7水土保持方案7.1項目水土流失現實狀況情況與特點本井田屬呂梁山系，地表大部為黃土覆蓋，為經典黃土高原地貌，侵蝕地形，為強烈切割梁峁狀黃土丘陵，沖溝密集而狹窄，形態多呈“V”形，與黃土梁、峁、垣相間分布，常見陡崖、黃土殘柱及陷穴等微地貌景觀，溝谷兩側及谷底有基巖零星出露。井田內因為植被稀少，水土流失嚴重。項目區原地貌平均土壤侵蝕模數為8523t/km2?a，屬于極強度水蝕區；從侵蝕形態看，以水力侵蝕為主；本評價區內植被主要為灌木、雜草等，地面組成物質抗侵蝕能力較弱，土壤侵蝕強，為山西省人民政府公告水土流失重點監督區。7.2水土流失預測7.2.1水土流失防治范圍依照《開發建設項目水土保持技術規范》（GB50433-）要求，水土保持方案必須明確建設單位防治責任范圍，包含項目建設區和直接影響區。項目建設區包含建設單位征占地范圍、租地范圍和土地使用管轄范圍；直接影響區指項目建設區以外因為開發建設活動而造成水土流失及其直接危害范圍。結合評價區特點及其工程施工情況，水土流失防治責任范圍確定以下：（1）項目建設區礦井總占地面積為7.44ha，其中工業場地占地面積為5.26ha，地面爆炸材料庫占地面積為0.36ha，風井場地占地面積為1.75ha，場外公路占地0.07ha。（2）直接影響區即為礦井生產過程中水土流失敏感區域，主要為井田采空后可能引發地表塌陷區。此次評價井田采區范圍外延500m考慮，初步計算此次機械化采煤升級改造工程直接影響區面積約為3.0km2總面積共計約309.7ha。7.2.2水土流失預測時段依照項目建設特點，將水土流失預測時段劃分為基建施工期和生產運行期兩個階段，詳細情況見表7-1。表7-1項目區預測時段表項目水土流失預測時段排干場區采煤沉陷區施工期18.9個月——運行期14.5年14.5年7.2.3新增水土流失預測7.2.3.1開發建設活動中破壞微地貌類型區水土流失預測（1）預測方法依照當地域地形地貌等水土流失特點和礦井建設特點，新增水土流失量預測采取類比分析法，結合經驗公式進行綜合預測。預測公式為：其中：Fi——新增侵蝕面積（km2）Mi——原生地貌土壤水蝕模數（t/km2?a）Ti——擾動地面時段（a）A——水蝕系數依照已調查本區土壤侵蝕情況，本項目原生土壤水蝕模數為8523t/km2?a；并類比調查周圍已建礦區經驗，結合本工程區域地形、地貌、降雨、土壤類型等水土流失影響因子特征及預測對象受擾動情況，經過教授咨詢，確定本項目加速浸蝕系數A值為1.9-2.1。依照以上方法預測設計水平新增水土流失量見表7-2。表7-2設計水平面新增水土流失量預測結果序號項目單位數量1擾動原地貌面積ha309.72破壞水土保持設施面積ha1883棄土、棄渣量施工期萬t1.5運行期萬t/a0.24可能造成棄土、棄渣流失量萬t0.55土壤侵蝕量建設期原始萬t0.002新增萬t0.003生產期原始萬t4.76新增萬t9.60由表可知，本工程擾動地表面積為309.7hm2，破壞水土保持設施（草地、林地等）188ha，工程生產服務期棄矸渣總量為1.7萬噸/年，可能造成棄矸渣流失量為0.5萬噸，采取水土保持方法前，項目可能造成新增土壤侵蝕量為9.6萬噸。7.4水土流失危害7.4.1水土流失背景值是防治責任范圍區原始地貌形態土壤侵蝕模數。計算時通常要考慮自然水土流失量和人為水土流失量，煤礦防治責任范圍內無工礦企業和建設項目，所以，只考慮其自然水土流失情況。7.4.27.4.2.1（1）地表塌陷使部分地表水經過塌陷裂縫滲透地下，造成地表水系流量減小甚至疏干。（2）開采沉陷引發塌陷裂縫，使上覆巖層含水層和渙散含水層遭到一定程度破壞，對地表井水和泉水造成短時期影響，出現水位下降、水量降低。（3）采煤塌陷會使地面發生下沉，地表產生許多裂縫，在坡度較大地段會造成山體滑坡或崩塌。這些裂縫、滑坡或崩塌減弱了原有土地抗侵蝕能力，裂縫為下切提供了便利之“門”，增加侵蝕面；山體滑坡或崩塌，使地面失去植被“保護”而裸露，地表徑流蓄積功效下降，在水作用下，高峰地表徑流流量增加，地下徑流降低，水土侵蝕加劇，最終造成水土流失加劇。7.4.2.2（1）矸石堆積改變了原有地表徑流匯流路徑，洪水在經過陡峭矸石場坡面時，水勢增加會造成水土流失加劇，同時，天然降雨在矸石場內滲流，是矸石場有了產生滑坡可能性，雨季行洪時，發生泥石流潛在威脅大大增加。（2）矸石本身物理性質，決定了其結構渙散性，矸堆體無植物生長及其植物根系，洪水從其表面流過時，展現一定不穩定性，產生泄溜、滑塌等重力侵蝕，相當一部分矸石被沖刷到下游溝道，抬高了河床，縮小了行洪斷面。（3）煤矸石露天堆放，經過日曬、風吹、雨淋等風化作用，矸石中一些有害物質可能隨降水遷移進入水域和土壤，污染地表水和地下水環境。（4）煤矸石中含有硫鐵礦是一個易氧化生熱自然物質，煤矸石在野外堆積過程中，硫鐵礦在有水和氧等環境中遲緩氧化釋放熱量，矸石中殘煤、炭質泥巖、廢木材等可燃物質達成燃點后，會發生自燃，造成矸石自燃。7.4.2.3礦井工業場地及廠區煤礦工業場地要平場，挖方與填方基本平衡，挖方除用于場地填方，其余可用廠區公路路基填方。（1）工業場地開挖使原有土地上植被破壞，地面裸露，堆放棄土體較疏松，利于水塵土侵蝕，尤其是在雨季，水帶入河中泥沙量將增加。（2）廠區公路路堤或路塹形成斜面，在無植物條件下，易于水面蝕和重力侵蝕，出現路堤失穩或路塹滑塌，影響公路交通通暢。7.5水土流失防治方案7.5.1本工程詳細防治目標包含擾動土地治理率、總治理度、土壤流失控制比、攔渣率、植被恢復系數、林草覆蓋率等六項指標。詳細防治目標見表7-3。表7-3本工程水土流失防治目標項目設計水平年服務期末排矸場排矸場井田生態保護區1、擾動土地治理率%>85>85>852、水土流失面積治理度%>85>85>853、土壤流失控制比%<1.5<1.2<1.24、攔渣率%>95>98——5、植被恢復系數%>85>98>986、林草覆蓋率%>30>30>257.5.2防治責任范圍依照《開發建設項目水土保持技術規范》（GB50433-）關于要求，建設項目水土流失防治責任范圍包含項目工程建設區和直接影響區。此次機械化采煤升級改造工程建設區主要為工業場地，面積為7.44ha；直接影響區為地表沉陷區，面積為300ha。總而言之，本該擴建工程水土流失防治責任范圍總面約為309.7ha7.5.7.5.3矸石場水土流失問題主要有兩個方面：一是矸石本身渙散結構，在傾倒過程中形成較大不穩定坡角；二是矸石堆放改變原有地形地貌，或填補了原有水流通道形成水堤，使徑流條件發生了改變，在雨水沖刷下造成水土流失，嚴重時極易形成泥石流，對位于下游工業及民用建筑及各種設施造成極大破壞。所以，防治矸石造成水土流失，也應從矸石場本身植被覆蓋率和引發矸石水土流失兩個方面著手。礦井矸石場水土保持采取方法以下：排棄方式為經汽車運輸排矸。矸石由汽車運至矸石場，進行多點排矸，利用倒矸間隔，用推土機推平，并壓實堆置。矸石自上而下分層堆放，達成一定高度進行黃土覆蓋，并植樹、種草綠化；矸石場綠化在滿足防治水土流失要求同時，可適當兼顧一些經濟效益。從總體上，矸石場還必須建設排雨水工程，預防矸石被雨水浸泡。7.5.3礦井采煤造成地表塌陷遍布整個井田范圍內采空區，范圍廣，面積大，塌陷種類和形式不一樣。7.5.3礦井工業場地地面建成后，對周圍邊坡采取工程護坡和生物護坡相結合方法進行水土流失防治工作，工業場地內植樹、種草綠化，使綠化系數達成30%。7.5.47.5.4.1排矸場整改工程（1）溝口攔渣壩等工程方法矸石場溝口修建攔渣壩，阻止矸石可能發生垮塌，造成淤積，水土流失以及對下游河道和居民形成威脅。（2）分層碾壓堆置矸石礦井矸石堆放采取分層碾壓堆置方法。詳細做法是：矸石由汽車運至矸石場，進行多點排矸，利用倒矸停頓間隔，用推土機推平，并壓實堆置。矸石自下而上分層堆放，分層厚度為3m，達成一定高度進行0.5m黃土覆蓋，并植樹、種草綠化；然后向后推進20m，進行填矸覆土，依次形成階梯狀平臺。當達成設計高度時，邊坡及臺面都先覆蓋20cm厚粘土用于防水，粘土之上再覆蓋0.8m厚黃土，并植樹、種草綠化。（3）排水溝矸石場堆滿后緊接著要進行土地復墾，復墾后矸石堆體對降雨滲透能力大大降低，雨水隨坡而下，在坡腳形成匯流而排走。假如不采取方法，勢必會在坡腳形成溝蝕，影響矸石場體穩定性。所以，應在矸石場周圍頂部修建排水溝，排除雨水，確保矸石堆放穩定，最終匯至矸石場下游排放。排水溝均采取明渠形式，建筑材料采取漿砌石襯砌。確定排洪渠洪水計算標準為：設計洪水一遇。（4）植被工程1）樹種選擇依照礦井所處區域自然環境特點，結合樹種生物學特征和生態學特征，首選項抗逆性強、耐貧瘠、根系發達、生物量大、生長快速、對土壤要求不嚴優良鄉土樹種。喬木可選側柏、油松、落葉松、火炬等；灌木可選擇沙棘、檸條、紫穗槐、沙棗、草本可選沙打旺、草木樨、紫花苜蓿等。2）造林①造林樹種及間距陽坡造林樹種選擇側柏、檸條，側柏株距1m，檸條株距0.6m，行距0.8m；陰坡造林樹種選擇油松，油松株距1m，油松株距0.6m，行距0.8m；②造林季節與方法側柏、油松在春秋兩季植苗造林，要求苗木端正，高矮適宜，根系舒展，栽后覆土踏實；檸條采取直播造林，在6～7月雨季進行，種子選取上注意籽粒飽滿，無病蟲危害，播前進行發芽試驗，每穴10～15粒；沙棘可在春季植苗造林，也可扦插。翌年應對上一年造林地實地檢驗，對死亡苗木及時補植，病害苗木及時打藥或移除。7.5.4（1）做好前期勘察工作各采區在開采前，要對本區上覆地層特征、地質結構及影響地表變形主要原因有一個全方面調查，據此制訂防治地表沉陷方法，對可能發生滑坡、塌方地點，如水蝕強烈地段、坡度、較大地段等進行重點勘察等，制訂預報方法，以防止意外發生滑坡、塌方造成人員傷亡。1）地表活動期主動采取方法，最大程度地減小水土流失①滑坡治理在開采前依照技術分析結果，對可能發生塌方或滑坡處采取疏水、排水、削坡等多個方法增加穩定性。在采動過程中，要定時進行巡視，尤其有道路區段。發覺有塌方或滑坡征兆時，必須設顯著標志牌及警戒線，以確保人身安全，并在確保安全前提下采取打止滑樁、擋墻等方法，以防止滑坡發生。為了降低人力、物力浪費，在地表變形活動期間無法采取方法阻止滑坡、塌方，采取減小水土流失方法。如在滑坡、塌方外邊緣挖排水溝，擋住和及時排走來水，降低進入滑坡、塌方區水，減輕滑坡、塌方程度。對塌方體或滑坡體進行護坡工程，主要以植物護坡為主和工程護坡相結合綜合治理方法，以減小塌方體或滑坡體水土流失。植物護坡可在對塌方體或滑坡體整形后，進行植樹、種草，利用樹木、植被根系起固土作用，減輕雨水對坡面沖刷，以減輕面蝕。工程護坡可在坡腳采取修筑堤壩，坡頂設截水溝，坡面設排水溝等方法，增加穩定性，最大程度減輕其影響。②沉陷區治理可依照地表沉陷破壞分為輕、中、重度三種類型，對輕度和中度地表破壞土地，可采取人工平復、耕地復墾或退耕還林等方法。治理時首先對地表裂縫進行充填處理，采取人工就近挖取土石料直接充填塌陷裂縫，將田面挖高填低進行平整。假如裂縫較深，破壞程度較重，人工充填受限，可采取機械治理，通常使用推土機和鏟運機械，推土整平后進行植被復墾。沉陷區地貌屬丘陵低山區，土地類型為松林、草地、旱地。礦區塌陷土地治理工程，主要是填堵地表裂縫、平整沉陷臺階和整理、復墾土地。依照塌陷土地類型特點，對耕地復墾，對林地通常保持原地貌，只對塌陷裂縫充填處理。耕地塌陷采取人工治理，梯田采取挖高填低平整方法，挖填土方量基本平衡。對土地塌陷區治理，采取以下工程設計：A：按圖斑、地塊分區進行平面與立體設計，分地塊進行整改；B：土地平整及覆蓋表層耕植土設計；C：對塌陷土地治理配套工程設計；D：塌陷土地生態恢復方案設計等。經過以上治理方法實施，土地塌陷區造成水土流失將得到全方面控制。因為塌陷土地造成水土流失增加原因主要是塌陷裂縫和沉陷臺階，現對塌陷裂縫和梯田整改工藝簡述以下：A：人工治理工藝人工治理是指以人工作業為主簡易工程治理技術，但為了達成最終治理目標，也不排斥使用部分挖掘和運輸機械。人工治理主要工程是充填塌陷裂縫和梯田整改。工藝流程如圖7-1所表示，大致可分為兩個作業程序。剝離裂縫部位耕植土剝離裂縫部位耕植土充填裂縫裝運填土梯田整改就近挖土圖7—1人工治理塌陷裂縫和梯田整改流程第一個作業程序：在指定地點用人工或挖掘機械挖取耕地表土層，然后按指定路線將土方裝運到指定地點堆放。取土場通常應選在作業區附近山坡、質地相近土壤。取土地點如為耕地，應事先剝離表層0.5m耕植表土層堆放在取土場地周圍。取土完成后，進行梯田平整，再將耕植土覆蓋在土場表面，以恢復耕地，運土應盡可能利用原有道路系統，卸土地點應盡可能靠近裂縫充填作業區。第二個作業程序：首道工序是沿地表裂縫和需要進行平整地地表傾斜部位剝離表層耕植土，剝離寬度為裂縫兩則各0.3-0.5m，剝離深度為0.3-0.5m，剝離耕植土層就近堆放在裂縫兩側和平整土地范圍周圍。第二道工序為充填裂縫和平整土地，用裝運來新土充填裂縫，可用小平車或手推車向裂縫中倒土（當裂縫較大時）。當充填高度距地表1m左右時，開始用木杠作第一次搗實，然后每充填40cm左右搗實一次，直到與原地表基本平齊時為止，然后將坡度大梯田采取挖高填低作業平整田面。第三道工藝是覆蓋耕植土層，將裂縫兩則和平整范圍周圍剝離耕植土均勻覆蓋在已完成整改工程地表上。B：機械治理工藝土地重度破壞塌陷區，即使所占總面積百分比不大，但重度塌陷區嚴重損害了地面土壤、水體、植被等土地環境基本原因，影響了農業生產正常發展。重度塌陷區裂縫深、寬度大、裂縫間隔小，對土地原有耕作條件破壞較大，大大增加了充填裂縫所需土方工程量和梯田整改工程量。重度塌陷區每公傾充填裂縫土方量是中度塌陷區4倍，是輕度塌陷區19倍。尤其是嚴重沉陷或滑坡區，梯田整改難度更大，必須進行機械治理。機械治理工藝，是以機械為主塌陷區治理技術。有剝離式機械治理和生熟土混堆法機修水平梯田治理工藝。機械治理大致可分為四個工序。如采取剝離式機械治理，第一道工序是修筑施工道路，方便施工機車運行。第二道工序是剝離治理土地表層耕植土層，剝離厚度大于0.3m，剝離表土層應存放在治理土地周圍。表土剝離應采取推土機和鏟運機械聯合作業。第三道工序是按設計要求充填塌陷裂縫，尤其是重度塌陷區裂縫密度、深度較大，可將全部裂縫、裂深分段開挖，再分段全部回填扎實。耕作層以下裂縫回填要求扎實到干容重1.4t/m3以上。第四道工序是將存放表層耕植土覆蓋在平整后土地表面。生熟土混堆法機修水平梯田治理工藝適適用于重度塌陷區和田坎高度較大梯田治理。此工藝無須先剝離表層耕植土層，而是先開挖裂縫，扎實充填后，用推土機將生熟土混推。按設計要求將坡地修成“外高里低”高標準水平梯田，達成水不出地，土不流失，肥不出田“三保田”標準。除充填塌陷裂縫，將塌陷區梯田進行整改外，還需很多配套工程，如修筑施工道路、田坎邊坡支護、土地防洪、排灌蓄水和綠化工程等。地表沉陷區不論是采取人工治理方式還是機械治理方式，都須確保不降低原土地生產能力，分期分區治理，尤其是在施工過程中需加強暫時防護方法，如取土場防護，施工中暫時攔擋，堆料場防護，植被快速恢復等，以免引發新水土流失。③地表活動停頓后，盡快恢復地表植被采動影響結束后，對塌方體或滑坡體進行護坡工程，主要以植物護坡和工程護坡相結合綜合治理方法，以減小塌方體或滑坡體水土流失。對于農田因沉陷和裂縫造成棄耕，在地表變形穩定后，結合農田基本建設，進行土地復墾，重新修造農田。7.5.4（1）護坡對場地內開挖后形成新裸露后，采取以護坡工程為主，坡面綠化為輔方法進行防護，減小面蝕。（2）場地排水按工業場地地形高低，修建排水溝，使場地外來水不對場地造成沖刷，又使場地內雨水及時排走。（3）場地硬化、綠化對場地內專用堆放場地進行硬化，減輕雨水對地表面蝕。對各種建筑物之間空地，結合場地內不一樣功效區進行美化和綠化，對場地內道路進行綠化。7.6水土流失監測7.6.1監測地表塌陷影響范圍。7.6.2監測內容（1）生產、建設過程中棄土、石、渣量。（2）植被破壞、恢復情況動態監測因為開采、排棄物造成林地、草地占用及水土保持工程設施數量破壞情況。（3）水土流失特點、形式及水土流失量監測1）水土流失成因監測主要包含自然原因和人為原因：自然原因包含地質、地貌、地形、土壤、植被和氣象原因，監測自然原因與土壤侵蝕之間關系。人為原因包含采礦、施工等。2）水土流失特點、形式及水土流失量做出監測對因為采、排所造成水土流失面積、水土流失形式、水土流失量監測，對周圍環境影響情況監測。3）水土流失監測方法在排矸場周圍山坡林草地可依照不一樣坡度，植被覆蓋度等土壤侵蝕因子設置對比試驗小區，小區布設面積通常為50—100m2（4）水土流失危害監測1）水土流失對土地生產力影響主要監測內容為耕地有機質流失情況，土地沙化情況，單位面積產量情況等。2）水土流失對生態環境危害監測3）水土流失對社會經濟環境危害監測（5）水土保持方法動態監測1）水土保持方法逐年完成、破壞情況。2）水土保持方法質量監測。（6）水土保持治理效益監測主要有蓄水保土效益、生態效益、經濟和社會效益監測。7.6.3監測時間與頻次本工程監測時段分為建設期和生產運行期，排矸場和塌陷區監測施工期18.9個月和生產運行期14.5年。詳細監測頻次為：施工前監測一次，施工結束后進行一次監測，生產運行期監測時間為每年5月下旬、10月下旬各監測一次。施工期和運行期按六項指標每年另需巡查1-2次。詳細監測時間可依照各施工區域施工進度適當調整。7.6.4監測方法及監測點設置（1）土流失監測方法：水土流失監測以定時實地調查法為主，對重點區域，重點防治工程設監測點，固定專員進行長久、定點觀察。（2）監測點布設水土流失監測點歸屬礦井環境保護監測站，需設專職4人，詳細監測點布設以下：1）排矸場：施工期主要監測每次暴雨前后施工區地面沖刷情況。運行期監測永久坡面穩定性。頂面及時采取復墾方法實施情況。2）塌陷區：主要監測井田范圍內塌陷面積、破壞水保持數量及造成危害等。水土保持監測情況見表7-6。表7-6水土保持監測情況序號監測點監測時段重點監測項目監測方法1排矸場施工區施工期每次暴雨前后地面沖刷情況實測法運行期永久坡面穩定性。頂面及時采取復墾方法實施情況調查法2井田范圍每年5月下旬、10月下旬塌陷面積、破壞水保持數量及造成危害調查法7.7水土保持投資及實施方法7.7.1水土保持投資依照礦區水土保持責任范圍內工程總體布局和單項工程方法設計，以水利部水建（1998）15號文頒布《水利水電工程設計概（估）算費用組成及計算標準》和關于概算定額與取費