采石場(chǎng)陡坡和平臺(tái)特征及復(fù)墾技術(shù)的探討

孫艷榮，高秀蓮

（1.遼寧省冶金地質(zhì)勘查局地質(zhì)勘查研究院，遼寧 沈陽(yáng) 114038；2.內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗林業(yè)局，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017300）

1 采石場(chǎng)特征與復(fù)墾單元

采石場(chǎng)被人為損毀后，通常會(huì)形成凹凸不平的采場(chǎng)平臺(tái)、排土場(chǎng)和石質(zhì)陡坡，原地貌被重塑，按照土地復(fù)墾單元的劃分可分為如下幾個(gè)特征單元。

1.1 采場(chǎng)平臺(tái)

采場(chǎng)平臺(tái)是采石掘進(jìn)所形成的平臺(tái)或坑口跡地，由碎石或巖石構(gòu)成。其特點(diǎn)是巖石裸露，巖表堅(jiān)硬，晝夜溫差大，生物生存條件惡劣。平臺(tái)往往是最為堅(jiān)硬的石頭質(zhì)地，幾乎沒(méi)有松散基質(zhì)。現(xiàn)行采石場(chǎng)平臺(tái)，在土地復(fù)墾設(shè)計(jì)中，最有效的復(fù)墾方式是采用全面覆土措施進(jìn)行植樹(shù)或種草。依據(jù)設(shè)計(jì)的植被在裸巖表面覆一層有效厚度的土層，進(jìn)行目的植被的設(shè)計(jì)和種植，由于平臺(tái)有道路相連，有攔擋和排水設(shè)計(jì)，排水條件較好，不會(huì)形成積水，加之土地復(fù)墾至少需要3年以上的管護(hù)期，一般情況下，在保證適宜的覆土厚度和選擇抗逆性好樹(shù)種的前提下，生態(tài)恢復(fù)和植被正相演替的效果會(huì)較好。

1.2 排土場(chǎng)

排土場(chǎng)由采礦剝巖的表土與廢石混合物堆積而成。排土場(chǎng)基質(zhì)通常呈松散砂石無(wú)序結(jié)構(gòu)，受坡度條件的影響，通常質(zhì)地較大較重的石塊會(huì)沉入下層和坡角，反之亦然，質(zhì)地較輕和較小石塊會(huì)滯留其上端?；|(zhì)之間具有較大的孔隙，疏松流動(dòng)性較大，如不采取攔擋措施，雨季易引起泥石流，增加地質(zhì)性滑坡的風(fēng)險(xiǎn)。據(jù)調(diào)查，排土場(chǎng)的坡度通常不會(huì)很大，可采用工程和生物技術(shù)措施進(jìn)行植被恢復(fù)，選擇抗逆性好的植被能夠取得較好的復(fù)墾效果，這方面國(guó)內(nèi)外已有較多的復(fù)墾的先例［1－4］。

1.3 石質(zhì)陡坡

石質(zhì)陡坡的最大特征是陡峭光滑，無(wú)任何疏松土壤基質(zhì)，坡度大多超過(guò)45～70°，甚至個(gè)別達(dá)到90°直角的懸崖峭壁。誠(chéng)然，石質(zhì)陡坡的復(fù)墾是項(xiàng)十分艱難的工作，他是礦區(qū)土地復(fù)墾難度之最。根據(jù)采場(chǎng)復(fù)墾單元的劃分，還可把石質(zhì)陡坡劃分為陡坡和坑口2個(gè)損毀單元。其中，石質(zhì)陡坡復(fù)墾是采石場(chǎng)復(fù)墾工作的焦點(diǎn)和技術(shù)難點(diǎn)［5］。因石質(zhì)陡壁在采石場(chǎng)損毀面積所占的比例較大，解決了石質(zhì)陡坡的復(fù)墾，就基本上解決了采石場(chǎng)的復(fù)墾率問(wèn)題。通常對(duì)大于60°的石質(zhì)陡坡，可根據(jù)這一特殊的立地條件，選擇適宜于當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的藤本植物進(jìn)行復(fù)綠，利用藤本植物的氣生根和藤蔓的攀爬特性進(jìn)行綠色覆蓋，復(fù)綠的效果較好［6－7］。

2 采石場(chǎng)平臺(tái)和石質(zhì)陡坡復(fù)墾技術(shù)措施和方法

2.1 采石場(chǎng)平臺(tái)設(shè)計(jì)和復(fù)墾

鑒于采石場(chǎng)平臺(tái)復(fù)墾難度和復(fù)雜性，生態(tài)學(xué)和環(huán)境工程學(xué)專家都在做這方面攻難克難的研究，發(fā)表了許多平臺(tái)復(fù)墾的論文和成果［8］，但要具體結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)實(shí)際，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件、適生樹(shù)種、土壤、人力和物力因素，有選擇的采納和吸收國(guó)內(nèi)外復(fù)墾經(jīng)驗(yàn)?？v觀國(guó)內(nèi)外有關(guān)采場(chǎng)平臺(tái)復(fù)墾主要考慮如下幾種技術(shù)措施。

2.1.1 削坡平臺(tái)、樹(shù)種配置和覆土量 石質(zhì)陡坡經(jīng)削坡處理修成階梯形削坡臺(tái)面，可按照臺(tái)面的寬度、臺(tái)階高度和覆土厚度3個(gè)因素，因地制宜的選擇適宜的鄉(xiāng)土樹(shù)種，當(dāng)樹(shù)木成林郁閉后，不同臺(tái)階平臺(tái)被樹(shù)木覆蓋，阻擋了酌熱的陽(yáng)光烘烤、減少了土壤水分蒸發(fā)、增加了枯落物的積累并減少了水土流失。生態(tài)環(huán)境的改善，為后期的生態(tài)林和經(jīng)濟(jì)林建設(shè)提供了保障。

2.1.2 合理確定削坡平臺(tái)臺(tái)階高度 應(yīng)考慮植被成熟期的最大高度，一般而言受采石場(chǎng)土壤養(yǎng)分和水分匱乏的影響，其喬木和灌木樹(shù)種生長(zhǎng)高度較矮，臺(tái)階高度可適當(dāng)縮小，有利于整個(gè)坡面提高覆蓋率并改善坡面小氣候條件［9］。

2.1.3 綜合考慮臺(tái)階寬度 為植被快速地覆蓋削坡平臺(tái)，削坡平臺(tái)臺(tái)階的寬度可適當(dāng)加寬。一般而言，每一個(gè)臺(tái)階的起碼寬度要能保證栽植喬木樹(shù)種2行或灌木4行的行距，如果栽種刺槐，2行至少要有4m以上的臺(tái)階寬度。

2.1.4 合理布設(shè)排水系統(tǒng) 采石場(chǎng)的石質(zhì)陡坡，從總體覆土量上看，因受土量來(lái)源有限，總覆土量較低，加之垂直高度較高，地表徑流量相對(duì)較大，在布設(shè)排水系統(tǒng)時(shí)要遵循沿陡坡平臺(tái)外沿設(shè)置截流溝，沿臺(tái)階內(nèi)側(cè)布設(shè)排水溝。排水溝由中間向兩側(cè)設(shè)置一定等高線比降，與截流溝相通，使地表徑流水最終順暢地排入采石場(chǎng)總排水溝系統(tǒng)內(nèi)。截流溝和排水溝斷面尺寸依截流面積及雨量而定。

2.1.5 優(yōu)化樹(shù)種配置 首先應(yīng)考慮鄉(xiāng)土樹(shù)種具有根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)、枯落物產(chǎn)量較高、肥化土壤作用好的特性。在遼寧南部地區(qū)適宜于采石場(chǎng)陡坡復(fù)墾的主要樹(shù)種有：?jiǎn)瘫局参锎袒?、柞?shù)、油松、檜柏、家榆等；灌木植物主要有：紫穗槐、胡枝子、銹線菊、忍冬、丁香。最好實(shí)行密植設(shè)計(jì)，喬木樹(shù)種距行距最好為1m×1m或1.5m×1.5m，灌木樹(shù)種0.5m×0.5m，或0.3m×0.3m，密植有利于控制樹(shù)木的高生長(zhǎng)，防治覆土較薄而產(chǎn)生的樹(shù)木倒伏現(xiàn)象，以迅速提高覆蓋率，盡早促成可灌可喬的生態(tài)林。

2.1.6 確定合適的覆土厚度 采石場(chǎng)的平臺(tái)復(fù)墾在覆土厚度上要依土源的經(jīng)濟(jì)成本和周圍生態(tài)環(huán)境的土層厚度而異。首先在覆土厚度上要考慮與周邊的環(huán)境相協(xié)調(diào)，如周邊土層很薄屬于石漠化的植被區(qū)域，應(yīng)結(jié)合全面覆土尚可薄一些。但覆土厚度應(yīng)與所復(fù)墾的植被根系深淺相一致，即草本覆土最薄，灌木較之草本稍厚，喬木樹(shù)種較灌木更需較厚的土層。經(jīng)濟(jì)林樹(shù)種覆土最厚，如果樹(shù)的土層是復(fù)墾樹(shù)種中最厚，一般要達(dá)到50cm，這與樹(shù)種的抗逆性和期望的目標(biāo)產(chǎn)量有關(guān)。

2.2 采石場(chǎng)石質(zhì)陡坡的復(fù)墾設(shè)計(jì)和方法

在國(guó)外一些發(fā)達(dá)國(guó)家，諸如美國(guó)、英國(guó)、德國(guó)和日本等，較早開(kāi)始從事石質(zhì)陡坡綠化，并研究出一系列的石質(zhì)陡坡綠化工程技術(shù)［10－13］，如客土噴播、種子噴播、水泥框格、植生卷綠化、厚層基材噴射綠化、生態(tài)多孔混凝土綠化和客土袋液壓噴播植草等諸多技術(shù)方法。厚層基材噴射護(hù)坡技術(shù)是日本于1976年首先研究出來(lái)，主要是為了增加石質(zhì)陡坡的生態(tài)防護(hù)功能。目前，厚層基材噴射護(hù)坡技術(shù)和綠化網(wǎng)護(hù)壁技術(shù)已成為日本經(jīng)常采用的生態(tài)工程護(hù)坡技術(shù)，采石場(chǎng)特別是石質(zhì)陡坡的復(fù)墾是一項(xiàng)復(fù)雜的生態(tài)工程技術(shù)。運(yùn)用生態(tài)和工程技術(shù)手段進(jìn)行設(shè)計(jì)，涉及環(huán)境生態(tài)學(xué)、林學(xué)、森林保育學(xué)、工程力學(xué)、植物學(xué)、土壤學(xué)、肥料學(xué)、園藝學(xué)等諸多學(xué)科相互借鑒和運(yùn)用。其最終目的是為了達(dá)到復(fù)墾林地生態(tài)自我修復(fù)和持續(xù)利用。其屬性具有低能耗、低物耗、費(fèi)用和效益綜合優(yōu)勢(shì)、環(huán)境兼容性、景觀的穩(wěn)定、實(shí)現(xiàn)美化的特點(diǎn)。因此，石質(zhì)陡坡的復(fù)墾主要有如下幾種較好的技術(shù)方法。

2.2.1 鑿洞客土墾殖 采用火藥爆破或人工鑿洞等方法開(kāi)挖植樹(shù)坑穴，配合一定的覆土量和水分管理，最終復(fù)墾成生態(tài)林或景觀生態(tài)林。技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)是要掌握小劑量微爆技術(shù)，因地制宜的控制坑穴的大小。在覆土量和土質(zhì)上要因樹(shù)種的生物學(xué)特性和達(dá)到的復(fù)墾效果而定，但每穴的客土量至少要達(dá)到40～50cm厚，土質(zhì)最好是壤土，有機(jī)質(zhì)最好達(dá)到2.5%以上，土壤密度小于1.2g·cm－3。鑿洞客土墾殖的優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省土量、節(jié)省全面覆土的工程量、綠化速度快，成效顯著。缺點(diǎn)是火藥爆破或人工鑿洞難度大，投資成本高，掌握不好容易出現(xiàn)傷亡事故；此外爆破構(gòu)成次生損毀，新產(chǎn)廢石的處理成為問(wèn)題。鑿洞客土墾殖適用于山勢(shì)不是太陡、石質(zhì)硬度不高的石灰?guī)r、菱鎂巖和風(fēng)化程度較高的沉積巖。

2.2.2 網(wǎng)格噴播復(fù)綠 先在石質(zhì)陡坡上鉚掛固著土壤和草籽金屬網(wǎng)格，然后利用噴播混合機(jī)具將土壤、肥料、保水劑、黏合劑和種子等材料按比例混合后噴射到巖石表面上，在巖表形成有效人造噴播層，創(chuàng)造能讓植物生長(zhǎng)發(fā)育的土壤條件以利草籽快速發(fā)芽生長(zhǎng)，為此要掌握以下幾點(diǎn)關(guān)鍵技術(shù)。

（1）固著金屬網(wǎng)格要規(guī)范有效，金屬網(wǎng)格的網(wǎng)目數(shù)和固著強(qiáng)度是影響牢固程度和持久性。選擇好適宜的金屬網(wǎng)目后，先把錨釘按一定的間距固定在石壁上，然后掛網(wǎng)。

（2）掌握好噴播基質(zhì)材料比例。要把握好基質(zhì)的配比，材料的組成主要有：表土60%、復(fù)合肥料7%、木屑10%、大粒沙子10%、黏土10%、保水劑1%、其他2%。一般噴播厚度在10～20cm。

（3）噴播要注意植物根系特性。草籽要注意生物學(xué)特性，高棵植物與矮棵植物，淺根系與深根系，針葉與闊葉，固氮類植物與非固氮類植物，不同季節(jié)性草本與長(zhǎng)短期結(jié)合，達(dá)到生態(tài)穩(wěn)定，種群協(xié)調(diào)、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的目的。噴播的缺點(diǎn)是由于石質(zhì)陡坡環(huán)境惡劣，烈日烘烤易形成裂紋和風(fēng)干，局部產(chǎn)生發(fā)芽率不高，成活率不均勻現(xiàn)象。要得到較好的復(fù)墾效果和較好的覆蓋率，需投入的資金較多。其中維護(hù)費(fèi)用所占比重較大，因草本層生態(tài)作用較弱，整體水土保持作用效果一般。該方法的適合范圍為采石場(chǎng)石質(zhì)較陡的地段，相對(duì)于其他工程措施而言，具有省時(shí)、省力、見(jiàn)效快的特點(diǎn)。

2.2.3 草把固持覆土綠化法 在經(jīng)過(guò)人工清理的石質(zhì)陡坡上，沿等高線等距的在石面上固持草把，然后覆一層約20cm左右厚的表土覆蓋層至不露草把，在雨季來(lái)臨前，撒播不同品種的蓿根花卉草籽，其后注意水分管理，保持濕度。一般當(dāng)年就能取得較為理想的景觀效果，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)綠化考慮，最好能依據(jù)草籽的越冬能力和繁殖力來(lái)合理計(jì)算種子的混合比。缺點(diǎn)必須堅(jiān)持長(zhǎng)期管護(hù)，水肥和病蟲(chóng)害防治管理程度要求較高。優(yōu)點(diǎn)是復(fù)墾效果較好，綠化速度快。

2.2.4 景觀塑造法 在城市、風(fēng)景區(qū)或交通要道采石場(chǎng)的石質(zhì)陡度進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)和重塑，采用景觀塑造法因勢(shì)利導(dǎo)，將計(jì)就計(jì)地進(jìn)行多方位的優(yōu)化設(shè)計(jì)?？砂巡墒瘓?chǎng)開(kāi)辟成游樂(lè)場(chǎng)、地質(zhì)公園、野生動(dòng)物棲息場(chǎng)、生態(tài)長(zhǎng)廊、雕塑等景點(diǎn)，從美化的角度進(jìn)行多方位的精心打造。在石質(zhì)陡坡上，要選擇四季常綠的針葉樹(shù)種和富具鮮明特色的木本花卉，并采取技術(shù)措施進(jìn)行鑲嵌式美化處理，提升采石場(chǎng)損毀地的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。缺點(diǎn)是設(shè)計(jì)復(fù)雜，工期較長(zhǎng)，投入資金較高，需要一定的技術(shù)和資金的投入。優(yōu)點(diǎn)是給環(huán)境建設(shè)發(fā)展帶來(lái)景觀生態(tài)效益。

3 小結(jié)

進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)，隨著我國(guó)建筑業(yè)的大規(guī)模發(fā)展，石材和石料的需求量居高不下，而且受石料的利益驅(qū)使，開(kāi)采量和土地?fù)p毀面積在顯著增加，而相應(yīng)的治理技術(shù)和措施相對(duì)滯緩，技術(shù)落后和治理資金的匱乏相當(dāng)普遍。采石場(chǎng)的治理問(wèn)題普遍受到人們的關(guān)切和關(guān)注，然而顧采不顧治問(wèn)題仍然大量存在，如何把采石場(chǎng)治理和復(fù)墾問(wèn)題解決好，是建成小康社會(huì)，環(huán)境建設(shè)和治理關(guān)鍵問(wèn)題。國(guó)家頒布土地復(fù)墾條例中，要求土地復(fù)墾堅(jiān)持誰(shuí)損毀誰(shuí)復(fù)墾的原則。但監(jiān)管執(zhí)法工作仍然嚴(yán)峻，因?yàn)椴墒瘓?chǎng)的復(fù)墾環(huán)境條件復(fù)雜，暫時(shí)還沒(méi)有因地制宜的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，技術(shù)問(wèn)題是困擾著監(jiān)管主要因素。因此強(qiáng)化采石場(chǎng)法人和責(zé)任人的技術(shù)和法律培訓(xùn)工作顯得尤為重要。此外，本著與時(shí)俱進(jìn)的思想，國(guó)土部門要開(kāi)展土地復(fù)墾技術(shù)方面的專項(xiàng)研究，增加專項(xiàng)研究資金的投入，在一些關(guān)鍵性的采石場(chǎng)和采礦場(chǎng)建立復(fù)墾示范樣板基地，普及科研成果。拓展研究的深度和廣度，在復(fù)墾效果上要兼顧生態(tài)效益和經(jīng)濟(jì)效益以及社會(huì)效益的三者平衡關(guān)系，用發(fā)展和前瞻性眼光制定礦山治理的法律和法規(guī)，審慎分析采礦收益與采礦治理支出（環(huán)境污染治理、水土流失、物種銳減）的平衡帳。加強(qiáng)采礦開(kāi)發(fā)利用方案的技術(shù)論證和土地復(fù)墾方案的論證的評(píng)審工作，促使方案能夠指導(dǎo)土地復(fù)墾的工程需要。切實(shí)把采石場(chǎng)的土地復(fù)墾工作與城市建設(shè)和環(huán)境建設(shè)以及生態(tài)體系建設(shè)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，達(dá)到協(xié)調(diào)發(fā)展，可持續(xù)發(fā)展，全面發(fā)展和統(tǒng)籌兼顧的目的。

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