礦山露天采場(chǎng)治理恢復(fù)的方法及重點(diǎn)

何 輝，薛月園，張傳璽

(云南今禹生態(tài)工程咨詢有限公司，云南 昆明 650233)

礦山露天采場(chǎng)治理恢復(fù)的方法及重點(diǎn)

何 輝，薛月園，張傳璽

(云南今禹生態(tài)工程咨詢有限公司，云南 昆明 650233)

露天采場(chǎng)；治理恢復(fù)；方法；重點(diǎn)

礦山露天開采剝離了地表的植被、土壤和巖石，在地表形成了大面積的裸露地面，嚴(yán)重破壞了植被，若防護(hù)不當(dāng)則很容易造成嚴(yán)重的水土流失，引發(fā)崩塌、滑坡等突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害。礦山露天采場(chǎng)的治理重點(diǎn)區(qū)域在不穩(wěn)定邊坡，主要內(nèi)容包括邊坡穩(wěn)定性治理和植被恢復(fù)兩個(gè)方面：邊坡穩(wěn)定性治理主要采用工程措施來消除崩塌和落石，植被恢復(fù)則主要通過植物措施來固土、滯塵、涵養(yǎng)水源，控制水土流失。詳細(xì)闡述了治理恢復(fù)措施設(shè)計(jì)的重點(diǎn)和方法。

隨著工業(yè)化、現(xiàn)代化進(jìn)程的不斷加快，我國已經(jīng)進(jìn)入了資源消耗快速增長(zhǎng)的階段。市場(chǎng)需求增加引起的礦業(yè)開發(fā)力度加大，對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境的破壞愈來愈嚴(yán)重。加之我國財(cái)力有限，廢棄礦山較多，致使目前的礦山環(huán)境破壞速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了治理的速度。尤其是露天開采礦山的生態(tài)環(huán)境形勢(shì)嚴(yán)峻，恢復(fù)治理任務(wù)繁重，急需加大治理和整頓力度。

1 礦山露天采場(chǎng)的主要特點(diǎn)

礦山露天采場(chǎng)受采礦活動(dòng)的劇烈影響，表土被剝離，地表形態(tài)被改變，原始地表喪失了原有的特性，并且還存在很多危害環(huán)境的極端理化性質(zhì)。其主要特點(diǎn)有：表土層被破壞，土壤水分缺乏、有毒物質(zhì)含量增大；土壤貧瘠，N、P、K和有機(jī)質(zhì)含量極低，養(yǎng)分不平衡；限制植物生長(zhǎng)的物質(zhì)較多，如重金屬含量過高等；基質(zhì)水分含量低，干旱現(xiàn)象普遍存在；有大量的裸露邊坡和地表，易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害和嚴(yán)重的水土流失[1-4]。

2 露天礦山開采常見的地質(zhì)環(huán)境問題及成因分析

(1)泥石流。礦山泥石流的形成與發(fā)生主要原因是在山區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中廢石棄土堆排不合理造成的，也可稱為礦渣型泥石流。礦山泥石流具有人為性、易發(fā)性、重發(fā)性、危害集中性、可控性等特點(diǎn)。

(2)滑坡、崩塌?；?、崩塌活動(dòng)是在內(nèi)、外動(dòng)力作用下，巖土體發(fā)生變形崩落的現(xiàn)象。開采終了邊坡穩(wěn)定性較差時(shí)，易形成礦山滑坡和崩塌?；潞捅浪Ｊ苓吰碌膸r石力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、節(jié)理、滑動(dòng)面、斷層的交錯(cuò)情況、地下水位、降雨等因素的影響。

(3)水土流失。礦山長(zhǎng)期裸露開采，導(dǎo)致礦區(qū)大面積地表植被遭破壞，采礦和剝離廢石棄土造成礦區(qū)地形變化，形成大量的裸露地表，在雨水沖刷及地表徑流的作用下，會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失。

滑坡、崩塌及泥石流的治理主要依賴工程措施，而水土流失則需要將工程、植物措施結(jié)合起來進(jìn)行綜合治理。

3 礦山露天采場(chǎng)治理恢復(fù)的方法和重點(diǎn)

礦山露天采場(chǎng)的治理重點(diǎn)區(qū)域在不穩(wěn)定邊坡，主要內(nèi)容包括邊坡穩(wěn)定性治理和植被恢復(fù)兩個(gè)方面，邊坡穩(wěn)定性治理主要采用工程措施來消除崩塌和落石，植被恢復(fù)則是主要通過植物措施來固土、滯塵、涵養(yǎng)水源，控制水土流失。

3.1 礦山露天采場(chǎng)治理恢復(fù)措施設(shè)計(jì)的重點(diǎn)

(1)注重現(xiàn)場(chǎng)勘查。邊坡治理恢復(fù)措施設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)是做好立地條件調(diào)查。通過到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面、認(rèn)真的實(shí)地踏查，了解項(xiàng)目區(qū)所在地的氣候、水文、地質(zhì)、植被、環(huán)境等自然條件并進(jìn)行詳細(xì)分析；通過收集氣候氣象水文資料了解降水情況和植被生長(zhǎng)狀況；通過坡面地質(zhì)勘察確定坡面的穩(wěn)定性[5]。

(2)進(jìn)行限制性因素分析。通過立地條件調(diào)查，進(jìn)行限制性因子分析，篩選出邊坡治理恢復(fù)的限制性條件因子。生態(tài)系統(tǒng)被破壞之后，要進(jìn)行恢復(fù)會(huì)遇到許多制約因子，如水分、土壤、溫度、光照等，在進(jìn)行恢復(fù)時(shí)要找出限制恢復(fù)的關(guān)鍵因子，找準(zhǔn)切入點(diǎn)。明確邊坡治理恢復(fù)的限制性因子，有利于恢復(fù)工程的設(shè)計(jì)，有利于技術(shù)手段的確定，縮短恢復(fù)所需的時(shí)間。邊坡治理恢復(fù)應(yīng)在保證邊坡穩(wěn)定的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)坡面植物的健康生長(zhǎng)，營造邊坡生態(tài)系統(tǒng)。在工程實(shí)踐中，坡體穩(wěn)定性、土壤、水分等是常見的限制性因子，確認(rèn)了限制性因子后，有針對(duì)性地通過工程、植物等技術(shù)措施，加以克服，突破該因子的限制性，實(shí)現(xiàn)邊坡治理恢復(fù)的目標(biāo)[5]。

(3)把握措施設(shè)計(jì)的原則。安全穩(wěn)定是邊坡治理恢復(fù)措施設(shè)計(jì)必須遵循的首要原則。根據(jù)對(duì)邊坡現(xiàn)場(chǎng)勘察的結(jié)果，進(jìn)行坡體穩(wěn)定性分析，對(duì)于穩(wěn)定性差的坡面，設(shè)計(jì)采取有效的工程防護(hù)措施進(jìn)行穩(wěn)定加固；對(duì)于坡體自身穩(wěn)定的，避免由于坡面的防護(hù)工程施工再破壞其穩(wěn)定性。值得注意的是切忌過于強(qiáng)調(diào)安全而忽視生態(tài)效應(yīng)，應(yīng)結(jié)合坡面的立地條件，將植被防護(hù)與工程加固、防護(hù)有機(jī)結(jié)合，以建立既穩(wěn)定又有良好生態(tài)效應(yīng)的坡面綜合防護(hù)體系[2-7]。

(4)坡面治理恢復(fù)措施的掌握和應(yīng)用。熟悉掌握相關(guān)的邊坡綠化和生態(tài)防護(hù)技術(shù)，才能更好地把理論運(yùn)用于實(shí)踐當(dāng)中。不同的技術(shù)模式具有不同的適用條件，只有掌握各種邊坡治理恢復(fù)技術(shù)的特點(diǎn)和適用范圍，才能針對(duì)不同立地條件的坡面，因地制宜地選用不同技術(shù)模式或模式組合，科學(xué)合理地對(duì)坡面進(jìn)行綠化和生態(tài)防護(hù)[5]。

(5)重視基質(zhì)條件的創(chuàng)造。植被恢復(fù)依賴于一定的生態(tài)基質(zhì)。生態(tài)基質(zhì)一般由土壤、有機(jī)質(zhì)、肥料、保水劑、穩(wěn)定劑、團(tuán)粒劑、酸度調(diào)節(jié)劑等按一定的比例調(diào)配而成，其可提供植物生長(zhǎng)所需的合理物質(zhì)結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期提供植物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分，長(zhǎng)期保障植物生長(zhǎng)的水分平衡，與植物共同作用防止坡面的分化剝落[2,5]。

(6)選擇合適的植物進(jìn)行配置。露天礦山關(guān)停后，大多環(huán)境惡劣，坡面巖石裸露，干旱、缺水、土壤貧瘠，難以形成自然綠化，因此要選擇適合的植物進(jìn)行綠化。通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)及周邊的植物品種和群落組成進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)具體的立地條件，選擇抗逆性強(qiáng)、根系發(fā)達(dá)和生態(tài)適應(yīng)性好的鄉(xiāng)土樹種，便于實(shí)現(xiàn)群落演替，且成活率高、養(yǎng)護(hù)成本低、穩(wěn)定性好。另外，所選植物品種要豐富，要具有良好的景觀效果，能與附近的植被和景觀協(xié)調(diào)，同時(shí)可適當(dāng)選擇一些先鋒植物對(duì)坡面形成覆蓋，且為目標(biāo)群落植物的生長(zhǎng)提供養(yǎng)分。

將選好的礦山治理恢復(fù)所需的植物恰當(dāng)配置，可以促進(jìn)植物生長(zhǎng)，縮短植物演替周期，增強(qiáng)植物恢復(fù)效果。植物的合理配置應(yīng)做到：①冷季型和暖季型植物結(jié)合，以適應(yīng)冬夏氣候；②豆科和非豆科植物結(jié)合，利用豆科根瘤菌固氮來改善基質(zhì)營養(yǎng)狀況；③草本和木本結(jié)合，保障冬季不全枯萎；④喬、灌、草結(jié)合，實(shí)現(xiàn)立體多層次綠化；⑤深根系與淺根系植物結(jié)合；⑥植物選擇要具有多樣性；⑦外來種與鄉(xiāng)土種恰當(dāng)組合；⑧注意不同植物間是否有化感作用[1,5-9]。

3.2 礦山露天采場(chǎng)治理恢復(fù)的方法

3.2.1 邊坡工程防護(hù)措施

工程措施的實(shí)施主要是為了保證邊坡的穩(wěn)定。礦山常見的邊坡穩(wěn)定防護(hù)工程包括砌石擋墻、現(xiàn)澆混凝土、抗滑樁、水泥砂漿噴錨、鐵絲石籠、落石防護(hù)等。

(1)砌石擋墻。根據(jù)防護(hù)強(qiáng)度不同分為干砌石、漿砌石擋墻，可以適用于不同坡度邊坡的坡腳防護(hù)，干砌石擋墻高度一般不超過2 m，漿砌石擋墻一般不超過5 m，超過時(shí)一般會(huì)分級(jí)或采取加筋等處理措施。

(2)現(xiàn)澆混凝土。施工方便，地形適應(yīng)能力強(qiáng)，整體防護(hù)性好。對(duì)于坡比在1 ∶1～1 ∶0.5之間、高度小于3 m的坡面，用現(xiàn)澆混凝土或混凝土預(yù)制塊護(hù)坡；邊坡陡于1 ∶0.5的，可用鋼筋混凝土護(hù)坡。

(3)抗滑樁。根據(jù)抗滑體厚度、推力大小、防水要求和施工條件等，選用鋼樁、混凝土樁或鋼筋混凝土樁等?？够瑯稄慕Y(jié)構(gòu)類型上分為單樁、排樁、有錨樁和預(yù)應(yīng)力錨索樁等。一般用于存在一定不穩(wěn)定隱患的高陡邊坡。

(4)水泥砂漿噴錨。對(duì)裸露的石質(zhì)坡面噴射水泥砂漿進(jìn)行防護(hù)，對(duì)于坡度較陡或欠穩(wěn)定的邊坡通過打錨桿掛防護(hù)網(wǎng)，增強(qiáng)防護(hù)效果。水泥砂漿噴錨護(hù)坡可以提高高邊坡巖土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和抗變形剛度，增強(qiáng)邊坡的整體穩(wěn)定性，適用于易風(fēng)化、裂隙和節(jié)理發(fā)育、坡面不平整的巖石邊坡，當(dāng)用于軟巖坡面時(shí)應(yīng)加鋼筋網(wǎng)。這種防護(hù)措施一般適用坡比緩于1 ∶0.5的坡面。

(5)鐵絲石籠。鐵絲石籠一般做成箱式網(wǎng)籠和墊式網(wǎng)籠。石籠經(jīng)石頭填充，構(gòu)成具有柔性、透水性及整體性的結(jié)構(gòu)，不但可以滿足一定的攔擋強(qiáng)度要求，而且具備一定土壤條件后可以恢復(fù)植被。石籠縫隙可以有效防止徑流對(duì)坡面的沖刷，攔截上游流失土壤，并過濾地表徑流。

(6)落石防護(hù)。常用的有防落石棚、擋墻加攔石柵、囊式柵欄、利用樹木做成的落石網(wǎng)、金屬網(wǎng)膜覆蓋等。這些措施具有足夠高的柔性和強(qiáng)度，能防治高能量崩塌落石危害，對(duì)原始地貌具有極強(qiáng)的適應(yīng)性，可以在不做額外開挖的條件下進(jìn)行設(shè)防施工，也可以多種形式布置在任何理想的位置，從而減小整體工程開挖量，不破壞原有坡體穩(wěn)定性和坡面植被[5-7]。

3.2.2 邊坡植物防護(hù)措施

露天開采常形成巖石裸露的陡坡，無法直接覆土進(jìn)行植被恢復(fù)。我們經(jīng)常利用爬藤植物攀爬、匍匐、垂吊的特性，對(duì)開采坡面進(jìn)行垂直綠化。爬山虎最初以莖卷須產(chǎn)生吸盤吸附巖體后又產(chǎn)生氣根扎入巖隙附著向上攀爬，最后以濃密的枝葉覆蓋坡面。選擇爬藤植物須注意植物性狀(如陽性、陰性、耐蔭性)、攀爬方式、適宜的高度等。

實(shí)踐中，我們也經(jīng)常設(shè)計(jì)采用爬山虎、葛藤、常春藤進(jìn)行坡面綠化，但并未取得理想的效果，主要是礦山實(shí)際恢復(fù)中并未按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行栽植、撫育。若在邊坡綠化中增加資金投入，我們還可利用生態(tài)植被毯、巖面垂直綠化、生態(tài)灌漿、液力噴播等技術(shù)進(jìn)行坡面綠化。北京門頭溝區(qū)龍鳳嶺廢棄采石場(chǎng)生態(tài)恢復(fù)治理示范工程采用生態(tài)植被毯、巖面垂直綠化、生態(tài)灌漿、液力噴播等技術(shù)組合模式，科學(xué)合理地解決了廢棄石場(chǎng)生態(tài)修復(fù)的問題[8]。

(1)生態(tài)植被毯。利用稻草、麥秸等植物原料生產(chǎn)而成，在載體層添加草種、保水劑、營養(yǎng)土等，適用于坡度小于1 ∶1.5的穩(wěn)定坡面。在草毯中加入肥料、保水劑等，為植物種子出苗、后期生長(zhǎng)提供了良好的基礎(chǔ)條件。在人工養(yǎng)護(hù)有一定困難的廢棄礦區(qū)，生態(tài)植被毯的應(yīng)用可以大大減少后期養(yǎng)護(hù)、管理的工作量。

(2)巖面垂直綠化。對(duì)坡度較陡，不適宜選擇其他綠化方式的裸露巖體，在巖體的坑洼部位、平臺(tái)及坡腳人工砌筑種植槽種植攀緣植物的容器苗，實(shí)現(xiàn)裸露巖面植被覆蓋。適用于土壤匱乏區(qū)域、坡度為75°以上的巖質(zhì)開挖穩(wěn)定邊坡，且不受坡長(zhǎng)限制。

(3)生態(tài)灌漿。對(duì)地表物質(zhì)呈塊狀、空隙大、缺少植物生長(zhǎng)物質(zhì)基礎(chǔ)的區(qū)域，先將植被恢復(fù)基材、黏土、水根據(jù)一定的比例配置成漿狀，然后對(duì)表層的植物生長(zhǎng)層進(jìn)行灌漿，灌漿能起到穩(wěn)定坡面和防滲的作用，且給植物的生長(zhǎng)提供了土壤和肥力條件，使植被恢復(fù)成為可能。

(4)液力噴播。利用高壓噴附設(shè)備將相關(guān)添加材料、植物種子，以水為介質(zhì)，混合噴附到坡面形成植被層。適用于坡度緩于1 ∶2.0的穩(wěn)定坡面，坡度超過1 ∶1.25時(shí)應(yīng)結(jié)合其他方法使用，坡長(zhǎng)超過10 m需要進(jìn)行分級(jí)處理。液力噴播造價(jià)低，形成植被覆蓋快、效果好，在礦山治理恢復(fù)中常與客土改良、無紡布覆蓋等技術(shù)相結(jié)合使用[5-12]。

4 結(jié) 語

礦山露天采場(chǎng)治理恢復(fù)是一項(xiàng)綜合性的系統(tǒng)工程，涉及學(xué)科面廣，技術(shù)方法較多。實(shí)際中經(jīng)常出現(xiàn)治理恢復(fù)工程設(shè)計(jì)不規(guī)范、布設(shè)措施不合理的情況，既浪費(fèi)了資金又達(dá)不到預(yù)期的治理目標(biāo)。因此，應(yīng)加強(qiáng)礦山治理恢復(fù)的研究，措施設(shè)計(jì)時(shí)借鑒治理恢復(fù)效果較好工程的方法和經(jīng)驗(yàn)，為礦山治理恢復(fù)提供技術(shù)保障。

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(責(zé)任編輯 孫占鋒)

S157.2

C

1000-0941(2015)02-0017-03

何輝(1987—)，男，甘肅會(huì)寧縣人，助理工程師，學(xué)士，主要從事水土保持方案編制、監(jiān)測(cè)和評(píng)估工作。

2014-10-20