砂石廢棄礦山生態(tài)修復(fù)實(shí)踐研究
——以保定滿城饅頭山為例

謝 雄 劉明月

（中國葛洲壩集團(tuán)生態(tài)環(huán)境工程有限公司）

近幾年，在國家政策引導(dǎo)下礦山修復(fù)市場(chǎng)迅速升溫，但由于存在歷史欠賬多、主體不明確、資金不足、技術(shù)碎片化等突出共性問題，在實(shí)際推進(jìn)中困難重重，僅靠財(cái)政資金難以為繼。

為加快推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)，吸引社會(huì)資本投入，推行市場(chǎng)化運(yùn)作、科學(xué)化治理的新模式，自然資源部2019 年底印發(fā)《關(guān)于探索利用市場(chǎng)化方式推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)的意見》（自然資規(guī)［2019］6 號(hào)）在“誰破壞、誰治理、誰修復(fù)、誰受益”原則下，出臺(tái)了礦山生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域中的土地支持、廢棄石料利用等利好政策，為市場(chǎng)化機(jī)制的建立完善提供了政策保障。

在京津冀一體化協(xié)同發(fā)展的核心區(qū)域，河北省保定市2020 年全面梳理了本地區(qū)的廢棄礦山，重點(diǎn)確立以G05京昆高速沿線的礦山跡地作為首批試點(diǎn)，探索打造高標(biāo)準(zhǔn)礦山生態(tài)修復(fù)示范工程。

葛洲壩生態(tài)公司深入踐行綠水青山就是金山銀山的理念［1］，為開辟礦山生態(tài)修復(fù)新興市場(chǎng)，通過駐點(diǎn)實(shí)地踏勘，參與政府方案設(shè)計(jì)，在學(xué)習(xí)國內(nèi)外先進(jìn)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，成功中標(biāo)了河北保定首個(gè)礦山生態(tài)修復(fù)試點(diǎn)示范項(xiàng)目——滿城饅頭山項(xiàng)目，本文以此項(xiàng)目為例，進(jìn)行了系統(tǒng)介紹。

1 項(xiàng)目概況

1.1 區(qū)位及特點(diǎn)

饅頭山治理區(qū)位于保定市滿城區(qū)，原地形地貌已遭礦山開采破壞，形成高陡邊坡、殘山、渣堆、采坑等地貌形態(tài)，見圖1。經(jīng)調(diào)查，區(qū)內(nèi)地面標(biāo)高+62～+185 m，相對(duì)高差123 m，出露地層主要為第四系坡殘積土層（Qel+dl），第四系洪坡積層（Qpl+dl）及上元古界薊縣系霧迷山組白云巖（Jxw3）。該區(qū)域?qū)儆诶茄郎桨捡迶嗍↖V 級(jí)）大地構(gòu)造單元中斷，未發(fā)現(xiàn)大型斷裂及褶皺構(gòu)造，地層呈單斜產(chǎn)出，地質(zhì)構(gòu)造條件簡(jiǎn)單。該區(qū)域?qū)侔自茙r卡斯特地貌區(qū)，地下水位埋深較大，水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，治理工程不受地下水影響。區(qū)內(nèi)基巖巖性單一，為厚—巨厚層狀白云巖，礦物成分有白云石、方解石及少量燧石等，原礦山采用露天臺(tái)階式開采和地下采坑開采方式。

1.2 治理目標(biāo)

（1）消除地質(zhì)災(zāi)害。礦山地質(zhì)災(zāi)害主要包括地表塌陷、地表裂縫、滑坡、崩塌、地下水及環(huán)境地質(zhì)破壞等［2］。本區(qū)內(nèi)遺留采面高聳陡立，局部破損，遺留危巖浮石。采面及邊坡受風(fēng)化、卸荷等影響，在降水、地震等作用下，極易發(fā)生崩塌類地質(zhì)災(zāi)害。為了消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，亟待排查治理。

（2）改善環(huán)境面貌。治理區(qū)位于G05 京昆高速（滿城段）可視范圍內(nèi)，因礦山歷史開采而形成的采坑斷面“白茬”，大面積山體祼露，與自然環(huán)境極不協(xié)調(diào)。此外，區(qū)內(nèi)的渣坡、渣堆遇到大風(fēng)天氣極易形成風(fēng)沙揚(yáng)塵，對(duì)周邊人居環(huán)境與大氣環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

（3）盤活存量資源。通過此廢棄礦山跡地的治理利用，進(jìn)一步盤活壓占的土地資源，以作為新增建設(shè)用地或農(nóng)用耕地等。對(duì)高度大于4 m、坡度大于1∶1.5 的邊坡進(jìn)行削坡開級(jí)［3］，將邊坡合理整形綠化與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致，形成和諧自然景觀，同時(shí)對(duì)產(chǎn)生的廢棄石料進(jìn)行充分利用。

2 研究思路與治理體系

依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地勢(shì)地形、歷史開采狀況，進(jìn)行整體設(shè)計(jì)布局。根據(jù)區(qū)內(nèi)采面、平臺(tái)、渣堆、渣坡及采坑等現(xiàn)狀特點(diǎn)，從礦山歷史開采產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀入手，結(jié)合項(xiàng)目治理修復(fù)目標(biāo)，將任務(wù)層層分解，因地制宜、分區(qū)分塊采取適宜的措施與方法，搭建項(xiàng)目治理技術(shù)體系，見圖2。

本項(xiàng)目規(guī)劃中充分考慮了當(dāng)?shù)卣V求與產(chǎn)業(yè)發(fā)展特色，盡量實(shí)現(xiàn)礦山生態(tài)修復(fù)工程支出與項(xiàng)目新增收益（主要包括土地與砂石料資源）之間的總體平衡，通過項(xiàng)目自身價(jià)值提升，減輕政府財(cái)政支出壓力。通過本工程的實(shí)施示范作用，快速形成可復(fù)制、能推廣的項(xiàng)目實(shí)施模式，引導(dǎo)本地區(qū)的砂石廢棄礦山生態(tài)治理工作全面加快推進(jìn)。

3 修復(fù)技術(shù)與方法

目前，廢棄礦山治理技術(shù)主要有4種，即消災(zāi)修復(fù)技術(shù)、工程修復(fù)技術(shù)、生態(tài)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)［4-5］。本項(xiàng)目采用綜合治理，在現(xiàn)有地形地貌基礎(chǔ)上進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)，開展危巖浮渣排查清理，進(jìn)行山體整形美化合理放坡，采用擋墻護(hù)坡、掛網(wǎng)噴播、綠植栽培、邊坡V型槽、覆土綠化等多種技術(shù)措施。

3.1 危巖浮渣清理

因采礦影響，治理區(qū)內(nèi)山體地形與植被遭嚴(yán)重破壞，山體固土保水能力下降，風(fēng)化及開采碎石隨意堆積。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，區(qū)內(nèi)已形成12 個(gè)采面、10 處渣堆、18 處渣坡、3 處土堆，詳見表1，治理區(qū)面積926 422 m2、破壞區(qū)面積450 246 m2。危巖浮渣清理主要指對(duì)高陡邊坡坡面上的危巖、局部坡面的棄渣與土堆開展人工清理。對(duì)邊坡和采面危巖（浮石）的清理方量是22 351.60 m3（平均清除厚度按20 cm計(jì)），渣堆、渣坡等場(chǎng)地內(nèi)廢棄料渣的清理方量為83 599.80 m3。在方便使用機(jī)械設(shè)備的位置，采用啄木鳥鉆鑿清除；對(duì)于孤立危石、突出鷹嘴石則采用人工鋼釬撬毛或手風(fēng)鉆鉆鑿清除；當(dāng)清理量大或人工清理難度大時(shí)適當(dāng)采用小藥量淺孔爆破清除。

3.2 山體整形美化

依現(xiàn)場(chǎng)地形削高填低和放坡，控制坡度在25°～30°。對(duì)于高陡采面、危巖體進(jìn)行“平臺(tái)+邊坡”的削坡整形，設(shè)計(jì)臺(tái)階高度10 m、臺(tái)階寬度4 m、坡度60°。圖3 為區(qū)內(nèi)某典型治理工程剖面示意圖。邊坡削方整形采用機(jī)械爆破，通常用靜態(tài)爆破、淺孔爆破及預(yù)裂爆破方式。用3D Mine 軟件三維模擬計(jì)算本治理區(qū)內(nèi)削坡工程量，因消除地質(zhì)災(zāi)害和臺(tái)階綠化法共計(jì)削方總量1 994 292.12 m3、總填方量123 863.97 m3、凈方量1 870 428.15 m3。

3.3 邊坡防護(hù)加固

（1）漿砌石擋墻。就削坡后形成的平臺(tái)與邊坡相間分布的微地貌形態(tài)，在平臺(tái)前緣0.5 m 位置處布置漿砌石擋墻，墻后覆土栽植喬木、灌木，從而抑制坡面被流水沖刷、防止水土流失，并恢復(fù)邊坡整體生態(tài)。工程中漿砌石擋墻的設(shè)計(jì)規(guī)格為：橫截面梯形，頂寬0.5 m，高1.2 m。其基底位于削坡形成的基巖平臺(tái)上，擋墻結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)詳見圖4。砌體塊石選擇堅(jiān)硬或較堅(jiān)硬的巖石，無貫通裂縫，單塊厚度不小于20 cm。

（2）截排水溝。截排水溝主要布置于邊坡坡頂和平臺(tái)外側(cè)，匯水最終沿原始溝道排出治理區(qū)。截排水溝設(shè)計(jì)過水?dāng)嗝鏋樘菪?，底?.5 m，開口寬0.804 m，有效深度0.5 m，溝壁超高0.2 m，壁厚0.418 m，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖5。工程中的截排水溝采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，采用M10 砂漿、MU30 塊石砌筑，石料尺寸不小于20 cm。漿砌表面使用M10水泥砂漿抹面，厚度20 mm。

3.4 覆土植被綠化

（1）掛網(wǎng)噴播。將治理區(qū)位于G05京昆高速及省道可視范圍內(nèi)、+132 m 以上的邊坡坡面采取掛網(wǎng)噴播方式恢復(fù)坡面植被，噴播厚度8～10 mm。施工工藝依次為清理坡面浮石→坡面整形→坡面鋪設(shè)金屬網(wǎng)→噴播植草→覆蓋椰絲毯→養(yǎng)護(hù)管理。經(jīng)坡面清理和錨固掛網(wǎng)后，采用客土噴播機(jī)將客土、植物種子和各種添加物均勻混合，以壓縮空氣或高壓水流為輸送載體，把混合物料噴涂于邊坡表面，使之形成穩(wěn)定的營養(yǎng)土層，達(dá)到保護(hù)邊坡、恢復(fù)植被的目的。

客土噴播的基材配比為植壤土65%、植生基質(zhì)35%、外粘合劑25 g/m2、保水劑30 g/m2。根據(jù)邊坡立地條件、種子發(fā)芽率、植物生長速度等選擇在本地區(qū)適應(yīng)性強(qiáng)、耐干旱、耐貧瘠的植物種類，進(jìn)行選種配比，詳見表2。既保證植物的多樣性，又實(shí)現(xiàn)了自然景觀效果。

（2）V型槽。礦區(qū)中上部陡邊坡，因不具備削坡條件，采取V 型槽為主的綠化措施，起到坡面植被覆蓋目的。V型槽內(nèi)部回填耕植土，種植灌木和藤本植物，豎向布置間距2～3 m，板厚80 mm，寬度1.0 m，與豎向呈45°布置，采用C25混凝土澆筑，V型槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見圖6。V 型槽與坡面采用錨筋連接，錨筋采用C18@200 mm，錨孔直徑不小于40 mm，采用M10砂漿錨固。

（3）綠植栽培。礦區(qū)地形整治后，對(duì)裸露巖面、平臺(tái)、邊坡及緩坡布置綠化工程。植被恢復(fù)依據(jù)因地制宜、適地適樹的原則，植物選種上考慮項(xiàng)目區(qū)氣候降雨等特征，根據(jù)所選植物的生長習(xí)性及所需種植條件，結(jié)合當(dāng)?shù)匾?guī)劃選擇適宜樹種，達(dá)到植被恢復(fù)效果。

本項(xiàng)目主要選用的苗木種類為本土樹種以及周邊已有植物種類，需適宜生長并能保證較高的成活率。選取種植側(cè)柏、油松、刺槐、白榆及柿子、山桃等喬木進(jìn)行綠化，間植灌木荊條、紫穗槐和迎春等。在邊坡及采面坡腳種植地錦、凌霄和薔薇等攀緣植物進(jìn)行坡面綠化。坡面噴播種子包含高羊茅、早熟禾、紫花苜蓿、荊條、胡枝子等混合草籽播種。為保證綠化苗木成活率，為苗木栽植及草籽撒播設(shè)定的監(jiān)測(cè)養(yǎng)護(hù)期為3 a。

4 工程效益

項(xiàng)目結(jié)合了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，采取有效的生態(tài)修復(fù)工程措施，構(gòu)建起植物豐富、自然協(xié)調(diào)、穩(wěn)定健康的山體生態(tài)系統(tǒng)，完全改變了原礦區(qū)堆渣遍地的歷史面貌，使治理區(qū)域整體恢復(fù)了生態(tài)屏障、水土保持、防風(fēng)固沙、生物多樣性保護(hù)的生態(tài)服務(wù)功能，為京津冀地區(qū)的類似礦山修復(fù)起到了示范作用，具有良好社會(huì)效益與環(huán)境效益。同時(shí)，本項(xiàng)目實(shí)施后能新增成規(guī)模平整土地125 畝，新增林地288 畝，開發(fā)利用廢棄砂石資源近200萬m3，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。

5 結(jié)論

通過深入調(diào)研滿城饅頭山治理礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境特點(diǎn)，充分結(jié)合當(dāng)?shù)卣脑V求，開拓創(chuàng)新項(xiàng)目實(shí)施模式，構(gòu)建礦山治理技術(shù)體系，落實(shí)踐行“因地制宜、一礦一策”的生態(tài)修復(fù)理念，綜合運(yùn)用危巖排查清理、山體整形美化，采用擋墻護(hù)坡、掛網(wǎng)噴播、綠植栽培、邊坡V型槽、覆土綠化等多種技術(shù)措施，全面消除了治理區(qū)域內(nèi)的地災(zāi)隱患，使之最大限度地回歸原有自然狀態(tài)并營造生態(tài)景觀效果。而且，在項(xiàng)目設(shè)計(jì)與實(shí)施過程中，充分考慮并盤活原礦山跡地所壓占的土地資源與廢棄石料資源，創(chuàng)造出新的增長點(diǎn)與盈利點(diǎn)，產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)效益，為該地區(qū)乃至我國類似礦山的生態(tài)修復(fù)提供了參考。