陕北神木县郝家沟煤矿建设过程中水土流失预测研究

摘 要：水土流失作为煤矿区头号生态环境问题已经严重影响矿区可持续发展。文章以陕北神木县郝家沟煤矿为例，运用资料调查、经验公式等方法科学预测该煤矿建设过程中水土流失强度、数量、危害等。希望为该煤矿及同类煤矿的水土流失防治工作提供指导。

关键词：煤矿；水土流失；预测

前言

煤炭资源作为重要的一次能源在全国能源生产和消费结构中分别占71.7%和67%，可见煤炭资源对于我国国民经济的发展和社会的进步发挥着举足轻重的作用[1-3]。但是在煤矿建设过程中会大量破坏地表植被，显著改变土壤结构，同时产生大量弃土弃渣，这一切都引起和加剧了水土流失这一公认的矿区头号环境问题[4-5]。如何有效防治水土流失已成为实现煤矿区可持续发展的关键之一，而其中一个重要基础就是如何准确预测水土流失强度、数量、危害等。因此，文章以陕北神木县郝家沟煤矿为例，对其建设过程中水土流失进行科学预测，为该煤矿水土流失防治提供科学指导，也为同类煤矿水土保持工作提供参考。

1 郝家沟煤矿概况

1.1 建设工程概况

郝家沟煤矿位于陕北神木县NW318°，距神木县直距约38km，行政隶属神木县孙家岔镇。该煤矿井田面积2.7783km2，主采3-1煤层，煤炭资源总量为6.25Mt，其中保有资源总量4.76Mt，可采储量为3.1Mt。郝家沟煤矿设计生产能力0.21Mt/a，矿井服务年限11.2a。

1.2 矿区自然环境概况

郝家沟煤矿位于陕北黄土高原北端，属典型黄土高原地貌。区内沟谷纵横，树枝状水系发育，水土流失严重。该区属中温带大陆性季风气候，年均气温8.4℃，多年平均降雨量414.2mm，多年平均蒸发量2111.2mm，年均风速2.20m/s。根据神木县水土保持区划，郝家沟煤矿隶属长城沿线风沙草滩强度侵蚀防风固沙区，平均侵蚀模数5256t/km2・a，年侵蚀总量1639.87万t，侵蚀以风蚀为主。

2 郝家沟煤矿建设过程中水土流失预测

2.1 预测目的与依据

根据郝家沟煤矿建设特点，在分析煤矿建设过程中可能损坏、扰动地表植被面积，弃土弃渣的来源、数量、堆放方式、地点及占地面积的基础上，结合当地水土流失特征，进行综合分析论证，采用科学合理的预测方法，对可能造成的水土流失的形式、强度、数量、危害等作出预测评价，为制定水土流失防治措施的总体布局和各单项防治措施设计提供依据。预测的依据主要是《开发建设项目水土保持方案技术规范》、《土方侵蚀分类分级标准》、《陕西省神木县郝家沟煤矿煤建设实施方案开采设计说明书》等。

2.2 预测内容与方法

根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》的规定和该煤矿区水土流失特点，确定预测内容主要包括以下6个方面：

（1）扰动地表面积预测；（2）损坏水土保持设施面积预测；（3）弃土弃渣量预测；（4）新增水土流失量预测；（5）水土流失总量预测；（6）可能造成的水土流失危害预测。

水土流失主要采用资料调查、经验公式方法，有关预测参数的确定采用该区同类工程类比分析。

2.3 预测结果

依据郝家沟煤矿设计资料，确定预测范围为各类型区内工程建设及扰动区域，主要包括：工业场地防治区、场外公路防治区、排矸场防治区、炸药库防治区及输电线路防治区。

2.3.1 扰动地表面积预测

通过资料收集和实地踏勘，对预测范围内各类型区扰动地表面积进行统计汇总，见表1。

由表1可知：郝家沟煤矿建设过程中扰动地表面积共计为8.36hm2。

2.3.2 损坏水土保持设施面积预测

郝家沟煤矿建设过程中损坏的主要是具有水保功能的荒草地，其扰动面积即为损坏水土保持设施面积，为8.36hm2。

2.3.3 弃土弃渣量预测

根据郝家沟煤矿建设可行研究资料，建设过程中主要的土石方来源于井巷开拓、工业场地平整、建筑物地基开挖、场外公路路基挖填和供排水管线敷设等。挖填方量均换算为自然方。经统计，工业场地平整开挖2.75万m3，回填1.91万m3，废弃0.84万m3；建筑物地基开挖5.92万m3，回填2.55万m3，废弃2.02万m3；井巷开拓开挖0.2万m3；场外公路开挖0.78万m3，回填2.33万m3；水源及供水管线敷设开挖0.18万m3，回填0.18万m3；输电线路开挖0.1万m3，回填0.1万m3；排矸场开挖0.2万m3，回填0.1万m3，废弃0.1万m3。由此可知，郝家沟煤矿建设过程中弃土弃渣量共计为2.96万m3。

2.3.4 新增水土流失量预测

对郝家沟煤矿建设过程中5类分区可能新增的水土流失量进行统计汇总。工业场地占地面积2.52hm2，新增水土流失量264.6t；场外公路占地面积4.33hm2，新增水土流失量227.33t；排矸场占地面积0.8hm2，新增水土流失量69.84t；水源及供水管线占地面积0.52hm2，新增水土流失量13.65t；输电线路占地面积0.19hm2，新增水土流失量4.8t。由此可知，郝家沟煤矿建设过程中可能新增水土流失量共计为580.21t。

2.3.5 水土流失总量预测

在计算5类分区可能新增的水土流失量的基础上再叠加背景流失量，得到郝家沟煤矿建设过程中水土流失总量。工业场地扰动后侵蚀模数为15800t/km2・a，水土流失总量398.16t；场外公路扰动后侵蚀模数为15800t/km2・a，水土流失总量342.07t；排矸场扰动后侵蚀模数为27160t/km2・a，水土流失总量108.64t；水源及供水管线扰动后侵蚀模数为15800t/km2・a，水土流失总量20.54t；输电线路扰动后侵蚀模数为15300t/km2・a，水土流失总量7.27t。由此可知，郝家沟煤矿建设过程中水土流失总量为876.68t。

2.3.6 可能造成的水土流失危害预测

水土流失产生的影响及其危害在井田范围内均存在，主要表现为：（1）工程建设与开采过程将占用或破坏一定数量的荒草地，对原有地表植被、土壤结构会产生一定的影响，降低原地表水土保持功能，加剧地表水土流失，降低植物生产力。（2）煤矿建设区水土流失如得不到及时有效的治理和控制，会引起本矿区铁路、公路沙害，降低其运营能力和综合经济效益。工业场地土地和新开挖边坡，若不采取必要的防护措施，人为加剧水力侵蚀，导致边坡失稳，堵塞路基排洪措施，影响矿井正常安全生产。

3 结束语

（1）郝家沟煤矿建设过程中扰动原地表面积为8.36hm2，损坏水土保持设施和具有水土保持功能设施的总面积为8.36hm2。（2）郝家沟煤矿建设过程中弃土弃渣量共计为2.96万m3；可能新增水土流失量580.21t；水土流失总量为876.68t。（3）工程建设破坏一定数量的荒草地，对原有地表植被、土壤结构会产生一定的影响，降低原地表水土保持功能，加剧地表水土流失，降低植物生产力。若得不到及时有效的治理和控制，会影响矿井正常安全生产，同时会引起本矿区铁路、公路沙害，降低其运营能力和综合经济效益。

参考文献

[1]宋世杰.煤炭开采对煤矿区生态环境损害分析与防治对策[J].煤炭加工与综合利用，2007（4）：44-48.

[2]宋世杰.榆神府矿区煤炭开采对生态环境损害的定量化评价[D].西安科技大学，2009.

[3]宋世杰.基于关键地矿因子的开采沉陷分层传递预计方法研究

[D].西安科技大学，2013.

[4]邹兵华，李占斌，，等.石窑店煤矿建设及生产过程中水土流失预测研究[J].水土保持通报，2008，28（5）：28-32.

[5]刘国彬，杨勤科，陈云明，等.水土保持生态修复的若干科学问题[J].水土保持学报，2005，19（6）：126-130.

作者简介：聂文杰（1981-），男，汉族，工程师，在读博士，主要从事矿山环境工程教学与科研工作。