有色金属矿山建设工程水土保持方案编制要点探讨

王仁芳,彭 亮,吴思容,王 兵,万 斯

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

有色金属矿山建设工程水土保持方案编制要点探讨

王仁芳,彭 亮,吴思容,王 兵,万 斯

(湖南有色金属研究院,湖南长沙 410015)

根据湖南黄沙坪铅锌有色金属矿山开采工程水土流失的特点及形式,编制矿山开采工程水土保持方案,通过实施水土保持方案,项目建设区水土流失治理度达到95%以上,土壤侵蚀模数降到0.05万t/km2·a以下,水土流失控制比为100%,工程弃渣拦渣率98%以上,扰动土地整治率达到95%以上,植被恢复系数达到95%以上,林草植被覆盖率30%以上。通过方案的实施,减少了工程建设对环境的破坏,使项目区的生态环境得到了有效保护和改善。

有色金属;水土保持;方案;水土流失

矿石中有色金属含量一般都较低,为了得到1 t有色金属,往往要开采成百上千吨的矿石。有色金属矿石中常是多种金属共生,因此必须合理提取和回收有用组分,做好综合利用,以便合理利用自然资源。许多稀有金属、贵金属以及硫酸和无机盐等化工产品,都是在处理有色金属矿石或中间产品以及矿渣、烟尘的过程中回收得到的。有色金属生产过程中通常产生大量废气、废水和废渣,其中含有多种有用组分,有些含有有毒物质,一些有色金属也具有毒性。因此,有色金属矿区水土流失对土地破坏的特征表现为不可逆转性,流失的水土资源难以再被收回,水土流失除对本区域产生影响外,还会对更大范围内的土地利用、水文条件产生影响,如大面积水土流失使区域性土地荒漠化或减产,流失的土石方淤积堵塞下游河道或使河床抬高,造成洪水泛滥等危害。

我国1991年6月29日颁布了《中华人民共和国水土保持法》,该法对矿山开采引起的水土流失均有明确规定。根据“谁开发谁保护,谁造成水土流失谁负责治理”的原则,各矿区都开展了卓有成效的水土保持工作,但对矿区水土流失的规律及其特殊性,尚缺乏足够的认识,因此,弄清矿区水土流失规律,掌握其控制方法具有重要的意义。

1 矿山开采工程概况

湖南黄沙坪铅锌矿铁(多金属)矿综合利用工程,项目区位于湖南省桂阳县黄沙坪镇现有黄沙坪铅锌矿矿区范围之内,建设内容主要包括矿石出窿后破碎、磨矿、选别、产品脱水、尾矿输送、尾矿库等主要生产装置、辅助设施及与之相配套土建、供水、供电、总图运输、尾矿输送、水工、环保工程等。

项目总体规模为年处理矿石45万t,其中铁矿石35万t/a;多金属矿石10万t/a,服务年限20 a,项目分二期实施,但土建工程全部在一期完成。一期工程以铁为主,综合回收钼和铋,生产铁、钼、铋三种精矿;二期工程增加钨和萤石两种精矿产品。铁精矿设计品位62.00%,回收率70.00%;钼精矿品位46.00%,回收率77.89%;铋精矿品位35.00%,回收率40.25%。

2 项目区水土流失特点及预测

2.1 项目区水土流失的特点

造成水土流失的成因包括自然因素和人为因素两个方面。根据工程项目特点进行分析,选矿厂、尾矿坝、道路等基础设施建设和生产期间的尾矿将是造成水土流失的主要原因。矿山在建设过程中,将不同程度地改变、损坏原有的地貌及植被,破坏水土保持设施,新增人为水土流失,其主要特点如下:

1.项目影响期长。矿山施工期将进行较大规模的基础设施建设,生产期将产生大量的尾矿渣,由此产生裸露迹地较多。施工过程中,不但大面积的开挖会扰动地表原貌,破坏林草植被,植被拦截、蓄留雨水和固结土壤的能力丧失,同时大量的临时弃土、回填土堆积在场地上,成为极强度水土流失的策源地。本项目生产期较长,固体废弃物排放量巨大,如对废弃矿石和尾矿渣处理不当,将对区域的水土保持功能造成长期的损害。

2.流失面较广,影响范围较大。矿山的各类建设项目都会因为施工过程中产生的裸露坡面和土方大量调配而产生不同程度的水土流失,泥沙随水流输送到项目区外的其它地方,从而造成较大范围内的不利影响。

3.点、线、面兼备。在选厂及配套设施建筑物等施工基地,将产生点状水土流失;在交通道路、尾矿输送管线两侧存在线状水土流失;而整个建设项目涉及的区域为面状水土流失。

4.影响主体工程安全运行。矿山项目区建设和生产过程中导致的严重水土流失如不得到有效控制,将威胁到选矿厂和尾矿库的安全运行。选矿厂区位于山坡地带,滑坡、崩塌等将导致建筑物损毁,尾矿库可能由于水土流失严重而不能正常发挥效益,甚至威胁到下游人民群众的生命财产安全。

2.2 水土流失预测内容与方法

根据有色金属矿山特点,水土流失预测内容主要包括:(1)原地形、地貌和植被破坏情况预测,对项目建设期施工活动和运行的生产活动扰动地表、损坏林草植被的面积分别进行量算;(2)损坏水土保持设施预测,对因开发建设损坏水土保持设施的面积、数量进行量算;(3)可能造成水土流失总面积和流失总量预测,建设项目对地面表层、植被扰动和破坏情况进行量算,并预测水土流失总量;(4)水土流失危害预测,分析预测水土流失对土地资源、项目区及周边区域的生态环境、对下游河道、对当地居民生产生活条件所造成的不利影响。

根据《开发建设项目水土保持方案技术规范》(GB50433-2008)的规定,水土流失预测的方法有类比法、数学模型法和实地测定法三种,结合本工程的实际情况,并考虑各方法的可操作性,运用类比法进行预测。按照类比工程的水土流失调查成果,并结合本工程的施工特点和实地调查情况,进行适当修正。

土壤流失量可按下式计算:

新增流失量可按下式计算:

式中W为扰动地表土壤流失量/t;ΔW为扰动地表新增土壤流失量/t;i为预测单元,1,2,3,…,n;j为预测时段,j=1,2,3,指施工准备期、施工期和自然恢复期;Fi为第i个预测单元的面积/km2;Mik为扰动后不同预测单元不同时段的土壤侵蚀模数/t·km-2·a-1;ΔMik为不同单元各时段新增土壤侵蚀模数/t·km-2·a-1;Tik为预测时段(扰动时段)/a。

通过矿山建设项目主体工程设计要求的施工计划和施工区地质、地形、地貌、植被、降雨等因子综合判定,确定项目施工建设各区的水土流失量,来估算新增水土流失总量。根据以上各水土流失区的水土流失量预测,本项目水土流失背景值为13 676 t,预测新增水土流失总量可达784 511 t。其数据列于表1。

表1 各水土流失区的水土流失量预测表

3 水土流失防治等级及目标

水土保持方案总体目标是预防和治理因项目建设可能造成的水土流失,使可能造成的水土流失得到有效控制,确保建设及运行安全,保护、改良和合理利用土地资源,工矿区水土流失防治标准执行建设生产类项目一级标准。六项防治目标值列于表2。

表2 水土流失防治一级标准防治目标值(国家标准)

本方案是黄沙坪铅锌矿铁(多金属)矿综合利用工程的组成部分,它从属于主体工程,是对主体工程的修正、补充与完善。方案的编制要符合国家对水土保持、环境保护的总体要求,与主体工程及当地水保规划相协调,并且水土保持工程必须遵从“三同时”原则。通过方案实施,达到以下目标:

1.实施水土保持措施后逐步达到无明显水土流失的要求,项目建设区水土流失治理度达到95%以上。

2.实施水土保持植物措施后土壤侵蚀模数降到0.05万t/km2·a以下,水土流失控制比为100%。

3.工程弃渣拦渣率目标值为预测流失总量的98%以上。

4.扰动土地整治率达到95%以上。

5.植被灰复系数达到可绿化面积95%以上;林草植被覆盖率30%以上。

4 水土保持措施

4.1 工程措施施工工艺

由于施工时序的不确定性,根据防治水土流失的需要对这些工程措施的实施提出以下要求。

1.在土方开挖、填筑前根据植物措施工程量需要将表土剥离并集中堆置。

2.在土方填筑时,应分区分块进行,防止因统一填筑时,产生大量的水土流失,从而影响到施工区及周边环境。

3.在土方填筑过程中对整个项目区按水土保持方案中临时截、排水沟的设计布设排水沟,并在适当部位布设沉沙池,以免造成水土流失。

4.土方填筑结束后,立即对绿化区回填表土植树种草。

4.2 植物措施

根据有色金属矿山的特点结合项目的实际情况,本着“因地制宜、适地适树、适地适草”的原则,有色金属矿山绿化可供选择的乔木、灌木、草及花卉约十多个品种,主要树、草种的生物学、生态学特性及主要用途列于表3。

5 水土保持监测

开发建设项目水土保持监测应按照SL277～2002《水土保持监测技术规程》的规定进行。承担单位须具备相应的水土保持监测资质,监测成果应能全面反映开发建设项目水土流失及其防治情况,并把监测成果报送建设单位和当地水行政主管部门。

表3 主要绿化树、草种生物、生态学特性及主要用途表

6 效益分析

方案实施后本项目通过水土保持综合治理,可增加土壤入渗,减少地表径流,减轻土壤侵蚀,防止新增水土流失,可治理水土流失面积24.81 hm2,减少水土流失量达78.45万t。方案实施后,能减少工程建设造成的负面影响,改善项目区生态环境和生产生活条件,保证项目功能的正常发挥。

7 结 论

水土保持方案实施后,一是将减少工程建设对环境的破坏,使项目得到绿化、美化、生态环境得到了有效保护和改善,体现出水土保持生态环境建设与开发建设工程同步发展,创造生态优先、社会经济可持续发展的开发建设项目。二是项目区水土流失得到有效控制,保障主体工程的安全运营。

[1] 卞正富.矿区水土流失及其控制研究[J].土壤侵蚀与水土保持学报,1998,4(4):31-36.

[2] 关宏侠,张伟.搞好矿区水土保持建设煤城新环境[J].中国水土保持,2005,1(1):27-28.

[3] 赵永安.矿区水土流失与水土保持[J].土地复垦技术,1992, (2):79.

[4] 赵景逵.矿区土地复垦技术与管理[M].北京:农业出版社, 1993.

Discussion of Compiling Points of Soil and Water Conservation Scheme in Nonferrous Metals Mine Construction Project

WANG Ren-fang,PENG Liang,WU Si-rong,WANGBing,WAN Si

(Hunan Research Institute of Nonferrous Metals,Changsha410015,China)

According to the characteristics of soil erosion of nonferrous metals mining project in the Huangshaping lead-zinc mine of Hunan,the soil and water conservation scheme of mining project was complied.Through the implementation of the soil and water conservation scheme in the construction zone of project,the treatment degree of soil erosion reached 95%,and the soil erosion modulus dropped below 500 t/km2·a,the control ratio of soil erosion was 100%,and the elam of slag rate in the engineering abandon slag reached 90%,and the remediation rate of disturbance land could be up to 95%,and the recovery coefficient of vegetation attained 95%above,and the vegetation reached 30%coverage.The implement of soil erosion scheme can reduce the damage to the environment of engineering construction,which has got effective protection for the ecological of the construction zone.

nonferrous metals;soil and water conservation;scheme;soil erosion

X53

A

1003-5540(2011)03-0056-04

王仁芳(1962-),女,工程师,主要从事环境工程、清洁生产审核工作及水土保持方案报告书编制等。

2011-02-25