贺兰山干旱矿区高端排土场植被浇灌系统技术措施_孟兴国.pdf
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1、第1期贺兰山干旱矿区高端排土场植被浇灌系统技术措施孟兴国,邢涛(国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿,宁夏 灵武751400)摘要:针对贺兰山干旱矿区高端排土场植被浇灌的难题,研究了露天煤矿排土场植被浇灌系统。在排土场的坡面上形成多个台阶式平盘,用于充分收集雨水,防止雨水失水过多,保证植被的灌溉。在各平盘处设置水池,用于存储多余的水量,对水量的应用进行调控,并保证各平盘所对应坡面的供给便利性,减少调水的难度,提高了干旱矿区高端排土场植被浇灌系统浇灌效率。关键词:高端排土场;浇灌系统;地质环境;工程实践中图分类号:X171.4文献标识码:B文章编号:2096-7691(2023)01-01
2、9-04基金项目:宁夏回族自治区重点研发计划重大项目(2018BFG02002)作者简介:孟兴国(1987),男,硕士,工程师,现任国家能源集团宁夏煤业有限责任公司梅花井煤矿基建副总兼工程部部长,主要研究方向为煤矿开采技术。Tel:15226220813,E-mail:引用格式:孟兴国,邢涛.贺兰山干旱矿区高端排土场植被浇灌系统技术措施 J.能源科技,2023,21(1):19-22.0引言在露天煤矿开采过程中,为节省土地,通常采取增加排弃高度,实现最大限度的排弃剥离量。而高端排土场相对矿区水库的相对高程在300 m以上,这就给后期排土场治理绿化植物的浇灌带来困难。因高端排土场地势高不能有效蓄
3、水,常发生植物在生长期因缺水枯死的问题。因此,迫切需要研制出干旱矿区高端排土场适宜植被浇灌的技术系统,实现对露天煤矿生态植被更好的浇灌效果。贺兰山地处我国西北干旱地区,年均降雨量250 mm,蒸发量却高达1 500 mm,并常有干旱大风和冰冻等自然危害,自然生态系统极其脆弱。贺兰山蕴藏丰富的优质无烟煤和焦煤,受煤矿开采影响,近年来随着国家加大对贺兰山自然保护区生态修复力度,对露天煤矿区排土场实施了生态环境治理。设计排土场的绿化植被为贺兰山本土植物种,为有效保证绿化植物的成活率,急需设置人工浇灌技术系统。目前国内浇灌技术方法分为漫灌、滴灌和喷灌,根据不同的地形和水源选取相应的方法。国外采用人工降
4、雨、土壤中拌保湿剂等技术方法。1贺兰山干旱矿区排土场地质环境1.1自然地理条件贺兰山干旱矿区属高山大陆性气候,空气稀薄,含氧量少。按体积对地面空气测定,仅为18.9。终年干旱,雨量稀少,年最大降雨量为378.2 mm,年最小降雨量仅为64.2 mm(1972年),雨季多集中在69月份。年最大蒸发量为2 720.7 mm,最高气温为37.1,最低气温为-22.7,历年平均气温为-0.7 1.3。每年9月下旬至翌年4月为霜冻期,最大冻土厚度为1.04 m。风向多西北风,风速较大,最大风力达十级。高山顶和峡谷深处冬季有积雪,年最深积雪平均厚度为400 mm1。矿区地处贺兰山腹地,地势陡峭,气候干旱少
5、雨,年蒸发量是降水量的6 倍,大气降水均形成地表径流顺自然沟谷流出区外。山体基岩裸露,土壤类型主要是淡灰钙土和粗骨土,灰钙土是在干旱气候和荒漠草原植被下形成的地带性土壤,腐殖质积累很低,有机质含量仅0.5%0.8%,土壤中碳酸钙以灰白色石灰斑块状沉积形钙积层;粗骨土构成的山丘地区地形起伏,地面坡度大,切割深,上体浅薄,加之风蚀、水蚀较重,细粒物质易被淋失,土体中残留粗骨碎屑物居多,第21卷 第1期Vol.21No.12023年2月Feb.2023第1期因而具有显著的粗骨性特征。矿区内山体基岩裸露,局部可见少量稀疏草本植被生长,主要为耐寒、耐旱的草本植物,如蓬蒿、冰草等。植被体系类型以山地温旱生
6、落叶灌丛为主。由于区内矿山开采活动频繁,对该区域的植被系统造成大面积破坏,总体而言,该地区地表植被稀少,植被覆盖率约20%。1.2水文地质条件矿区内地下水类型主要为孔隙裂隙水,广泛分布于矿区及基岩山区,地下水储存于石炭系、二叠系、三叠系地层中。含水层岩性主要由砂岩、砂质页岩、灰岩、石英岩等组成。岩层构造裂隙发育多以下降泉出露,流量87.09321.4 m3/d,矿化度0.250.5 g/L,水质良好,为HCO3Ca-Na型水。根据矿区水文地质资料,正常涌水量8.3 m3/h,最大涌水量11.7 m3/h。随着煤矿开采深度的增加,煤矿涌水量有逐年增加趋势,雨季煤矿涌水量也有明显的上升。矿区及周边
7、地下水的补给来源主要为大气降水补给。地表径流方向由西北向东南。主要以大气蒸发和少量泉水溢出的方式排泄。1.3工程地质条件高端排土场海拔为+1 800 m+2 100 m,是典型的高山地形,排土场由砂岩和页岩堆砌形成,风化、水土流失严重。坡面长度467.2 m,边坡安息角40,边坡滑坡风险为中等。如图1所示。图1高端排土场地形地貌矿区生态环境条件恶劣且脆弱,排土场边坡稳定性差。因此,要采取工程措施增强增大边坡稳定性,并覆盖细表土,再播撒本地乡土植物种,在矿区最低端设置拦水坝蓄水,设置人工浇灌系统使植被覆盖率达到60%,才能确保排土场水土保持平衡,实现矿区生态修复目标。2工程实践技术机理贺兰山腹地
8、排土场相对高差300 m,若单纯依靠水库往排土场打水则扬程高、效率低。为充分利用雨水浇灌排土场植被,沿等高线将排土场分台阶放坡削坡2,形成15 个台阶,每个台阶坡面角控制在30,留有8 m宽马道,设置水池。高端排土场植被浇灌技术系统包括平盘、水池和连通坡道。平盘为 15 个,呈梯田台阶状。在各平盘上设置水池,用于存储水和调节水量的分配。相邻的平盘之间设置连通坡道,用于连通2 个相邻的平盘。由上而下平盘依次首尾连通。各平盘上游端高于下游端呈倾斜式布设。最上端的平盘为排土场的顶表面,称为第一平盘,在垂直方向上,其余平盘依次标记为第二平盘、第三平盘等。第一平盘连通第二平盘,第二平盘连通第三平盘,依次
9、连接。如果第一平盘的左端地势最低,则第二平盘的左端(在第二平盘中地势最高端)连通第一平盘的左端,第二平盘的右端地势最低,使得在地势作用下,水从第二平盘的左端流到右端。第三平盘的右端与第二平盘连通,第三平盘右高左低,水从第三平盘的右端流到左端,如图 2 所示,图中箭头方向表征了上述的水流方向。通过这样的技术设计,在自然降雨过程,雨水不仅能竖向落入到平盘和水池内,还能如长蛇状从高到低流动。连坡通道平盘水池图2高端排土场植被浇灌系统构造高端排土场植被浇灌系统能在排土场的坡面上形成多个台阶式平盘,充分用于收集雨水,防止雨水无序流失,科学保证植被的灌溉。在各平盘处设置水池,用于存储多余的水量,并对水量进
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