CBS3.0技術(shù)在海林礦山生態(tài)恢復(fù)治理中的應(yīng)用研究

金章利，劉高鵬

（1.湖北三峽職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖北 宜昌 443000；2.湖北金源綠通生態(tài)環(huán)境工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，黑龍江省內(nèi)各類礦產(chǎn)地有806處，礦產(chǎn)資源開(kāi)采礦區(qū)為496處（包括基建、停采、閉坑礦區(qū)）植被遭受到不同程度的破壞。廢棄礦山生態(tài)修復(fù)是山水林田湖草統(tǒng)籌治理的一項(xiàng)重要工作，其目的是利用生態(tài)修復(fù)的相關(guān)理論、技術(shù)、材料及工藝對(duì)因采礦活動(dòng)破壞的生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)至接近于礦山開(kāi)采前的自然狀態(tài)，或者將廢棄礦山重建成符合人類某種有益有用的狀態(tài)。而這些生態(tài)修復(fù)均是以恢復(fù)植被為主導(dǎo)，而目前常規(guī)的生態(tài)修復(fù)手段主要有：客土噴播法、植物毯覆蓋法、臺(tái)階恢復(fù)法，這些方法在中國(guó)的礦山修復(fù)進(jìn)程中功不可沒(méi)。但是對(duì)于廢棄礦山邊坡而言，在生態(tài)修復(fù)的同時(shí)更加重要的要側(cè)重安全防護(hù)，目前常見(jiàn)用于安全防護(hù)的手段主要有：混凝土框架梁、防護(hù)網(wǎng)懸掛、噴水泥砂漿防護(hù)等措施。此類措施基本上能夠?qū)崿F(xiàn)廢棄礦山的安全防護(hù)。鑒于目前的生態(tài)修復(fù)方法和安全防護(hù)方法，二者存在著矛盾，能夠?qū)崿F(xiàn)安全防護(hù)的，生態(tài)修復(fù)效果較差，而生態(tài)修復(fù)效果較好的方法，安全防護(hù)效果略差。

本文針對(duì)礦山高陡邊坡的生態(tài)修復(fù)技術(shù)難題，首次提出了全新的CBS3.0礦山生態(tài)修復(fù)模式，研究成果有AB菌生物調(diào)控技術(shù)+抗滑緩釋營(yíng)養(yǎng)系統(tǒng)+多孔質(zhì)植生技術(shù)體系、寒旱地區(qū)礦山抗凍融基材及其制備方法、植被群落抗凍抗旱物種遴選配方。

1 海林市礦山生態(tài)治理項(xiàng)目概況

1.1 概況

牡丹江海林市，位于黑龍江省東南部，素有“中國(guó)雪鄉(xiāng)”、“中國(guó)虎鄉(xiāng)”之稱。海林市帳篷山廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境項(xiàng)目（二期）工程位于城市主干道可視范圍內(nèi)，石料開(kāi)采形成了大量次生裸地（裸露山體邊坡），存在滑坡、崩塌、水土流失、土地破壞、地貌景觀破壞等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。廢棄礦山開(kāi)采所形成的陡峭邊坡依靠自然力量很難恢復(fù)植被。

礦山開(kāi)采擾動(dòng)后形成了陡峭的山體邊坡、棄土（渣）邊坡，這些都是以破壞生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的工程，使原本脆弱的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能、山體植被原貌、地質(zhì)景觀、自然生態(tài)景觀等遭到破壞，帶來(lái)地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境等方面的突出問(wèn)題。

1.2 邊坡特征

帳篷山二期廢棄礦山，分為2個(gè)礦坑，需要治理的面積約15000平米。本地氣候冬季寒冷漫長(zhǎng)，巖面風(fēng)化嚴(yán)重局部松動(dòng)的掉塊，坡度陡峭到達(dá)70°～80°，礦山停采面高度120m。長(zhǎng)期裸露所形成的巖石裂隙，也本地植物榆樹(shù)、楊樹(shù)生長(zhǎng)，山地植被覆蓋較高。

1.3 礦山生境條件分析

帳蓬山廢棄礦山與海浪河相望，山體后背是報(bào)恩寺，山頂經(jīng)過(guò)園藝工人補(bǔ)栽松樹(shù)，10余年已形成了茂密的山頂林地覆蓋。海林當(dāng)?shù)貧鉁卦?0約開(kāi)始降至零下，冬季漫長(zhǎng)而寒冷，開(kāi)春直至來(lái)年的4月底至5月，土地開(kāi)始解凍，植物才萌發(fā)生長(zhǎng)。這樣的寒冷氣候條件，導(dǎo)致礦山植物措施施工短暫，預(yù)留植物生長(zhǎng)期較短，施工期只有5～6個(gè)月，且需要為植物預(yù)留不低于3個(gè)月的生長(zhǎng)周期，用于植物扎根，所以施工期只能控制在5、6、7月份。土壤以暗棕壤為主，占陸地面積的88.8%，草甸土、黑土、白漿土分別占4.2%、1.6%、1.5%，其余為水稻土、沼澤土等。礦山對(duì)面距離10m范圍是海浪河流溪地，海浪河為牡丹江一級(jí)支流，發(fā)源由18條小河匯成，全長(zhǎng)213公里，長(zhǎng)汀鎮(zhèn)以上河段為一級(jí)水質(zhì)，長(zhǎng)汀鎮(zhèn)至海林鎮(zhèn)河段及蓮花湖下游為二級(jí)水質(zhì)。

2 生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)措施應(yīng)用

①露天礦山形成的1：0.75、100m以上的陡邊坡，提出了一系列新型的邊坡生態(tài)防護(hù)體系；②針對(duì)礦山復(fù)綠所用的材料，全新改進(jìn)的AB菌生物添加劑的制備技術(shù)、改性材料進(jìn)行了研究；③對(duì)高陡邊坡固土方法、根系-巖土體的相互作用機(jī)制、土壤肥力與活化、植物群落人工調(diào)控及演替方面進(jìn)行了研究。④創(chuàng)造性的提出了一種全新的CBS3.0礦山邊坡生態(tài)恢復(fù)體系，能夠使得邊坡在具有穩(wěn)定和安全防護(hù)的基礎(chǔ)上，抵抗暴雨沖刷和局部擾動(dòng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了生態(tài)修復(fù)。結(jié)合工程實(shí)際，總結(jié)出了CBS3.0復(fù)綠方法和實(shí)施工藝，是一種全新的材料應(yīng)用和一種全新的技術(shù)體系。

通過(guò)對(duì)生物材料的使用和防護(hù)結(jié)構(gòu)體系的組合設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)和生態(tài)修復(fù)一體化，獨(dú)特的AB菌生物調(diào)控技術(shù)實(shí)現(xiàn)了硬質(zhì)邊坡復(fù)綠，植被混凝土AB菌綠化添加劑可以改善植被混凝土生態(tài)護(hù)坡技術(shù)中水泥的添加造成基材結(jié)構(gòu)不良、混凝土抑制植物種子萌芽生長(zhǎng)的不足，AB菌的添加可以增加有益微生物菌群，改良基材通透交換性，提高根際環(huán)境的緩沖能力，起到群體的協(xié)同作用。能直接或間接為植物提供多種營(yíng)養(yǎng)和刺激性物質(zhì)，促進(jìn)和調(diào)控植物生長(zhǎng)。同時(shí)可生成低堿混凝土，在提高孔隙率同時(shí)顯著改善混凝土的堿度過(guò)大問(wèn)題。本技術(shù)增加了基材在高陡邊坡上的握裹力和粘結(jié)應(yīng)力，多孔質(zhì)混凝土的界面結(jié)構(gòu)優(yōu)良，采用復(fù)合改性技術(shù)，在提高界面密實(shí)度和強(qiáng)度的同時(shí)，顯著改善多孔質(zhì)混凝土的堿度過(guò)大問(wèn)題。黃麻纖維生物棒具有吸附和消減鹽堿特性，絡(luò)合營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)網(wǎng)提高了沖擊強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度，耐堿細(xì)菌孢子等材料優(yōu)化了鹽堿理化性質(zhì)。對(duì)其28d的熱重分析，其界面漿體的微孔孔徑45%低于50nm，在電子顯微鏡下的效果更為優(yōu)異。

抗滑緩釋營(yíng)養(yǎng)系統(tǒng)的同步植入，提升了基材穩(wěn)定性和土壤附著力。陡邊坡的客土不抗沖刷，較難持久附著于礦山高陡坡面。提出了抗滑緩釋營(yíng)養(yǎng)棒技術(shù)體系，抗滑棒采用聚丙烯PP長(zhǎng)纖維布縫合成長(zhǎng)筒狀，筒內(nèi)灌注AB菌和長(zhǎng)效復(fù)合肥等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)（聚丙烯長(zhǎng)纖維密度0.91g/cm3；抗拉強(qiáng)度460MPa；彈性模量>3500MPa；斷裂延伸率>10%）?？够艏瓤芍位?，又可透水透氣釋放營(yíng)養(yǎng)，彌補(bǔ)后期養(yǎng)分。是一種全新的礦山修復(fù)技術(shù)。篩選與培育出適宜礦山高陡邊坡生境構(gòu)建的耐貧瘠耐旱植物品種，目標(biāo)群落種子包括建群品種、伴生品種，所述建群品種與伴生品種重量比為2～3:1，建群品種采用高羊茅，伴生品種采用多年生黑麥草。研究所應(yīng)用的主要植物種類的生態(tài)適應(yīng)性評(píng)價(jià)，制定了人工調(diào)控目標(biāo)群落的技術(shù)措施。通過(guò)AB菌生物調(diào)控技術(shù)的應(yīng)用對(duì)根系和株高有明顯促進(jìn)作用，協(xié)調(diào)營(yíng)養(yǎng)平衡、抗旱抗寒、增強(qiáng)作物抗逆性等多重功能。

3 結(jié)論

本項(xiàng)目采用的生態(tài)修復(fù)技術(shù)與傳統(tǒng)的廢棄礦山、巖石邊坡生態(tài)修復(fù)模式完全不同，創(chuàng)造性的使用了AB菌生物調(diào)控技術(shù)+抗滑緩釋營(yíng)養(yǎng)系統(tǒng)+多孔質(zhì)植生技術(shù)體系，其獨(dú)特的構(gòu)造模式為生態(tài)修復(fù)提供了三位一體的防護(hù)效果，在安全防護(hù)的同時(shí)又實(shí)現(xiàn)了生態(tài)修復(fù)。并對(duì)各項(xiàng)材料進(jìn)行了改良，有效改善了噴播基質(zhì)的強(qiáng)度、水穩(wěn)性、抗沖刷性。

現(xiàn)場(chǎng)取樣試驗(yàn)表明，噴播基質(zhì)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)可以提高30%，含水量可以提高5%～10%，大大改善了植被生長(zhǎng)的環(huán)境條件。構(gòu)造獨(dú)特，具有較多的連通孔隙，能夠?yàn)橹参锏拇┩干L(zhǎng)提供條件；低堿環(huán)境，種植混凝土堿度較低，適宜植物生長(zhǎng)，是一項(xiàng)很實(shí)用的產(chǎn)品和技術(shù)。本項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)用于國(guó)內(nèi)若干廢棄礦山的生態(tài)修復(fù)工程，獲得了較好的邊坡防護(hù)效果和生態(tài)效果，在目前國(guó)內(nèi)礦山陡邊坡的應(yīng)用上處于領(lǐng)先地位。體系化的用于護(hù)坡起到較大的推動(dòng)的作用，對(duì)于邊坡防護(hù)的亞生態(tài)化起到極大的改善作用，也會(huì)產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。