一種用于礦山邊坡生態(tài)修復(fù)的石籠設(shè)計(jì)方法

楊 浩

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心湖南總隊(duì)，湖南 株洲 412011）

目前我國生態(tài)文明建設(shè)已上升為國家戰(zhàn)略[1]，國家先后提出了廢棄礦山生態(tài)修復(fù)、綠色礦山建設(shè)等發(fā)展理念。礦產(chǎn)資源為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會進(jìn)步提供了重要保障，但礦產(chǎn)資源的開采，特別是露天礦山的開采，引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題卻制約了生態(tài)文明發(fā)展。習(xí)近平總書記提出“綠水青山就是金山銀山”理念以來，礦山生態(tài)修復(fù)逐步轉(zhuǎn)變?yōu)椤白審U棄礦山變成綠水青山，讓綠水青山轉(zhuǎn)換為金山銀山”的理念發(fā)展[2]。

露天礦山邊坡生態(tài)修復(fù)在生態(tài)文明建設(shè)中具有重要地位。這些礦山邊坡進(jìn)行生態(tài)修復(fù)后，首先消除了視覺污染，更重要的是能防止水土流失，減少地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生頻率，釋放氧氣，增加環(huán)境中負(fù)氧離子數(shù)量等作用。

相比于國際上礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，無論是礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)的起步、進(jìn)程、發(fā)展階段和實(shí)施情況都有不小差距。國內(nèi)的礦山邊坡生態(tài)修復(fù)如今主要停留在力保安全，盡最大努力保障礦工生命財(cái)產(chǎn)安全和礦業(yè)活動的正常運(yùn)行。在現(xiàn)階段的礦山邊坡生態(tài)修復(fù)研究中，多是以工程地質(zhì)或地質(zhì)災(zāi)害為研究對象，主要保護(hù)與治理和礦山開采有關(guān)、與周邊人民生產(chǎn)生活相關(guān)的項(xiàng)目，而區(qū)域生態(tài)環(huán)境、水土流失及土地貧瘠化等保護(hù)和治理都還是處于剛起步階段，甚至在有些地區(qū)都沒有這些危害的保護(hù)和治理措施。國際上的礦業(yè)發(fā)達(dá)國家，如美國、加拿大、澳大利亞、德國等，早在20世紀(jì)70年代就開展了礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)的研究工作，均實(shí)行了比較嚴(yán)格的礦山高陡邊坡生態(tài)修復(fù)措施和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3]。而我國對于露天礦山邊坡生態(tài)修復(fù)研究還處于探索階段，沒有可參考的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和成熟的生態(tài)修復(fù)體系[4]。

國內(nèi)許多邊坡、河道、城市建設(shè)中，在礦山、排土場、道路兩側(cè)等處生態(tài)修復(fù)時(shí)，為限制土體活動，常利用石籠作為圍擋墻使用[4-9]。傳統(tǒng)的石籠所需的充填用石料量很大，需要從礦山外運(yùn)進(jìn)與石籠相匹配的石料，進(jìn)而導(dǎo)致充填石原料的購買費(fèi)用和運(yùn)輸費(fèi)用的成本高，如若不填充足量的石料，則會影響邊坡土體穩(wěn)定性，也影響礦山生態(tài)修復(fù)的美觀性。另外，傳統(tǒng)石籠不適用于填入礦山荒廢的比較小的邊角石料，不能充分利用礦山的土石資源條件，造成了資源的浪費(fèi)。

基于上述問題，構(gòu)思一種修復(fù)成本低、可充分利用礦山土石資源、節(jié)約原料、過濾泥污水、避免造成資源浪費(fèi)的用于礦山邊坡生態(tài)修復(fù)的石籠。現(xiàn)將一種用于礦山邊坡生態(tài)修復(fù)的石籠設(shè)計(jì)方法與各位同仁分享交流。

1 石籠設(shè)計(jì)構(gòu)思介紹

一種用于礦山邊坡生態(tài)修復(fù)的石籠，包括由多根鋼條和設(shè)置于鋼條之間的鋼絲網(wǎng)圍成的立體石籠網(wǎng)箱，所述石籠網(wǎng)箱包括箱體和設(shè)于箱體的頂部的網(wǎng)蓋，所述網(wǎng)蓋與箱體可拆卸連接；所述石籠網(wǎng)箱為梯形體，所述石籠網(wǎng)箱的橫截面為直角梯形，所述石籠網(wǎng)箱的最高側(cè)的高度為0.6～1m，所述石籠網(wǎng)箱的最低側(cè)的高度是石籠網(wǎng)箱的最高側(cè)的高度的1/2；所述石籠網(wǎng)箱的鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔為六邊形，所述石籠網(wǎng)箱的鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔的大小為3cm×3cm[10]。

進(jìn)一步的，所述網(wǎng)蓋與箱體之間設(shè)有絞合鋼絲，所述絞合鋼絲的直徑為2.0～2.5mm。

進(jìn)一步的，所述石籠網(wǎng)箱的鋼絲網(wǎng)的材質(zhì)為包覆有PVC 的低碳熱鍍鋅鋼絲或包覆有PVC 的鋁鋅混合稀土合金鍍層鋼絲或經(jīng)高抗腐處理后的同質(zhì)鋼絲中的任意一種。

進(jìn)一步的，所述石籠網(wǎng)箱的鋼絲網(wǎng)的鋼絲直徑為2.5～3.0mm，所述石籠網(wǎng)箱的鋼條的直徑為3.5～4.0mm。

進(jìn)一步的，所述箱體的最高側(cè)背離箱體的最低側(cè)的一面設(shè)有完全覆蓋箱體的最高側(cè)的濾水層。

進(jìn)一步的，所述濾水層為具有濾土排水功能的土工布，所述土工布的厚度為1.0～6.0mm。

2 石籠設(shè)計(jì)圖展示

為了將石籠設(shè)計(jì)方法更簡潔、直觀向各位讀者展示出來，筆者將設(shè)計(jì)構(gòu)思形成設(shè)計(jì)圖，參見圖1、圖2和圖3。圖1為本設(shè)計(jì)石籠的網(wǎng)蓋打開時(shí)的立體結(jié)構(gòu)圖；圖2為本設(shè)計(jì)石籠的左視圖結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本設(shè)計(jì)石籠的組合結(jié)構(gòu)示意圖；其中：1.箱體；2.網(wǎng)蓋；3.絞合鋼絲；4.濾水層。

一種用于礦山邊坡生態(tài)修復(fù)的石籠，包括由多根鋼條和設(shè)置于鋼條之間的鋼絲網(wǎng)圍成的立體石籠網(wǎng)箱，石籠網(wǎng)箱包括箱體1和設(shè)于箱體1的頂部的網(wǎng)蓋2，網(wǎng)蓋2 與箱體1 之間設(shè)有絞合鋼絲3；石籠網(wǎng)箱為梯形體，石籠網(wǎng)箱的橫截面為直角梯形，石籠網(wǎng)箱的最低側(cè)的高度是石籠網(wǎng)箱的最高側(cè)的高度的1/2；石籠網(wǎng)箱的鋼絲網(wǎng)的網(wǎng)孔為六邊形。石籠網(wǎng)箱的最高側(cè)的高度為0.6m，最低側(cè)的高度為0.3m，長度為0.6～1.5m，寬度為0.6m[10]。

由于渾濁的泥污水會從石籠網(wǎng)箱的最高側(cè)沿著箱體的網(wǎng)孔縫隙滲出，自然匯集至排水溝，流經(jīng)之處水體發(fā)黃，常常造成礦區(qū)水環(huán)境污染，所以設(shè)計(jì)在箱體1的最高側(cè)背離箱體1的最低側(cè)的一面設(shè)有完全覆蓋箱體1 的最高側(cè)的濾水層4，濾水層4 為具有濾土排水功能的土工布，土工布與石籠網(wǎng)箱既可通過鋼絲絞合連接，也可通過粘接的方式連接。

3 使用原理介紹

為使進(jìn)一步說明本礦山邊坡生態(tài)修復(fù)的石籠設(shè)計(jì)目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)，下面結(jié)合實(shí)施例做詳細(xì)說明。

實(shí)例中的石籠網(wǎng)箱的鋼絲網(wǎng)采用機(jī)械絞合的方式編織而成，在制作石籠網(wǎng)箱時(shí)便將濾水層4通過粘接的方式或鋼絲絞合的方式與石籠網(wǎng)箱相連，向石籠網(wǎng)箱的箱體1內(nèi)充填塊石之前，可根據(jù)礦山本地的現(xiàn)場石材選定，可選用礦山內(nèi)堅(jiān)固密實(shí)、耐風(fēng)化的石料或鵝卵石（石籠填料也可利用礦山硬質(zhì)礦石原料、碎石或選礦后廢棄硬質(zhì)石料），80%的石料的粒徑需大于網(wǎng)孔大小，主料塊石的規(guī)格為10～35cm為主，輔助填塞堅(jiān)實(shí)的碎石或小石，其規(guī)格在5～20cm；填料施工時(shí)不得一次填埋，每組石籠網(wǎng)箱須同時(shí)均勻投料，每個(gè)石籠網(wǎng)箱分4次投料，以保證石籠網(wǎng)箱的形狀完整，完成后須塞填空隙，以求密實(shí)；對于石籠網(wǎng)箱的外部裸露部位，每1/3處需向內(nèi)八字方向拉筋，每平方米向內(nèi)平均拉筋4處，以正反八字形設(shè)置；填充完成之后，用絞合鋼絲3將網(wǎng)蓋2 與箱體1 綁好，綁絞合鋼絲3 時(shí)從下向上呈螺旋狀穿孔絞繞，封口邊連接閉合后，箱體1四周的框線按不小于15cm 的間距再次進(jìn)行綁扎，橫豎線條基本一致，使所有石籠網(wǎng)箱連成一排整體，對填土進(jìn)行圍擋[10]。

4 結(jié)語

與傳統(tǒng)石籠技術(shù)相比，筆者設(shè)計(jì)的一種用于礦山邊坡生態(tài)修復(fù)的石籠有益效果是：在保障“礦山地質(zhì)環(huán)境驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)”中最低要求0.6m 的硬性要求下，可根據(jù)礦山土石資源條件靈活選擇石籠網(wǎng)箱的高度，避免在礦山邊坡生態(tài)修復(fù)中浪費(fèi)原材料，預(yù)計(jì)可節(jié)約充填材料73%，節(jié)約金屬網(wǎng)面材料54.83%；本設(shè)計(jì)方法的石籠網(wǎng)箱網(wǎng)孔空隙小，使體積較小的礦石料和選礦廢棄石料不會沿著石籠網(wǎng)箱網(wǎng)孔掉出，能保障所有廢棄礦山土石體的綜合利用，避免造成資源浪費(fèi)的問題，資源綜合利用率預(yù)計(jì)可增加約5%；同時(shí)，可將從種植區(qū)流向石籠網(wǎng)箱的泥污水過濾掉，阻止泥水滲出，實(shí)現(xiàn)清水流出，以達(dá)到治理礦區(qū)地表徑流水水質(zhì)和美化礦區(qū)環(huán)境的作用。