东沟矿土地复垦优化设计方法研究

郑建明

（吉林化工学院信息与控制工程学院 吉林市龙潭区 132022）

引言

矿山开采对于环境的影响较大，从地表表征来看，露天开采直接对地形地貌造成巨大破坏，开采范围内原始地貌完全被破坏，而且开采结束后的台阶后期还存在崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。而对于地下开采，如果采用充填法开采，对地表的破坏较小，特别是开采深度较大时，几乎不会对地表造成影响；采用空场法开采时，采空区又不进行充填时，势必对地表造成影响，一般情况下会产生岩石移动，开采矿体厚度较大时还可能造成塌陷。采用崩落法开采时，就一定会造成地表塌陷，其对地貌的破坏性不亚于露天开采。

矿山开采造成的地表破坏如何进行有效复垦，学者们进行了各种研究，但没有统一的放之四海皆准的方案。

东沟矿为露天转地下开采，复垦难度较大，本课题重点研究如何对其进行复垦以及各阶段如何有效衔接。

1 矿山现状

东沟矿共三个矿组，1矿组地表露天采坑深部已形成部分崩塌区，目前崩塌区东西长约85m，南北长约115m，深度约37m。井下现有626m、578m、518m、458m和398m共5个中段，其中626m中段废弃。

在2c号勘探线附近、岩移界线25m以外下设置有明竖井，该竖井为罐笼井。现有竖井井口为677.87m，井底标高458m，井深233.87m（含14m井底水窝），井净断面直径φ5.0m，该竖井做为提升井，提升矿石及废石、人员、材料和设备，并兼作为入风井及安全出口。

盲斜井位于458m中段内、2a号勘探线附近、岩石移动界线20m外，倾角25°，井口标高458m，井底标高398m，高度60m，井筒净断面为9.27m2。

在1号勘探线东北侧、岩移界线外约20m设有风井1条，井筒直径φ3.5m。

2、3矿组已闭坑。

2 开发方案简述

设计为地下开采，开采标高为770m至50m标高，经过储量核实并备案的2号矿体。根据原采矿许可证生产规模、矿床赋存条件和开采技术条件，矿山建设规模为19×104t/a，矿山服务年限为3.7年，最终产品为铁矿石。开采方式为地下开采，采矿方法为无底柱分段崩落法。

矿床采用竖井+盲斜井开拓，中段选用CJY3/6G型3t电机车，牵引0.7m3翻斗矿车运输矿岩石，机械抽出式通风，对角式通风系统。

矿山目前已形成完整的开拓运输系统，在矿区南侧有一提升竖井，井筒净断面φ5m，该井用于提升矿岩、人员、材料和设备等，兼做入风井和安全出口。采用2JK-2.5×1.2/20E双筒提升机提升，配套电机功率220kW。在矿区北侧有一回风竖井，井筒断面φ3.5m，井底标高333m，井深390.658m。

在458m中段内、2a号勘探线附近、岩石移动界线20m外设一条盲斜井，用于提升人员（乘坐XRC-10/6型人车）、矿岩、材料和设备等，兼做安全出口及入风井，该斜井内设踏步及扶手。井筒倾角25°，井口标高458m，井底标高398m，高度60m，井筒净断面为9.27m2。斜井上口与458m中段采用甩车场连接，底部采用平车场与398m中段连接。在398m中段内、2号勘探线附近、岩石移动界线20m外设一条盲斜井，用于提升人员（乘坐XRC-10/6型人车）、矿岩，井内设踏步及扶手。井筒倾角25°，井口标高398m，井底标高338m，高度60m，井筒净断面为9.27m2。盲斜井上口与398m中段采用甩车场连接，底部采用平车场与338m中段连接。

设有458m、398m和338m中段，段高60m，其中458m现为回风中段。中段选用CJY3/6G型3t电机车，牵引0.7m3翻斗矿车运输矿岩石。

利旧458m排水泵站，并在338m中段底车场附近增设排水泵站。338m中段积水排至458m中段，再由458m水泵排至地表高位水池。一段排水选用D155-30×5型水泵3台，二段排水选用D155-30×9型水泵3台。

利旧现有风井，风井内设梯子间和照明，该井用于回风，兼做安全出口。采用机械通风，对角式通风系统，抽出式通风方式。矿井需风量35.23m3/s，利旧现有4-72№20B型通风机，电机功率90kW。

目前矿山产出废石均堆放于露天采坑内，生产期内，预计每年仍将产生3.8万t废石，预计生产期3.7年内，固体废弃物堆放量为6.83×104m3，除一部分用于道路修建、井筒封闭外，其余可全部堆存于露天坑。

3 土地利用现状

东沟矿矿区总面积为47.62hm2，其中旱地1.74hm2，占矿区总面积的3.65%；有林地面积为28.6hm2，占矿区总面积的60.05%；灌木林地0.97hm2，占矿区总面积的2.04%；其他林地1.07hm2，占矿区总面积的2.25%；其他草地0.28hm2，占矿区总面积的0.59%；村庄0.26hm2，占矿区总面积的0.55%；采矿用地14.7hm2，占矿区总面积的30.87%。

4 土地损毁与评估

4.1 土地损毁环节和时序

在生产过程中本项目对土地造成的损毁可分为直接损毁和间接损毁两种。直接损毁主要发生在基建期，其表现形式为土地直接占用，地面大规模碾压，地表形态和功能发生根本改变，如工业广场等，由于本项目属于正在生产矿井，基建期已过，所以该直接损毁范围可以通过现场勘测对其进行确定。

间接损毁主要发生在生产期，其表现形式主要为地表因井下开采发生移动变形，形成采空崩塌区。采空崩塌对土地的损毁是随着采矿工作面的推进而逐渐发生的，因而在时间上是一个动态的过程，在空间上也有一定的影响范围。当开采活动停止后，上覆岩石和地表的移动、变形、沉陷和损毁亦将在一定时间逐渐终止于一定范围之内。所以矿区生产建设对土地的损毁方式主要为压占、挖损及崩塌。

由于东沟铁矿建成的年代已久，各种基础设施已经十分完善。依据相关设计，所产出的矿石随采随卖，矿石场、办公区等设施均能够满足将来生产的要求。但采矿工艺将继续产生废石，矿石场的破坏面积将会有所增加。同时随着地下开采的进行，会致使地面产生崩塌面积及伴生地裂缝增加。

土地破坏方式主要表现方式为：挖损、压占和崩塌。其中，办公区、工业场地为压占破坏；露天采场（崩塌区外）为挖损；崩塌区将会产生崩塌破坏。

4.2 已损毁各类土地现状

通过对项目区范围实地调查发现，东沟铁矿土地复垦项目区内已破坏土地集中在2个区域。1个区域为1矿组的开采、办公区，包括1条截洪沟、2个井口、1个露天采坑（含崩塌区）、相应的办公区、道路以及工业场地，破坏方式为挖损、压占、崩塌，损毁面积共7.94hm2，其中采矿用地5.7hm2，有林地2.24hm2，破坏方式为挖损、压占和崩塌。；2区为2、3矿组的开采区包括1个露天采坑、道路，破坏方式为挖损、压占，损毁面积共3.77hm2（其中露天采坑3.63hm2，矿山道路0.14hm2），其中采矿用地2.39hm2，有林地 1.3hm2，其他林地 0.03hm2，旱地 0.05hm2，破坏方式为挖损和压占。

5 土地复垦设计

本次土地复垦，将复垦责任面积12.19hm2土地进行复垦，其中0.54hm2责任面积复垦为有林地；11.65hm2责任面积复垦为其他草地。

（1）办公区及工业场地复垦设计

复垦面积：0.54hm2；复垦方向：有林地和其它草地；

复垦工艺：

①拆除地面建筑物和清除地表硬质层，并将所产生的建筑垃圾运至露天采坑。共拆除地面建筑物约2100m3；清除地表硬质层0.2m，清除量为1080m3；

②土地平整，把设计地面线以上的土一次挖去，起高垫低，平整面积0.54hm2；

③土地翻耕或覆土，翻耕深度30cm，翻耕面积0.54hm2；

④种植绿肥和落叶松，草种为紫花苜蓿，技术指标为20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面积0.5hm2；树种选择落叶松（2年生，一级苗，苗高1m），造林密度为行距2m，株距2m，穴径×穴深=30cm×60cm，栽植面积0.54hm2，共 1350 株。

土地平整、翻耕剖面图见图1。

（2）1区露天采坑、崩塌区

复垦面积：7.74hm2；复垦方向：其他草地；

复垦工艺：

①土地平整，采用推土机及人工把设计地面线以上的土一次挖去，起高垫低，平整面积7.74hm2；

②客土覆土，覆土面积7.74hm2，覆土厚度为0.3m，覆土量23220m3；

图1 工业广场区复垦剖面图（示意）

③种植绿肥，草种为紫花苜蓿，技术指标为20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面积7.74hm2。

④在边坡角处按20cm的间距种植当地适宜生长的爬山虎，使其沿立面向上生长，以便使坡面形成一定密度的植被，需种植爬山虎的边坡长度494m，共2470株。

（3）2区露天采坑

复垦面积：3.63hm2；复垦方向：其他草地；

复垦工艺：

①土地平整，采用推土机及人工把设计地面线以上的土一次挖去，起高垫低，平整面积3.77hm2；

②客土覆土，覆土面积3.63hm2，覆土厚度为0.3m，覆土量10890m3；

③种植绿肥，草种为紫花苜蓿，技术指标为20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面积3.63hm2。

④在露天采坑边坡角处按20cm的间距种植当地适宜生长的爬山虎，使其沿立面向上生长，以便使坡面形成一定密度的植被，需种植爬山虎的边坡长度690m，共3450株。

（4）道路

复垦面积：0.28hm2；复垦方向：其他草地；

复垦工艺：

①土地平整，采用推土机及人工把设计地面线以上的土一次挖去，起高垫低，平整面积0.28hm2；

②客土覆土，覆土面积0.28hm2，覆土厚度为0.3m，覆土量840m3；

③种植绿肥，草种为紫花苜蓿，技术指标为20kg/hm2，撒播紫花苜蓿2年，撒播面积0.28hm2。

各区所覆表土来源于板石矿业有限责任公司其它工程，运距约为3.0～4.0km。

6 结论

土地复垦区及复垦责任范围为12.19hm2，复垦根据土地适宜性评价，损毁区复垦为有林地面积0.54hm2，复垦为其他草地11.65hm2，复垦率100%。