点防治与全面预防相结合的办法，合理配置各项水土保　持综合防治措施，最大限度控制露天煤矿建设与生产运行过程中所引发的新增水土流失，　以促进区域经济可持续发展。　关键词：露天煤矿；水土流失；预测；防治措施　中图分类号：Ｘ１７１　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００６—８７５９（２００６）０６　００５０－０２　ＲＥｓ】　溉Ｉ　ｏＮ　ＳｏＩＬ　ＥＲｏＳＩｏＮ　Ａ　Ｊ】Ｄ　ＰＲＥＶＥＮ　Ｇ　ｏＦ　ＯＰＥＮＣＵＴ　ＣＯＡＬ　ＭＩＮＥ　ＩＮ　ＱＡＩＤＡＭ　ＥＣＯＬＯＧＹ　ＦＲＡＩＬ　ＡＲＥＡ　ＬＩ　Ｚｈｅｎ　．ｃｕｎ　ｆ　Ｃ．ａｎｓｕ　Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｏｎ　ｔｈｅ　Ｑａｉｄａｍ　Ｂａｓｉｎ　ｂｉｇ　ｃｏａｌ　ｄｉｔｃｈ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ　ｉｎ　ｈｔｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｈｔｅ　ｍｉｎｉｎｇ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｈｔｅ　ｓｏｉｌ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｋｅｙ　ｌｉｎｋ，ｔｈｅ　ｋｅｙ　ｓｐｏｔ，ｔｈｅ　ｓｏｉｌ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｍａｎｉｆｅｓｔａｔｉｏｎ　ｈａｓ　ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ　ｈｔｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｅｒ￥ｅａｒｃｈ，ａｎｄ　ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ　ｈａｄ　ｆｏｒｅｃａｓｔ　ｈｔｅ　ｃｏａｌ　ｉｍｎｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｉｍｎｉｎｇ　ｐｏｓｓｉｂｌｙ　ｃｒｅａｔｅｓ　ｗａｔｅｒ　ｎａｄ　ｓｏｉｌ，ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｕｓｅｓ　ｔｈｅ　ｓ．ｏｐｔ，ｔｈｅ　ｌｉｎｅ，ｔｈｅ　ａｐｐｅａｒｎａｃｅ　ｕｎｉｏｎ，ｋｅｙ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ　ｎａｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｎａｄ　ｈｔｅ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ　ｕｎｉｉｆｅｓ　ｔｈｅ　ｍｅａｎｓ，ｒｅａｓｏｎａｂｌｙ　ｄｉｓｐｏｓｅ　ｅａｃｈ　ｉｔｅｍ　ｏｆｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ　ｏｆｗａｔｅｒ　ａｎｄ　ｏｓｉｌ　ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ　ｐｒｅｖｅｎｔｉｇｎ　ｎａｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｍ￣．ｓｕｌ＇ｅ，ｍａｘｉｍｕｍ　ｌｉｍｉｔ　ｃｏｎｔｒｏｌｓ　ｃｒｅａｔｉｏｎ　ｓｏｉｌ　ｅｒｏｓｉｏｎ　ｗｈｉｃｈ　ｃｏａｌ　ｉｍｎｉｇｎ　ｉｎｉｔｉａｔｅｓ，ｐｒｏｍｏｔｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｇｉｏｎ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｏｐｅｎｃｕｔ　ｃｏａｌ　ｍｉｎｅ；ｓｏｉｌ　ｅｒｏｓｉｏｎ；ｆｏｒｅｃａｓｔ；ｐｒｅｖｅｎｔｉｇｎ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｍｅａｓｕｒｅ　大煤沟矿区位于柴达木盆地东北部，为中高山　般为东北风，白天尤其在午后多吹偏西风。矿区每年　丘陵地貌，海拔较高，属气候，区内气候干旱，全　１２月至次年２月为封冻期，冻厚约ｌ　１．５ｍ。矿区积　年最高气温２９．６℃，最低气温一２８．５ｑＣ，平均气温为　雪时间不长，积雪最大厚度４　ｃｍ左右，出现时间—般　１．６ｑｃ，全年最大日温差达３５．３℃，平均日温差　在头年的１２月至次年的２月之间。　ｌ６．７ｑＣ，年降雨量最高９６．１　ｍｍ，年平均降雨量仅８Ｏ　大煤沟煤矿井田面积约为３．７５０８　ｋｍ　，探明　ｍｌＴｌ，且降水时间多集中在６—８月，年蒸发总量２　地质储量１６　８６１．７　ｋｔ，可采储量１１　７７６．６　ｋｔ，井田　２８１　２３６９ｆｉｌｍ，为降雨量的２３—２９倍，区内年平均　浅部适宜露天开采，深部则宜进行井工开采作　相对湿度３４％，年平均绝对湿度为２．９％。矿区春季　业。煤矿规划生产能力９ｏ万ｔ／ａ，其中井工开采设　为风季，平均风力三级，最大可达十级，风向晚上一　计生产能力６ｏ万ｔ／ａ，服务年限４５．９ａ，露天矿开　采设计生产能力３Ｏ万ｔ／ａ，服务年限３２。７ａ，煤矿　收稿日期：２００６—０７—０９　建设工期为２４个月，估算投资１７　３０５．４９万元。露　维普资讯 http://www.cqvip.com 李珍存　柴达木生态脆弱区露天煤矿水土流失及防治措施研究　’５１・　天开采排土采用先外排后内排，排土采用汽车运　输，边缘式排弃，推土机辅助方式。井下毛煤经主　斜井Ｄｘ型胶带输送机运至地面，经振动筛分级、　人拣矸后，将矸石传人矸石仓，经仓下手动闸门装　矿车运往排矸场贮存　设计排矸场占地２．０　ｈｍ　。　Ｐ厂第ｉ原地貌侵蚀模数（ｔ／ｋｍ　－ａ）；　新增侵蚀量按下列预测：　ＡＭ　＝　—Ｍ　（３）　１　工程建设与运行造成的水土流失预测　△　，一新增侵蚀量（ｔ／ａ）　（１）土壤侵蚀背景值的确定　通过查阅大煤沟主体工程设计报告和调查青　海省水文图集，同时参考《柴达木盆地东南部土壤　１．１　水土流失预测方法　风蚀研究》眨等相关文献的研究资料，综合考虑项目　结合大煤沟煤矿建设和开采运行时段，将水　区内地形地貌、降水和土壤植被等因素，类比确定　土流失预测年限确定为１０　ａ，采用数学模型法对　大煤沟矿区原地貌土壤风力侵蚀模数在１　Ｏｏｏ一３　露天煤矿建设与生产运行中可能产生的新增水土　０００　－血　・ａ，水力侵蚀模数在５０－－１　０００们－皿　ａ。　流失进行预测。　（２）加速侵蚀系数的确定　数学模型如下：　对扰动地面，土壤侵蚀按扰动后加速侵蚀系　胁＝Ｆ×Ｐ　（１）　数计算，不同地面组成物质，不同区域，Ａ值不　式中：　——土壤侵蚀量（ｔ／ａ）；　同。通过查阅和分析张胜邦、董旭对等在柴达木盆　——侵蚀面积；　地东南部香日得、巴隆地区风沙观测数据和风洞　Ｐ——侵蚀模数（ｔ，／ｋｍ　・ａ）．　实验ｂ　结果和严平等在青海共和盆地土壤风蚀的　扰动后侵蚀量乘加速侵蚀系数，则模型（１）转　℃ｓ研究成果　，确定项目区风力侵蚀动后加速　换为下列形式：　侵蚀系数Ａ　在８—１５，水力侵蚀动后加速侵蚀　Ｍ“＝∑Ａ￡－Ｆ；－Ｐ　（２）　系数Ａ　在１．５—３。　式中：　广扰动后的侵蚀薰（ｔ／ａ）；　１．２　水土流失预测结果　Ａ厂第　平均加速侵蚀系数；　经预测，露天煤矿在建设期和运行期造成的　Ｆ厂第ｉ侵蚀面积；　水土流失总量为７３　４６６．３８　ｔ，详见表２。　裹２　露天煤矿建设和运行新增水土流失量预测裹　１．３水土流失危害　在煤矿的建设期，工业场地、设备组装场、矿　（１）对煤矿建设区域生态环境的影响　区道路、地面生产系统、各类管线的地基开挖、路　煤矿在建设和运行过程中扰动原地貌、占压　基开挖与堆垫、管沟开挖等施工活动对土体的扰　土地、损坏植被及结皮，使原地貌侵蚀陡变。减弱　动强度大，形成临时堆土场、人工堆垫边坡，造成　了地表的抗蚀抗冲能力，导致水土流失急剧增加，　表土疏松，局部地表形成坡度，为风蚀、水蚀的发　环境抗逆能力和环境容量下降。　生、发展提供了下垫面条件，为水土流失的重点部　（２）Ｒ＇－Ｊ主体工程安全影响　位；在进入生产运行期后，水土流失主要集中在采　煤矿建设和运行过程中产生的排土弃矸，由　坑、内、外排土场和排矸场，排土场和排矸场由于　于风力吹蚀，使得沙尘天气增多，大大降低了能见　其物质组成、地貌形态等原因，新增水土流失活　度，污染区内生态环境，同时由于集中降雨，可能　跃，平台和边坡是产生水土流失的主要部位，内排　导致弃土（矸）被雨水冲刷，给煤矿的安全运营及　土场侵蚀程度及对周边的危害都较外排土场要　下游居民的生产生活带来威胁。　小，但可能对生产产生不利影响。　２　水土流失的环节和重点部位　（下转第５３页）　维普资讯 http://www.cqvip.com 李　￣，ｌｆ鹤煤（集团）公司煤层气发电项目ＣＤＭ　发　为８％～９％的气体，使之爆炸做功发电。其显著优　点是适用性强，特别是能够利用浓度为２５％的中　按照《清洁发展机制项目运行管理办法》第四　条规定，办法中重点领域以及植树造林项目等类清　洁发展机制项目，国家收取转让温室气体减排量转　让额的２％。该项目温室气体减排量转让额为４　１７１　低浓度的瓦斯气。按照矿区走向和生产矿井实际状　况，在三矿、四矿、五矿、六矿、八矿、九矿、十矿建设　７个燃气发电站，安装２２台５００ＧＦ－－ＲＷ型燃气发　电机组，总投资７　９１１万元人民币，每年可综合利用　纯瓦斯气４　６１７万ｍ３ｏ　１０４美元，企业收益为９８％，则鹤煤（集团）公司每　年从该项目中获得的ＣＤＭ收益为４　６８２美元。　３　结语　鹤煤（集团）公司煤层气发电项目参与ＣＤＭ　符合国家相关，市场前景良好，公司每年可从　该项目中获得的ＣＤＭ收益为４　０８７　６８２美元，经　２　煤层气发电参与ＣＤＭ效益分析　２００５年ｌ０月１２日国家、科技部、外交　部、财政部联合颁布的第３７号令《清洁发展机制项　目运行管理办法》中规定：在中国开展清洁发展机制　项目的重点领域是以提高能源效率、开发利用新能　源和可再生能源以及回收利用甲烷和煤层气为主。　甲烷的温室效应是二氧化碳的２ｌ倍，即１　ｔ　甲烷相当于２１　ｔ二氧化碳，我国目前每吨ＣＥＩＬＳ　济效益十分可观，能够实现环境保护与经济发展　“双赢”战略。　参考文献：　［１】俞珠峰．洁净煤技术发展及应用［Ｍ】．北京：化学工业出版社　．（核证减排量）的交易价格为６美元。鹤煤（集团）　公司煤层气发电项目ＣＤＭ的基本情况见表１。　表１　鹤煤（集团）公司煤层气发电项目ＣＤＭ一览表　２０ｏ４．　【２】上海化工学院．基础化学工程【Ｍ】．上海：上海科学技术出版　社．１９７８．　【３】曲振亭。曹召奇．魏年顺等．鹤煤（集团）公司煤层气（矿井瓦　斯）综合利用工程可行性研究报告【Ｒ】．郑州：煤炭工业部郑州设　计研究院．２００５．　（上接第５ｌ页）　３　防治措施体系　研究区内生态环境极度脆弱，草皮和土壤结　皮一旦遭到破坏很难恢复，会导致土地荒漠化和　水土流失的产生，因此最大限度地减少对原地貌　的扰动破坏是进行矿区水土保持综合防治措施布　设的主线。　水土流失的产生，因此在煤矿建设和开采过程中　应最大限度地保护原地貌，减少扰动，对建设和生　产扰动区应采取工程措施、土地整治措施和植物　措施进行综合防治。工程措施主要包括排土场、　排矸场挡渣坝、采掘场排水和工业场区排水，土地　整治措施包括排土场、排矸场的回填、碾压、整平　和砾石覆盖，植物措施主要包括办公、生活区以绿　化美化为主的植物防护措施。　（３）排土场是在高速采排形成的人工松散地　貌，边坡陡而松散易滑塌，整体非均匀沉降易失　稳，水土流失形式复杂，治理难度较大，是矿区水　土流失防治的关键。　（４）要坚持“预防为主、保护优先、防治结合、　强化管理”和“谁污染谁治理、谁破坏谁恢复”的原　则，将生态环境保护工作落实到煤矿工程建设的　全过程中。　４结论与建议　．　参考文献：　［１】林素兰。裒立新．采矿业对环境影响效应研究【Ｊ】．水土保持　通报．２００５，２５（１）：８８—８９．　（１）在柴达木盆地生态极度脆弱区进行煤炭　开采，扰动后风力侵蚀加速侵蚀系数Ａ风值在　８～ｌ５，水力侵蚀加速侵蚀系数Ａ水值在１．５　３。　一（２】张胜邦。董旭等．柴达木盆地东南部土壤风蚀研究【Ｊ】．中国　沙漠，第３期，１９９９年９月．　（２）研究区内自然生态环境脆弱，土层及草皮　旦遭到破坏很难恢复，将会导致土地荒漠化和　［３１严平，董光荣等．青海共和盆地土壤风蚀的ｌ３７ｃ　法研究　——１３７ｃ　背景值与风蚀速率测定ｆＪ１．中国沙漠。第２３卷第４　期，２００３年７月第３期．