山西有限公司 矸石场规范化处置工程.doc

1 总论 1 1 概述 1 1 项目名称 项目名称 山西高平科兴平泉煤业有限公司煤矸石规范化处置方案 2 2 项目业主 项目业主 山西高平科兴平泉煤业有限公司 3 3 项目建设地点 项目建设地点 山西高平科兴平泉煤业有限公司排矸场 4 4 项目概况 项目概况 科兴平泉煤业有限公司位于高平市西南 15km 马村镇 东牛庄村一带 行政区划属高平市马村镇管辖 其地理坐标为 北纬 35 41 45 35 43 11 东经 112 46 58 112 50 28 据环评报告显示 本矿矸石场位于煤矿工业场地西南约1 2km处的一山 沟 沟口朝向西南 长约500米 沟内截取约190米用于排放未能利用的矸 石 沟顶宽约30 50米 根据排矸场的现状 本次设计内容为 1 在矸石场沟口设置挡矸墙 2 在矸石场沟底设置排水涵洞 将上游汇水排入下游 3 通过控制堆矸 体边坡坡度 保持边坡稳定 防止发生局部垮塌 新堆矸石采取分层堆放 的方式 4 充分考虑排水措施 矸石山顶四周和坡面上设置排水渠以防 止暴雨期坡面来水冲刷矸石山 5 矸石山服务期满后 对矸石山进行覆 土绿化 以彻底改善矸石山的生态环境 本次矸石场设计总造价为 236 08 万元 其中分两期投资 一期投资 189 76 万元 二期投资 46 32 万元 各项投资额为 土建工程费用 166 03 万元 植物措施工程 47 15 万元 工程建设其他费用 7 46 万元 其中基本预备费 15 44 万元 1 2 编制依据 1 2 1 设计依据设计依据 1 环评报告 2 矸石山地形图 1 500 1 2 2 法律法规法律法规 1 中华人民共和国环境保护法 全国人民代表大会常务委员会 1989 年 12 月颁布实施 2 中华人民共和国矿产资源法 全国人民代表大会常务委员会 1986 年颁布实施 3 中华人民共和国森林法 全国人民代表大会常务委员会 1985 年 1 月 1 日颁布实施 4 中华人民共和国土地法 全国人民代表大会常务委员会 1987 年 6 月颁布实施 5 中华人民共和国水土保持法 全国人民代表大会常务委员会 1991 年 6 月颁布实施 6 中华人民共和国水土保持法实施条例 1993 年 8 月 1 日颁布 实施 7 中华人民共和国固体废物污染环境防治法 2004 年 12 月 29 日第十届全国人民代表大会常务委员会第十三次会议修订 2005 年 4 月 1 日施行 8 中华人民共和国水污染防治法 全国人民代表大会常务委员会 1996 年 5 月 15 日颁布实施 9 国务院印发的关于 全国生态保护纲要 国发 2000 38 号 2000 年 11 月 26 日 10 煤炭工业 十一五 发展规划 国家发改委 2007 年 1 月 22 日 11 关于开展全国矿区植被保护与生态恢复工程规划编制工作的通 知 国家林业局 林资发 2007 59 号 12 山西省煤炭工业 十一五 发展规划 2007 年 8 月 8 日 13 山西省人民政府 印发山西省煤炭工业可持续发展政策措施试点 工作总体实施方案的通知 晋政发 2007 9 号 14 中华人民共和国安全生产法 15 中华人民共和国矿山安全法 16 山西省煤炭开采生态环境恢复治理规划 17 山西省工业固体废物污染防治条例 修正 1997 年 7 月 30 日 18 煤炭安全规程 2004 19 国务院关于落实科学发展观加强环境保护的规定 国发 2005 39 号 20 环境监测管理办法 2007 9 1 21 山西省环境保护条理 1996 01 19 1 2 3 技术规定技术规定 1 矿山生态环境保护与污染防治技术政策 环发 2005 109 号 2 煤矿矸石山灾害防范与治理工作指导意见 安监总煤矿字 2005 162 号文 国家安全生产监督管理总局 国家煤矿安全监察局 3 山西省煤炭开采生态环境恢复治理规划 4 山西省矿山生态环境保护与综合治理方案编制导则 5 煤炭工业污染物排放标准 GB20426 2006 6 山西省生态示范矿井生态环境保护标准 7 危险废物鉴别技术规范 HJ T 298 2007 8 一般工业固体废物贮存 处置场污染控制标准 GB18599 2001 9 淤地坝工程技术规范 晋 Q834 85 10 防洪标准 GB50201 94 11 开发建设项目水土保持技术规范 GB50433 2008 1 3 设计范围 1 提出矸石山治理的具体工程措施和生态恢复措施 并进行工程量 化 2 进行投资估算 1 4 设计原则 1 根据排矸场现状情况 借鉴过去矸石山治理的先进经验和试验研 究成果 确定合理的 可行的 以生态恢复优先的矸石山设计方案 2 遵循生态学和生态保护的基本原理 保护自然资源和区域可持续 发展 3 环保 安全遵循 三同时 原则 符合国家有关规定 2 工程背景 2 1 自然环境概况自然环境概况 2 1 1 地理位置地理位置 科兴平泉煤业有限公司位于高平市西南 15km 马村镇 东牛庄村一带 行政区划属高平市马村镇管辖 其地理坐标为 北纬 35 41 45 35 43 11 东经 112 46 58 112 50 28 高平科兴平泉煤业东北距高平市 15km 马 村 巴 公 乡镇 公路于井田中部通过 经该公路向北 3km 可达沁 水 辉 县 公路 沿沁 水 辉 县 公路再往东 8km 可接 207 国道 12km 后至高平市 东部可上二 连浩特 广 州 高速公路晋 城 长 治 段 晋 城 长 治 二级公路 东距太 原 焦 作 铁路线 8km 最近的煤炭集运站为距井田西部 1 5km 的兰花集团唐安煤矿煤炭集运站 该矿与沁辉公路及铁路间有柏油路相通 交通便利 2 1 2 地形地貌地形地貌 该井田位于太行山西缘南段 沁水煤田盆地之东南缘 井田西部为低 山区 中东部为丘陵 地貌形态属侵蚀性低山 丘陵区 总的地势为西高 东低 最高点位于井田西部黄花岭 海拔 1019 0m 最低点位于井田中部 的崔家庄西北处 海拔 818 0m 最大相对高差 201 0m 2 1 3 气候条件气候条件 本区属于典型的大陆性温带气候特征 春季干燥多风 夏季炎热多雨 秋季凉爽有阴雨 冬季严寒少雪 年平均气温为 10 9 一般在 9 2 10 5 之间 极端最低气温 22 5 极端最高气温 37 3 年平均降雨量 为 599 7mm 雨季多集中在 6 7 8 9 四个月 气候干燥 年主导风向 为西北风和东南风 冬春常见西北风 夏季多为东南风和南风 最大风力 6 级 一般为 3 4 级 冰冻期为每年 10 月上旬至翌年 3 月份 最大冻土深 度 0 45m 年平均无霜期为 180 天 根据 中国地震动峰值加速度区划图 GBl8306 2001 本区地震动 峰值加速度为 0 05g 地震烈度为 度区 2 1 4 河流水系河流水系 区域内河流为黄河流域沁河水系丹河支流 丹河发源于高平市的丹朱 岭南侧 支流呈树枝状 流量不大 故在干旱季节多断流 丹河在河南境 内汇入沁河 后汇入黄河 其在山西境内河段长 121 50km 流域面积为 2949km2 井田北边界外有马村河从西向东北流入原村河 原村河与野川 河汇合后为许河 许河最终汇入丹河 井田中南部有巴公河上游支流 向 东南流经约 24km 在高都镇附近汇入丹河 井田东部边界距离丹河约 8 5km 直线距离 井田中南部有一小型水库 东宅水库 位于巴公河上游支流源头处 东宅水库是一座集防洪 灌溉等综合利用的小型水库枢纽工程 枢纽由大 坝 溢洪道 卧管输水洞等建筑物组成 控制流域面积 2 2 平方公里 设 计总库容 55 万立方 其中防洪库容 15 万立方 兴利库容 30 万立方 死库 容 10 万立方 经 2007 年 12 月实测 淤积库容为 12 6 万立方米 淤积后 库容为 44 万立方米 水库设计防洪标准为 30 年一遇 100 年一校核 现 达 10 年一遇防洪标准 设计灌溉面积 2000 亩 2 1 5 井田水文地质井田水文地质 该区处于沁水盆地东部 区域水文地质单元属高平 晋城盆地三姑泉 域 科兴平泉煤业井田位于三姑泉域西北部 为近泉域西北部补给区边缘 末端 泉域径流区上游 晋城三姑泉为区域岩溶地下水的最终排泄点 出 露丹河河谷中 泉水出露标高为 302 33m 流量约 3 3 5m3 s 此外 在 焦作以北一带 由于下寒武系隔水岩层隆起阻水 使地下水以潜流或泉的 形式流出地表 近年来 由于矿区排水和工农业用水增加 造成地下水位 下降 泉水干枯 因而人工排泄代替了自然排泄 1 井田含水层 井田含水层自下而上有奥陶系中统马家沟组石灰岩岩溶裂隙含水层 石炭系上统太原组砂岩裂隙及石灰岩岩溶裂隙含水层 二叠系下统山西组 下石盒子组砂岩裂隙含水层及第四系松散岩类孔隙含水层 1 中奥陶统石灰岩岩溶裂隙含水层 井田内无出露 埋藏较深 为溶洞裂隙水 由厚层石灰岩及薄层泥灰 岩组成 全厚约 400 余 m 据大阳井田勘探成果及邻近的野川井田勘探成 果 该含水层组有 4 层溶洞层 单位涌水量在 0 7 45 50L s m 水质为 HCO3 SO4 Ca Mg 型水 据本次勘探施工 S203 号孔水文孔 其静止水位进行了观测 静止水 位标高为 535 95m 据此推断该井田应在 535 537m 之间 由西北流向 东南 2 上石炭统太原组碎屑岩类夹石灰岩岩溶裂隙含水层 主要由太原组 K2 K3 K4 K 5 等灰岩岩溶裂隙各含水层组成 K2 K3 灰岩岩溶裂隙含水层 为石灰岩层间溶洞裂隙水 据本次勘探资料 一般厚度 K2 为 8 42m K3 为 3 38m 岩层发育稳定 岩溶裂隙发育不均一 钻进时冲洗液 消耗量为 0 10 5 67m3 h 据大阳井田勘探资料 浅部 马村 东周 东大阳一带 岩性破碎 消耗量大于 12m3 h 未见水位 说明具有一定的充水空间 由于下部铝土 泥岩 受上述强烈溶蚀作用及构造影响 易于风化 失去隔水作用 因此 溶洞大部分没有藏水 深部则岩性较完整 单位涌水量为 0 000044 0 00044L s m 渗透系数为 0 00031 0 0081m d 水位标高 782 12 782 13m 水质为 HCO3 Cl Ca Na 型水 富水微弱 但本层为 15 号煤 的直接顶板 开采时仍将为主要充水水源 特别是浅部 为溶洞裂隙发育 及浅层水的直接渗透补给地段 应予重视 另外据邻近的野川勘探资料 其浅部溶洞发育 Y 34 孔溶洞高度 0 10 0 65m 钻进时冲洗液全部漏失 最大消耗量达 10 20L h 深部岩芯 完整 裂隙发育较差 水量很小 K4 灰岩岩溶裂隙含水层 岩性为黑灰色石灰岩 一般厚 1 73m 岩溶裂隙发育不均一 据本次 勘探资料 钻进时冲洗液消耗量为 0 02 5 97m3 h K5 灰岩岩溶裂隙含水层 为石灰岩层间溶洞裂隙水 K5 一般厚 3 13m 岩层稳定 含水层强弱 与赋存深浅有密切关系 岩溶裂隙发育不均一 钻进时冲洗液消耗量为 0 02 5 30m3 h 据大阳勘探资料 含水性浅部与深部差异很大 钻孔单位涌水量大者 24 L s m 小者 0 000149 L s m 本井田与区域相似 深部 845 号孔单 位涌水量为 0 00015 L s m 渗透系数为 0 0028m d 水位标高 813 35m 浅部受断层及风化影响 渗透系数大于 80m d 水位标高 847 25m 富水 性决定于裂隙发育程度及补给条件 总体看 太原组本次钻孔揭露岩芯较完整 水蚀现象不普遍 均进行 了简易水文地质观测 由于以上灰岩岩溶裂隙较发育 充填物较少 钻探 在揭露它们时部分发生漏水或冲洗液消耗量大 水位下降等现象 据 S203 号孔抽水试验资料 降深 S 116 24m 单位涌水量 q 0 00374L s m 水 质类型为 HCO3 SO4 CI Ca Mg K Na 型 富水性弱 3 二叠系下统山西组砂岩裂隙含水层 为层间裂隙水 以中粒砂岩为主 一中间砂岩般厚度为 5 19m K8 为 2 64m 厚度变化较大 含水性较弱 据邻近的野川勘探单位涌水量 0 0008 L s m 渗透系数 0 00548m d 水位标高 887 36m 水质类型 HCO3 SO4 CI Ca Mg 型 矿化度 467 德国度 4 二叠系下统石盒子组砂岩裂隙含水层 为层间砂岩裂隙水 裂隙发育 据大阳勘探资料 一般以 2h 均能抽 干 单位涌水量 0 000153 0 00042 L s m3 渗透系数 0 00152 0 00510m d 水位标高 829 62 880 72m 水质为 HCO3 SO4 Ca Na 或 Mg 型水 5 基岩风化壳孔隙含水层 为裂隙潜水 局部承压 根据大阳勘探资料 一般低处及浅部的风化 壳要比高处及深部的风化壳富水性强 风化深度 30 50m 其涌水量 0 00056 0 265 L s mL s m 0 00135 2 68m d 水质为 HCO3 SO4 或 Cl Ca Mg 型水 硬化度一般小于 500mg L 地下水位变化幅度在 0 9 1 3m 富水期为 8 10 月 贫水期在 1 4 月 6 第四系松散岩类孔隙含水层 可直接接受大气降水补给 部分向下补给基岩含水层 部分于沟谷低 洼处以潜流的形式补给地表水 由于井田内厚度薄 面积小 虽直接接受 大气降水补给 但冲沟发育 排泄条件好 加上又有石盒子组较厚的泥岩 隔水层 所以对下部煤层开采影响很小 主要分布在沟梁处 全厚约 15m 地下水位高 埋藏浅 为当地主要民用水源 据大阳勘探区资料 单位涌水量为 0 0035 1 78L s m 渗透系数为 0 046 16 5m d 富水期为 8 10 月 贫水期为 1 4 月 水质为 HCO3 SO4 Ca Mg 型水 2 隔水层 1 中石炭统本溪组隔水层 本溪组铝土泥岩 泥岩 砂泥岩岩性致密 不透水 平均厚度 6 0m 左 右 是良好的隔水层 2 石炭系太原组和二叠系山西组及下石盒子组层间隔水层组 本隔水层组由泥岩 砂质泥岩 粘土质泥岩及煤层等组成 分布于各 层石灰岩和各层砂岩含水层之间 起到层间相对隔水的作用 3 第四系松散层隔水层 第四系的粘土层 亚粘土 砂质粘土均为良好的隔水层 3 井田水文地质类型 整合后的科兴平泉煤业井田内 3 号煤层现基本采空 仅位于井田西南 部的张家庄煤业尚可开采 所剩资源有限 周边采空及小窑遍布 据估算 采空及小窑破坏区积水量达 267599m3 有可能造成矿坑突水 此外 该 地段 3 号煤层埋藏浅 雨季洪水将有可能沿导水裂隙渗入矿井造成水害 应加强防范 9 15 号煤层开采时产生的塌陷裂隙带 其坍塌高度及范围 除影响 煤层顶板 K2 含水层直接向矿井充水外 尚有 K3 K4 K5 等含水层水 东南部埋藏浅处 还可沟通第四系空隙含水层及地表水体 9 15 号煤层 受采掘破坏或影响的太原组石灰岩含水层 单位涌水量 q 0 00374L s m 富水性弱 但不排除局部 K2 K 5 等灰岩岩溶裂隙发育 局部富水性大 对 9 15 号煤层开采造成突水影响 而且开采 15 号煤层 产生的导水裂隙带可沟通上部 9 号煤层小窑开采破坏区 要注意其积水对 开采 15 号煤层的影响 另外要高度重视 9 15 号煤层采空及小窑破坏区 积水对其开采 9 15 号煤层的影响 其井田内东部 15 号煤层有采空及小 窑破坏区 东南部 9 号煤层采空及小窑破坏区分布广泛 据估算采空及小 窑破坏区积水量分别达 306600 226841m3 如果遇有断裂构造破坏 加 之小窑采空积水影响 有可能造成矿坑突水 综上所述 本矿井 9 15 号煤层水文地质条件应为中等类型 4 矿井充水因素分析 现依据矿区水文地质条件将区内矿井充水因素分析如下 地表水及含水层水对煤层开采的影响 区内第四系广泛 第四系松散砂砾层孔隙地下水 含水层主要为砂砾 卵石类 主要分布于其下部 该含水层地下水大气降水关系密切 接受为 大气降水补给 雨季含水性强 无雨季节可干枯 井田内 3 9 15 号煤层埋藏深度的总体趋势为由西北向东南递浅 其中 3 9 号煤层在井田东南部有出露 受第四系松散砂砾层孔隙地下水 影响 基岩风化带地下水 区内普遍为第四系粘土及少量砂砾石所覆盖 由 于风化壳底部多为泥岩及粉砂岩类 起到一定的隔水作用 可构成风化基 岩承压水面 接受大气降水及地表水外补给 有利于地下水循环运动 可 畅通无阻地排泄于区外 石炭系石灰岩裂隙岩溶和二叠系碎屑岩地下水 其间有厚度不等的泥 岩阻隔 相互间水力联系微弱 主要以相互平行的层间径流为主 主要由 太原组 K2 K3 K4 K 5 等灰岩岩溶裂隙各含水层组成 本次钻孔揭露 岩芯较完整 水蚀现象不普遍 均进行了简易水文地质观测 由于以上灰 岩岩溶裂隙较发育 充填物较少 钻探在揭露它们时部分发生漏水或冲洗 液消耗量大 水位下降等现象 据 S203 号孔抽水试验资料 单位涌水量 q 0 00374L s m 富水性弱 但不排除局部 K2 K 5 等灰岩岩溶裂隙发育 局部富水性大 可对 9 15 号煤层开采造成突水影响 井田中南部有一小型水库 主要汇集雨季沟谷中汇水 无大的水体补 给 设计库容 55 万 m3 其中防洪库容 15 万 m3 兴利库容 30 万 m3 死 库容 10 万 淤积后库容为 44 万 m3 坝顶高程 866m 泄洪通道最高标高 为 864m 开采此区段煤层时应留设防水煤柱 原村河从井田外北部约 2 2km 处由西向东流过 进入许河 再向东汇 入汇入丹河 属黄河流域沁河水系 该河流对下部含水层具垂向 侧向补 给 使下部含水层富水性增加 开采煤层接近该河流时应留设防水煤柱 构造对矿井充水因素的影响 井田总体为一走向近 NE 倾向 NW 的单斜构造 在此基础上发育轴 向 NE NE SE 的短轴向背斜 地层倾角平缓 一般 2 8 井田内 共发现 11 条断层 其中落差大于 5m 的 2 条 和 6 个陷落柱 据调查 在井下的实际生产开采过程中 遇到断层及陷落柱时 除顶 板有少量淋水且很快淋干 其中向斜构造对层间地下水有汇集的作用 将 使向斜轴部的含水层富水性增强 正断层具导水性 逆断层属压扭性 推 测导水性可能微弱 陷落柱可能沟通各含水层 成为矿井充水因素之一 井田内小窑及以往矿井采空区积水分析 整合前各矿内存在大面积的采空区和小窑采空破坏区 其采空区中有 与之相连接生产巷道留有排水出口 位置高于采空区的积水可由排水口自 巷道导入水仓后集中排出 但低于排水口凹处的存在积水 经估算 3 9 15 号煤层中推测采空区及小窑采空破坏区积水面积分 别为 546335 180888 288439m2 积水量分别为 267599 306600 226841m3 故在未来的生产建设中仍应坚持 预测预报 有掘必探 先探后掘 先治后采 的原则加强防范 深部奥灰水影响 井田奥灰水水位标高为 535 537m 而 15 号煤层底板最低标高为 710m 远高于奥灰水水位标高 故奥灰水对井田内 3 9 15 煤层的开采 无影响 矿井涌水量预测 据地质报告测算 当科兴平泉煤业生产能力达 900 t a 时 其矿井正 常涌水量为 1440m3 d 最大涌水量为 2880m3 d 2 1 6 自然生态环境自然生态环境 1 土壤 本井山所处地区为典型黄土状石灰性褐土区 区内土壤类型主要有黄 寸土状石灰性褐土 黄土质石灰性褐土及山地褐土等 有时同其它亚类交 叉发育 2 植被 1 栽培植被 农作物 本区农作物由两年三熟作物组成 主要粮食 作物有 玉米 小麦 大豆 谷子 油料 马铃薯 以及红薯 向日葵和 高梁等 果树类型 评价区内果树资源较少 有 10 种左右 且零星种 植 多为苹果 葡萄 山楂等 本项目耕地面积约 10 1344km2 2 草丛 广泛分布在评价区内 是目前相对稳定的现状植物群落 主 要为白羊草和蒿类草丛 分布在区内山地和山麓地带 面积约 6 0678km2 群落总覆盖度为 28 主要群落种是白羊草 铁杆蒿 艾蒿 茭蒿等 高度 40 120cm 3 针阔叶混交林 全区森林植被贫乏 以人工林为主 个别地区分布 有油松 侧柏 杨树等 面积约 0 8226km2 3 动物 哺乳动物主要有 黄鼬 草兔 褐家鼠等 鸟类主要有布谷鸟和角百 灵等 构成了当地的优势种 鸦科的喜鹊 红嘴山鸦 文鸟科的麻雀 伯 劳科的红尾伯劳以及鸽形目等在本区也有分布 爬行类主要有沙蜥和麻蜥 两栖类主要有蟾蜍 家畜主要有绵羊 山羊 牛 猪 马 驴 鸡等 2 1 7 地震地震 史载 晋城市最早一次地震为公元 167 年 6 月 18 日的高平地震 至 1956 年的 1700 多年间 共发生地震 42 次 其中强度 4 5 级以上的地震 有 8 次 根据山西省地震基本烈度区划图 该区处于临汾和邢台两大地震 带之间为相对稳定区 属太行山亚弱地震带 基本烈度为 6 度 据中华人民共和国 GB50011 2001 建筑抗震设计规范 该区地震设 防烈度为 6 度区 地震动峰值加速度为 0 05g 2 2 项目建设的意义及必要性 2 2 1 治理污染改善环境的需要治理污染改善环境的需要 煤矸石是煤炭生产中伴生的岩石 在采煤和洗选过程中大量排出 煤矸石在提升 运输 堆放过程中 会形成粉尘颗粒 一方面污染周 围环境 另一方面 粉尘中含有很多对人体有害的元素 若随风悬浮 于大气中 会对人体健康带来更大的危害 同时 煤矸石的堆放不但 侵占土地 浪费资源 还会污染水源及破坏生态环境等 危害着人类 的健康 如不有效治理 无穷的后患将影响到子孙后代的生存环境 排矸场规范化处置工程 可以改善矿区的生态环境 矿区周围的 生态环境得到较快恢复 排矸工人能安全作业 附近农民能正常生活 生产 大大改善了工农关系 纠纷减少 社会安定 2 2 2 安全生产 安全管理的需要安全生产 安全管理的需要 煤矸石自然堆放时的自然安息角较大 排矸场堆积过高 坡度过 大 有可能发生坍塌 滑坡 泥石流等自然灾害 2 2 3 符合国家产业政策和地区发展规划符合国家产业政策和地区发展规划 排矸场规范化处置实施后 大大改善周围的生态环境 改善周围居 民的生活环境 符合国家及地方环保政策的要求和发展规划 由以上分析可见 本工程的建设符合国家产业政策及发展规划 是 实现社会效益与环境效益 经济效益相统一的重要环节 该项目建设是 必要的 3 生态恢复综合治理规划方案 3 1 矸石场排矸方式选择 矸石堆放方式采用分层压实的方法来堆放矸石 根据实践经验总结出 十六字方针的排矸工艺 即 从内向外 从下向上 缩小凌空 分层压实 这样既可以使矸石得到一定程度的压实 减小空隙率 也可以减小排矸 场的斜坡暴露面 因为斜坡上不易压实 等到一层矸石的堆积完成后 然 后再进行下一层的排矸 到整个矸石场停止使用时 形成的是一个封闭良 好 表面覆土的整体 具体堆放措施如下 1 将沟底粘土碾压 夯实 加强防渗性能 2 用汽车把松散矸石倒运到沟谷底部 装载过程中注意上部矸石不 能形成滑坡 造成生命财产损失 3 用推土机把矸石推平 每堆放 1m 厚的矸石层进行一次压实 压实 标准为 K 渗 1 10 5m s 可有效防治矸石沉陷 4 对矸石场矸石每堆放 3m 厚的矸石覆盖一层 30cm 厚的黄土 隔绝 空气 预防由于矸石氧化内部热量积聚 引起矸石自燃 5 每堆高 8m 建造一个马道 马道宽 2m 内侧修建排水沟 防止坡 面汇水冲刷坡面 6 矸石场坡面形成 1 2 的坡度 7 对新运来的矸石采取 3 6 步骤 3 2 矸石山设计方案 3 2 1 工程总体布置工程总体布置 本矿矸石场位于煤矿工业场地西南约1 2km处的一山沟 沟口朝向西南 长约500米 沟内截取约190米用于排放未能利用的矸石 沟顶宽约30 50 米 本矿排矸场库容约 8 6 万 m3 有效矸石容量约 7 0 万 m3 矸石堆容 重按 1 6t m3 计 即 11 2 万 t 根据矸石场现状和地形条件 为防止矸石堆放时 部分矸石和覆土流 入下游 并保证边坡稳定 在矸石场沟口修建 3m 高浆砌石挡矸墙 新堆 矸石边坡每升高 8m 设 1 条 2m 宽马道 边坡采用植物措施护坡 在沟道底 部修排洪涵洞排泄上游洪水 在矸石场周边布设排水边沟 马道布设横向 水沟形成完整的排水系统 矸石场填满后最终对矸石山进行覆土绿化封场 处置 以彻底改善矸石山的生态环境 3 2 2 工程措施工程措施 1 拦护工程 为防止边坡整治时矸石与部分覆土流入下游 并保证边坡稳定 在矸 石场沟口修建 3m 高浆砌石挡矸墙 地面以上墙高 3m 挡墙顶宽为 2 0m 基础埋深为 2 2m 长度为 35 47m 根据 开发建设项目水土保持设计规范 考虑排矸场容量 堆积高 度 可能对下游造成的危害 以及经济合理和安全可靠的原则 确定排矸 场建筑物的等级 稳定安全系数等设计标准 见表 3 5 表 3 5 挡矸墙稳定设计标准 拦渣墙稳定安全系数 控制工况建筑物级别 抗滑抗倾覆地基承载力 正常运行51 31 51 2 挡矸墙稳定计算如下 1 抗滑稳定分析 抗滑稳定应满足以下公式要求 Ks W Pay u Pax 式中 Ks 最小抗滑安全系数 W 墙体自重 kn Pay 主动土压力的垂直分力 kn Pay Pa sin kn 基底摩擦系数 Pax 主动土压力的水平分力 kn 墙摩檫角 墙背倾斜角度 2 抗倾覆稳定分析 挡矸墙在满足 Ks 1 3 的同时 还必须满足抗倾覆稳定性要求 即对 墙趾 O 点取力矩 计算如下 Kt W a Pay b Pax h 式中 Kt 最小抗倾覆安全系数 W a 墙体自重 W 对 O 点的力矩 kn m Pay b 主动土压力的垂直分力对 O 点的力矩 kn m Pax h 主动土压力的水平分力对 O 点的力矩 kn m 3 库仑土压力分析 库仑土压力应满足以下公式要求 Pa 0 5 H2cos2 cos2 cos 1 2 sin sin cos cos 0 5 H2Ka 式中 分别为填渣的容重与内摩擦角 墙背与铅直线的夹角 墙摩擦角 填渣表面与水平面所成坡角 Ka 主动土压力系数 4 基底应力分析 基底应力采用偏心受压公式计算 W B 6 M B2 式中 水平截面上的正压力 kn m2 W 作用在计算截面以上的全部荷载的铅直分力之和 kn M 作用在计算截面以上的全部荷载对截面形心的力矩之和 kn B 计算截面上的长度 m 由于没有工程地质资料 挡矸墙基础地基承载力要求不低于 160kPa 经计算 拦矸坝抗滑 抗倾覆及地基承载力均满足规范要求 2 排水工程 为排泄上游来水 在矸石场的底部设排洪涵洞 为避免周边洪水的汇 入 在矸石场的护坡与周边地形相接处设排水边沟 在马道上设横排水沟 将排水边沟和横排水沟形成一个完整的坡面排水系统 汇流后与排洪涵洞 的泄洪水一并排入下游沟道 1 排洪涵洞 排洪涵洞采用浆砌石结构 涵洞为矩形断面 涵洞底宽为 2 1m 高为 2m 为排除施工期间的雨水 在排洪涵的两侧顺水流方向每隔 3m 预留直 径为 10cm 的排水孔 排水孔距排水涵洞底板 1m 两侧排水孔错开布设 2 排水边沟 横纵排水沟 在矸石场周边均布设排水边沟 马道布设横纵向水沟形成完整的排水 系统 排水沟采用矩形断面形式 断面尺寸可参见表 3 4 表 3 4 排水沟断面表 项目下底宽 m 上底宽 m 高 m 排水边沟0 41 00 4 横向水沟0 40 40 4 注 由于建设方未提供矸石场上游地形图 本次设计无法精确计算 汇水面积 以上断面尺寸为经验值 3 矸石分层堆放及边坡设计 坡面采用植物措施方式进行防护 首先对坡面进行覆土 覆土厚度为 1 2m 4 顶部土地平整 当矸石堆至最终高程时对顶部进行平整 然后覆土 覆土厚度为 1 2m 3 2 3 植物措施植物措施 1 设计原则 1 树种选择要做到 因地制宜 适地适树 充分考虑树种的抗逆性 确保造林工程持续 稳定地发挥效益 达到固土 防护功能与环境效益有 机结合 树种选择过程中充分考虑根系发达和根孽性强 选择树形美观 卫生的树种 同时注意层次上的协调搭配 从速生和慢长的比例来说 着 眼于慢长树 积极采用速生树合理配置 争取早日取得绿化效果 又能得 到稳定的绿化作用 2 达到固土 遵循保护环境和美化环境相结合的原则 常绿树草种 应占一定的比例 3 为提高绿化成功率 乡土树种 草种或者在当地绿化中已推广使 用的树种 草种为首选 2 树种选择 选择抗逆性强 有较强的适应能力 对干旱 瘠薄 盐碱 PH 值 毒 害等不良土地有较强的忍耐能力 同时对粉尘污染 二氧化硫 高温等不 良的大气因子也有一定的抵抗能力的树种 此外 还要特别注意选择有固 氮能力的肥土树种 在山西废旧的矸石场树种一般选择杜松 臭椿 刺槐 紫穗槐 家榆 黄刺玫 粉花刺槐 小叶丁香 银杏 山楂 枣树等 草 种一般选择沙打旺 红豆草 山野豌豆 紫花苜蓿 胡枝子 小冠花 无 芒雀麦 披碱草 苇状羊茅 高狐茅等混播 根据上述分析和与当地实际情况 该矸石场乔木选用刺槐 灌木选用 紫穗槐 草种选用披碱草 3 措施布置 坡面采用植物措施护坡 穴状整地 穴植紫穗槐 草种选用披碱草进 行撒播 种植标准紫穗槐 1000 穴 hm2 每穴 3 株 披碱草 30kg hm2 补 植量按 20 计 下同 矸石场顶面进行平整覆土 并采取林草措施 树种选用火炬 草种选 用披碱草 火炬种植标准 2500 穴 hm2 每穴 1 株 3 2 4 矸石场设计工程量矸石场设计工程量 工程量统计表见表 3 6 表 3 6 工程量计算表 工程量 序号工程或费用名称单位 合计 一拦护工程 1挡矸墙m35 47 二排水工程 1排水涵洞m228 00 2排水边沟m550 00 3横向排水沟m88 00 三边坡防护工程 1覆 土m33717 80 四矸石场地顶部防护工程 1顶部覆土m310924 20 五植物措施 1边坡防护 披碱草m23100 00 紫穗槐株930 00 火炬苗木栽植株775 00 2顶部植被恢复 披碱草m29100 00 火炬苗木栽植株2275 00 3 3 工程管理 3 3 1 组织机构与人力资源配置组织机构与人力资源配置 组建专业的排矸场综合治理队伍 设置队长 1 名 副队长 2 3 名 配 备必要的施工机械 技术装备和劳动防护用具 同时 结合工程实际及当 地实际情况 工程涉及范围比较广 为节约项目投资 推土机及压路机等 设备可以通过外委的形式利用当地已有设备 黄土来源根据当地实际可以 通过外委的形式统一外购 外购的土石料 要明确料场的水土保持防治责 任由卖方负责 召集对于工程具有丰富经验的管理人员 成立高效 精干的项目管理 团队 以攻克工程的重点 难点及特殊部位的施工 1 项目主要管理人员 主要管理人员由具有排矸场施工经验 3 年以上的技术骨干担任 技术 工人由具备 2 个及以上排矸场施工经验的熟练工人组成 2 项目管理体制 为适应排矸场治理的需要 改变传统的项目承包机制 建立全新的项 目管理模式 即实行项目经理负责制 具体作法如下 1 项目经理处理本工程施工过程中的一切事务 并享有施工人事组 阁权 劳动力选择权 材料采购权以及资金使用权 2 项目所需的材料 机械设备 周转材料由项目经理按工程进度计 划配置 3 项目经理部必须组织好各工种 各专业的协调配合 实现决策准 指挥灵 落实快的工作方针 3 人力资源配置 1 对工人素质的控制策略 公司 项目经理 技术人员 挑选专业工人 进行岗前培训 上岗 2 对工人素质的控制 项目作业技术人员全部具有高级职称和实践工作能力 所有施工人员 都必须经过 1 周的技术培训后才能上岗 专业工种必须持证上岗 将目标与工人劳动收入直接挂钩 施行激励制度 为工人提供良好住 宿条件 提供数量充足 性能完备的施工机具 给予工人发挥技术水平的 最大空间 对进场的施工人员进行严格的资格的审查 对所有人员都配备 必要的劳动保护用品 3 专业工人技术水平要求 为确保施工参与人员的素质 所有专业技术工人必经过预审程序 经 审查合格者方可进场施工 4 激励机制 1 建议研究和建立煤矸石减排奖励机制 研究井下矸石处理技术 鼓励各矿采取措施达到掘进矸石不出井 制定减排奖励标准 2 鼓励个人或企业运排煤矸石 3 3 2 工程管理的主要目标工程管理的主要目标 1 工期目标 根据现场实际考察 针对排矸场地形地貌特殊情况 对进度计划的可 行性进行了认真仔细的深入研究 对工程施工组织 管理进行了细致的部 署 安排和筹划 对每一道工序的安排做到科学合理 高效紧凑 衔接紧 密 2 质量目标 严格按照 煤矿安全规程 煤矿设计规范 以及相关规定施工 确保工程质量 基本消除滑坡危害 一次性通过公司的生产技术部 通风 处 安监局 环保处等相关部门检测验收 接受省 市环保部门组织专家 进行现场验收 3 安全目标 采取切实可行的措施和充足的安全投入 通过严密的安全管理 确保 施工现场不发生重大伤亡事故 边坡滑坡坍塌事故 火灾事故和恶性中毒 事件 4 环境保护目标 严格遵照施工管理规定 保证施工现场清洁卫生 施工现场采取有效 措施减少粉尘的污染 保证施工现场干净整洁 采取有效之措施避免对排 矸场生产运行车间及附近居民等的影响 5 文明施工目标 严格遵照各项管理规定 如治安管理 作息管理 安全管理等 不得 有违规现象发生 4 工程施工设计 4 1 施工原则 设计要将矸石山治理和矸石山生态恢复结合起来 严格按照治理措施 消除矸石安全隐患 同时对矸石山及时覆盖黄土 恢复植被 以彻底杜绝 矸石发生自燃和改善矸石山的生态环境 4 2 主要工程内容 本工程主要工程内容包括挡矸墙 边坡防护 排水工程 覆土以及边 坡绿化工程 4 3 施工准备 1 技术准备 1 首先熟悉图纸了解设计意图 做好图纸会审 把技术问题解决在 施工之前 2 编制施工图预算 提出材料 机具 需用量计划 并编制进度计 划和生产要素需用计划 落实并组织生产要素进场 3 编制施工组织设计 进行总体部署 制定切实可行的施工质量控 制措施 以便对工程质量进行有效控制 4 进行技术交底 工长进行交底时要结合具体操作部位 关键部位 的质量要求 施工方法及注意事项 进行详细技术交底 向班组交底时要 重点讲明本工种的质量标准 技术要求和操作重点 必要时予以示范 2 生产要素准备 1 人员 组织精良的项目班子 配备高素质管理人员 并立即就位 根据工程量及进度计划安排向施工单位总部提出劳动力需用计划 按期组 织进场 2 机械设备 根据施工进度计划 做好各种机械设备的检修 试车 保养工作并运输进场 3 周转工具 按施工方案配制足够数量的组合钢模板 竹面胶合板 扣件式脚手架 扣件等料具 4 材料 组织地材货源 取样送检 外购材料定购进货 3 现场准备 1 绘制施工平面图 将生产 办公 生活区合理安排 作好现场总 体排水的考虑 2 根据用电线路设计 敷设现场线路 布置控制柜箱 3 生产 消防 生活用水通过计量配管 按规定设置 4 修筑现场主要道路及消防道路 使之适当高出地面并硬化路面 5 搭设好生产 生活用房 以及其它辅助设施 生产 生活垃圾集 中堆放 为现场文明施工打下基础 6 规划降水 雨水 污水 组织排水线路 向场外排水 7 消防栓位置设在主要通道及有火源 易燃品仓库附近 并有醒目 标记 8 施工场地周围设置警示牌 围挡以及其它防护措施 预防非现场 人员进入施工场地发生意外 4 4 施工顺序 结合工艺设计 本工程的施工顺序主要为 1 先修建挡矸坝墙和排水涵洞 2 排水系统施工 3 覆土绿化工程 4 5 主要分项工程的施工方法 1 煤矸石堆放 煤矸石通过汽车运输送入矸石场 从沟底开始堆放 根据地形分区利 用 煤矸石逐层倾倒 用推土机推平 并利用推土机往返对煤矸石进行分 层压实 分层厚度为 1m 压实后空隙率不小于 28 煤矸石堆放方法详见 3 3 2 浆砌石挡矸墙 1 材料要求 用于砌筑的材料应满足 浆砌石坝施工技术规定 SD120 84 试行 浆砌石的容重应不小于 2 2t m3 用于砌筑挡墙及贴坡的石料 应质地坚硬 新鲜 密实 不易风化 无剥落层及裂纹 砌石石块的最小尺寸不宜小于 20cm 砌体表层的石料必须具有一个 用作表面的平整面 用于塞缝的片石 其用量不得超过该处砌体重量的 10 石料在砌筑前应清洗冲刷干净 外表无其他污物 用于砌筑石料的水泥砂浆采用 M7 5 水泥采用 32 5 号普通硅酸盐水 泥 砂子采用中砂 其质量必须质地坚硬 洁净 级配良好 杂质含量应 符合规定要求 水泥砂浆的配合比 应根据标号要求由现场试验决定 砂 的配料误差不得大于 5 水的配料误差不得大于 1 水泥砂浆的拌合时间 机械拌合不得小于两分钟 人工拌合至少干拌 三遍 再湿拌至色泽均匀方可使用 水泥砂浆应随拌随用 如因故停歇时间过久 砂浆达到初凝时应作废 料处理 严禁再加水使用 2 砌筑 基础验收合格后 方可进行砌筑工序的施工 基础砌筑之前 应洒水湿润基础表面 不得残留积水 铺设一层厚 3 5cm 的水泥砂浆 随即砌入合格的石料 并适当摇动或敲击使之沉入砂 浆中 砌筑时 石料必须预先洒水湿润 使其表面充分吸水 并保持湿润 状态 但不得残留积水 砌体均应按设计要求的体型尺寸挂线砌筑 砌体 基础的第一层石块应将大面向下 砌体的第一层及其转角 交叉 洞穴及 孔口等处 均应选用较大的平整毛面 砌筑采用铺浆法 分段砌筑 砌筑程序为先砌 角石 再砌 面石 最后砌 腹石 砌筑时 应先铺浆后砌石 砌筑要求平整 稳定 密实 错缝 砌缝宽度控制在 1 5 2 5cm 左右 以减少砌浆用量 在水泥砂浆初凝前 允许一次连续砌筑两层石块 并应严格执行上下 错缝 铺浆及填浆饱满密实的规定 防止铺浆遗漏或插捣不严 水泥砂浆初凝后 若需继续砌筑 宜待其强度达到 2 5Mpa 以上 并 将接触面按工作缝处理 挡矸墙砌体在砌筑过程中 应作好防暑 防冻 防雨等工作 对冬 夏季和雨天施工要求按 浆砌石坝施工技术规定 第六章执行 浆砌体表面必须进行勾缝 勾缝前 应将表面洗刷干净并凿除附于表 面的砂浆 再用标号高一级砂浆勾缝 勾缝应保持块石砌合的自然接缝 力求美观 匀称 表面平整 石料砌好后 不应再自底部撬动 以免形成空洞 应将砌体表面溅污 的砂浆清除干净 砌体的保温 保湿等养护工作一般与混凝土一样 在砌体未达到要求 强度 2 5Mpa 以上 之前 不得在其上任意堆放重物或修凿石块 进行砌石护坡前 应先作好坡面削坡工作 待坡面达到设计要求后再 进行砌筑 并应接设计要求作好护坡的封顶工作 砌体的结构尺寸和位置必须符合施工详图规定 表面偏差不得大于 20mm 4 6 矸石场绿化 1 绿化植被工程 在覆土的矸石山上栽植植被 主要包括整地 栽植 管护等 营造混交林的优越性 主要树种与灌木混交 种间矛盾比较缓和 林 分稳定 混交初期灌木可以为乔木创造侧方庇荫 护土和改良土壤 林分 郁闭后 因为林冠下见不到足够的光线 灌木便趋于衰老 逐渐退出 历 史舞台 而当郁闭的林分树冠疏开时 灌木又会在林内重新出现 继续 发挥作用 乔灌木混交类型多用于立地条件差的地方 而且条件越差 越 应适当增加灌木的比重 陡坡面立地条件的植被恢复 考虑到坡面覆土层水土保持的重要性 本项目设计的水土保持措施主要是栽植萌芽抽梢能力强 抗 SO2 易成活 的紫穗槐 紫穗槐萌芽力强 压埋入土中后很快就会爆出新条 雨季密集 的紫穗槐萌条可有效地阻挡坡面土层的冲刷流失 整地方法用反坡梯田法 护坡用草本类 藤本类植物 可以考虑用泥浆泵将草籽与泥浆混合物喷播 到坡面上 也可用草坪分植的方法种植草本 坡度陡的地方考虑结网种草 的办法进行草藤类栽植 草本可起到一定的水土保持作用 降低表土侵蚀 为了解决矸石山土壤酸化的问题 在覆土层的下层压一层 5cm 的生石 灰 2 绿化植被技术措施 应用保水剂 生根粉 地膜覆盖等抗旱造林技术 反季节造林需要应 用营养杯 营养袋 带土坨等措施 在运输 假植过程中要做好管护工作 全面提高造林成活率和保存率 各种植物品种的配置模式 根据地形地貌特点 对缓坡 平台以乔木 灌木 草本主体植物为主 对陡坡 坝 挡墙采用攀缘藤本植物进行垂直 绿化 采取上中下结合的立体配置模式 上层乔木 中层耐荫灌木 下层 草本 立体发挥生态效益 选择耐干旱 瘠薄 耐烟尘 抗污染 生长迅速 病虫害少 苗木易 得 管理容易的乡土树种和引进树种 能较快地形成绿色覆盖发挥生态效 益 造林 早春萌芽前 秋季落叶后 落叶乔灌木截干栽植 以秋季为好 栽植时不得窝根 分层埋土踏实 栽植深度高出原土印 3cm 上复虚土 用一 二级苗栽植 臭椿地径 1 5cm 苗高 1 0m 刺槐地径 0 8cm 苗高 1 0m 紫穗槐用 1 2 级苗 栽植深度 30cm 紫穗槐栽植前要经泡一周 侧柏用 1 2 级苗栽植 要求地径 0 4cm 苗高 25cm 双株栽植 黄栌用 2 年生 1 2 级苗栽植 栽植时要强度截干 栽植后要浇足透水 反季节造 林要用营养杯 营养袋带土坨苗栽植 幼林抚育管理 第一年两次 第二年两次 第一次 5 6 月 第二次 8 月 松土除草 发生枯干枯梢现象 在冬季或早春平茬 枯死要及时补植 落叶乔灌木第二 三年定干 紫穗槐每年进行平茬 连续进行三年 上冻 前浇一遍冬水 第二年早春浇一遍春水 气候干旱时要根据情况适时浇水 3 矸石山治理绿化效果 对现有矸石山实施削坡 压实等措施治理后 解决了现有矸石山对环 境空气的影响问题 控制了矸石山对周围环境的影响 设施合理的边坡 进行植物措施绿化 稳定了边坡 改善了生态环境 治理区域生态系统的结构由简单趋向复杂 植被种群由单一趋向多样 化 生态系统向着良性循环方向发展 同时水土流失现状基本得到治理 土壤侵蚀量减少 70 生态环境彻底改善 4 7 施工条件 矸石场治理项目主要包括 浆砌石挡墙 排水系统 护坡工程 植物 措施等 本工程的主要施工特点是工期紧 建筑物集中 对外交通 矸石场旁有土路通过 施工用水 矸石场紧邻矿区 施工用水利用矿井水 施工营地 施工点在矿区范围内 生活 生产用房可以利用矿区的居 民用房 治理工程所需水泥 石料外购 平均运距 10km 沙子从当地沙料场 购买 壤土一部分利用剥离的腐植土 剩余的外购 运距小于 0 5km 苗木草种在当地苗圃或园林基地购买 为保证成活率 草种要选用 豆科主要栽培牧草种子质量分级 GB6141 1985 和 禾本科主要栽培牧 草种子质量分级 GB6142 1985 中一级标准的草种 苗木要选购 主要造 林树种苗木质量分级 GB6000 1999 中 1 2 年生的根系完整的一 二级壮 苗 4 8 组织结构及实施进度 4 8 1 组织机构与人力资源配置组织机构与人力资源配置 组建专业的矸石山综合治理队伍 隶属于环保科或安全科管理 设置 队长 1 名 副队长 2 3 名 配备必要的施工机械 技术装备和劳动防护用 具 同时 结合工程实际及当地实际情况 工程涉及范围比较广 为节约 项目投资 推土机及压路机等设备可以通过外委的形式利用当地已有设备 黄土来源根据当地实际可以通过外委的形式统一外购 外购的土石料 要 明确料场的水土保持防治责任由卖方负责 召集对于工程具有丰富经验的管理人员