泰安市山水林田湖草生態(tài)修復(fù)區(qū)廢棄露天礦山治理模式與技術(shù)體系研究

徐飛，焦玉國，唐麗偉，程鳳，王玲，趙瑋，魏凱，尹衍鵬

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)大隊(duì)，山東省地礦局山水林田湖草重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，山東 泰安 271000)

0 引言

礦山開采業(yè)是我國的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，在我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展中具有重要作用和地位，對(duì)國民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和人民生活意義重大[1-3]。自改革開放以來，我國國內(nèi)生產(chǎn)總值迅速增加，礦產(chǎn)資源開發(fā)力度不斷加強(qiáng)，開采范圍不斷擴(kuò)大；與此同時(shí)，開采活動(dòng)對(duì)礦區(qū)及周邊地區(qū)的環(huán)境產(chǎn)生了復(fù)雜多樣的負(fù)面影響，造成諸多不可逆的破壞問題[2]。其中露天礦山對(duì)區(qū)域土地與環(huán)境的破壞尤為嚴(yán)重，開采活動(dòng)使礦區(qū)地形地貌、生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等景觀要素受到劇烈擾動(dòng)，支離破碎的山體隨處可見，已經(jīng)成為土地、環(huán)境等方面繼續(xù)研究解決的焦點(diǎn)問題[3]。廢棄露天礦山生態(tài)系統(tǒng)是“山水林田湖草”這一生命共同體不可或缺的子系統(tǒng)，在實(shí)施山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程中扮演著重要的角色，在礦山環(huán)境問題日益突出、國家對(duì)礦山環(huán)境和土地規(guī)劃利用日益重視的今天，探索、歸納、總結(jié)、研究廢棄露天礦山治理模式和技術(shù)體系則尤為必要。

國外廢棄礦山治理修復(fù)研究始于20世紀(jì)初，對(duì)其再利用方向、治理模式等是熱門研究方向[4]，Poros M等針對(duì)波蘭Checiny-Kielce地區(qū)的露天廢棄礦山提出了地質(zhì)知識(shí)科普基地的廢棄礦山再利用模式[5]；Betrie GD等基于可能的邊界和地球化學(xué)物種形成模型對(duì)礦區(qū)金屬污染進(jìn)行評(píng)估，對(duì)礦山進(jìn)行恢復(fù)治理[6]；日本在公路沿線巖質(zhì)邊坡植被護(hù)坡研究方面處于國際領(lǐng)先地位，并將高分子穩(wěn)定劑廣泛應(yīng)用到了邊坡生態(tài)防護(hù)中[7-8]；加拿大總的要求是不能低于原有的生態(tài)水平，因地制宜的改造成公園、建成水庫或魚池[9-11]；歐美等發(fā)達(dá)國家，噴混植生技術(shù)是近年來應(yīng)用最為廣泛的邊坡生態(tài)重建技術(shù)[12]。國內(nèi)學(xué)者對(duì)于廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)治理技術(shù)模式方面也開展了一系列研究，高云峰等針對(duì)露天礦硬質(zhì)邊坡總結(jié)了以工程修復(fù)為主導(dǎo)的復(fù)綠技術(shù)和以生態(tài)修復(fù)為主導(dǎo)的復(fù)綠技術(shù)兩大類，共11種常用方法[13]；張進(jìn)德等[14]結(jié)合地形地貌、區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能等因素，劃定我國廢棄礦山生態(tài)修復(fù)區(qū)，提出了農(nóng)用地模式、建設(shè)用地模式、生態(tài)景觀模式、自然封育模式等幾種主要模式；還有學(xué)者以不同省市、地區(qū)為例[15-22]，總結(jié)出了適應(yīng)于不同地域的廢棄礦山治理模式及關(guān)鍵技術(shù)。綜合國內(nèi)外相關(guān)研究表明：廢棄露天礦山的治理模式及技術(shù)體系受地理位置、水文氣象、地形地貌、破壞程度等多因素的控制，治理對(duì)象具有廣泛性、特殊性[23]，不同區(qū)域的治理模式和技術(shù)體系各不相同，并不具有普遍適用性。

本文分析、診斷、識(shí)別了廢棄露天礦山修復(fù)目標(biāo)、存在問題及特征，基于泰安市山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點(diǎn)部署實(shí)施的廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，歸納總結(jié)出廢棄露天礦山治理模式、技術(shù)體系及典型修復(fù)方法，旨在為泰安市及北方類似地區(qū)生態(tài)修復(fù)工作提供借鑒參考。

1 廢棄露天礦山修復(fù)目標(biāo)、存在問題及特征

1.1 修復(fù)目標(biāo)

廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)其根本目的是將破壞的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行完善，提高生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，本文將廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)歸類為兩大目標(biāo)，即生態(tài)復(fù)綠及土地利用。

(1)生態(tài)復(fù)綠。通過植樹復(fù)綠，將廢棄露天礦山恢復(fù)為原有林地、草地是最基本的做法，可提高區(qū)域內(nèi)植被覆蓋率，完善生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，改善周邊居民的生活環(huán)境。

(2)土地利用。廢棄露天礦山土地再開發(fā)對(duì)于改善礦山環(huán)境、促進(jìn)礦區(qū)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型具有重大意義，也是挖掘存量土地資源的重要渠道之一，作為寶貴的后備土地資源，是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)用地、建設(shè)用地及生態(tài)用地最有利的補(bǔ)充[24]。

1.2 存在問題

(1)歷史遺留礦山存量大，面臨資金短缺瓶頸。自20世紀(jì)以來，礦產(chǎn)資源開發(fā)為全省乃至全國經(jīng)濟(jì)社會(huì)快速發(fā)展提供了重要的資源保障，同時(shí)也遺留了大量的礦山地質(zhì)環(huán)境歷史問題[25]，根據(jù)目前上級(jí)正在組織開展的歷史遺留礦山核查初步結(jié)果，泰安地區(qū)共有歷史遺留廢棄礦山圖斑600余處，大量的廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)給各級(jí)政府帶來了巨大的財(cái)政壓力，因此僅依靠財(cái)政投資開展工程治理和生態(tài)修復(fù)完不成繁重的工作任務(wù)，亟需社會(huì)力量的投入。

(2)治理模式及治理措施選擇不恰當(dāng)，達(dá)不到預(yù)期效果。在當(dāng)前環(huán)保督查任務(wù)重，工作量大，治理工期要求緊的情況下，設(shè)計(jì)人員來不及全面考察及調(diào)查治理區(qū)周邊的地形地貌、植被覆蓋等現(xiàn)狀條件，導(dǎo)致選取了不適當(dāng)?shù)闹卫砟Ｊ郊爸卫泶胧?，如盲目選擇飄臺(tái)法、掛網(wǎng)噴播、刻槽復(fù)綠等方法對(duì)高陡立面進(jìn)行治理，因雨水沖刷導(dǎo)致水土易流失，無法形成利于植被生長(zhǎng)發(fā)育的基質(zhì)層，植物成活率低，且飄臺(tái)、混凝土板等與崖面貼合不緊密，存在安全隱患，導(dǎo)致治理失敗，不合適的治理技術(shù)體系導(dǎo)致施工難度加大、變更頻繁，反而延長(zhǎng)工期。

1.3 廢棄露天礦山特征

(1)地質(zhì)災(zāi)害。廢棄露天礦山由于多年的粗放式開采，形成了高陡立面及大面積的開采平臺(tái)。形成的立面垂直近直立，高度可達(dá)幾十米、百余米，立面巖石松動(dòng)，且存在懸空危巖體，易發(fā)生崩塌，對(duì)于有軟弱夾層且結(jié)構(gòu)面外傾的易發(fā)生滑坡災(zāi)害；開采平臺(tái)大量堆積遺留的渣石料，易發(fā)生渣石流，對(duì)人民生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。

(2)水土流失。礦山開采已將地表土層剝離，且?guī)r面裂隙發(fā)育程度低或多為密閉裂隙，無法保留水分及土壤養(yǎng)分，降雨過后更是將不易存留的土壤沖刷，導(dǎo)致水土流失，達(dá)不到植被生長(zhǎng)的適宜環(huán)境。

(3)破壞地形地貌。原坡面植被已不復(fù)存在，廢棄地陡坎縱橫交錯(cuò)，地形起伏較大，山體地質(zhì)景觀、地形地貌景觀破壞嚴(yán)重，不僅造成視覺污染，也極大浪費(fèi)土地資源[26]。

2 研究方法

本文以泰安市山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工程試點(diǎn)(下稱“試點(diǎn)區(qū)”)部署實(shí)施的63個(gè)廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目為研究對(duì)象，以修復(fù)目標(biāo)及存在問題為導(dǎo)向，以廢棄露天礦山特征為基礎(chǔ)，通過案例分析、統(tǒng)計(jì)歸納的方法，總結(jié)梳理廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)的治理模式、技術(shù)體系及典型修復(fù)方法。

2.1 案例分析

選取典型項(xiàng)目、亮點(diǎn)工程進(jìn)行分析研究，實(shí)地查看修復(fù)治理情況，與項(xiàng)目參建單位的有關(guān)專家、基層工作人員、勘查設(shè)計(jì)施工人員進(jìn)行訪談，對(duì)治理設(shè)計(jì)中采取的治理措施所能達(dá)到的實(shí)施效果進(jìn)行驗(yàn)證，找出適應(yīng)于試點(diǎn)區(qū)的典型治理模式及典型修復(fù)方法，詳細(xì)了解項(xiàng)目實(shí)施前、中、后中遇到的問題、成果對(duì)比、效益分析，探討修復(fù)方法的優(yōu)缺點(diǎn)、實(shí)施步驟及適應(yīng)條件。

2.2 統(tǒng)計(jì)歸納

試點(diǎn)區(qū)包含63個(gè)廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目，收集所有項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、資金管理等工程資料，針對(duì)廢棄露天礦山特征，厘清廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)的治理思路，對(duì)每個(gè)項(xiàng)目的現(xiàn)狀、治理目標(biāo)、技術(shù)措施、治理成效、籌資方式、優(yōu)缺點(diǎn)等進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，對(duì)技術(shù)方法進(jìn)行分類梳理，歸納形成完整技術(shù)體系。

3 治理模式

本文歸納總結(jié)的廢棄露天礦山治理模式是基于為實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境治理，在項(xiàng)目實(shí)施之前為實(shí)現(xiàn)治理修復(fù)目標(biāo)或解決存在的問題而采取的一類治理形式。在實(shí)施礦山生態(tài)修復(fù)之前確定治理模式，有利于把控治理思路，可更好、更快地實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)。通過案例分析及統(tǒng)計(jì)歸納，最終梳理出3種治理模式，為實(shí)現(xiàn)生態(tài)復(fù)綠及土地利用目標(biāo)應(yīng)采用生態(tài)復(fù)綠模式及土地再利用模式，為解決資金短缺方面可多采用開發(fā)式治理模式(表1)。

表1 治理模式統(tǒng)計(jì)表

3.1 生態(tài)復(fù)綠模式

生態(tài)復(fù)綠模式是通過一系列的工程技術(shù)治理，以消除災(zāi)害隱患、視覺污染，達(dá)到場(chǎng)地復(fù)綠的一種方式。該模式適用于有充足的治理資金、工期要求較短，以達(dá)到生態(tài)復(fù)綠為主要目標(biāo)的情況。該模式主要分為隱患消除、場(chǎng)地整理、覆土綠化3個(gè)步驟。根據(jù)前期的場(chǎng)地調(diào)查分析，查明災(zāi)害隱患、損毀特征及植被類型，通過削坡降坡，危巖體清除、支擋防護(hù)、錨固護(hù)坡等措施消除安全隱患；通過削高填低、場(chǎng)區(qū)內(nèi)土石方調(diào)配、渣土回填等措施進(jìn)行場(chǎng)地整理；通過客土回填、固土排水、植草種樹、景觀塑造等措施進(jìn)行覆土綠化。從而將裸露山體恢復(fù)為林地、草地，達(dá)到復(fù)綠的效果。

生態(tài)復(fù)綠模式在大汶河下游及環(huán)東平湖舊縣片區(qū)孟樓礦區(qū)、北吉城地區(qū)等地點(diǎn)及試點(diǎn)區(qū)大部分項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用實(shí)施。實(shí)施后產(chǎn)生的社會(huì)效益、環(huán)境效益尤為突出，技術(shù)運(yùn)用成熟。該模式的優(yōu)點(diǎn)是具有普遍適用性，應(yīng)用范圍廣泛，方法組合多樣，技術(shù)最為成熟，工期短；缺點(diǎn)是人工修復(fù)痕跡明顯，對(duì)于破壞嚴(yán)重、有高陡立面的區(qū)域需要配合自然恢復(fù)才能與周邊環(huán)境融為一體。

3.2 土地再利用模式

土地再利用模式是將礦山地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾、規(guī)劃建設(shè)等項(xiàng)目相結(jié)合，改變?cè)傻V用地土地利用類型，恢復(fù)為新的土地利用類型的一種方式。該模式適用于土地利用現(xiàn)狀滿足規(guī)劃用地的情況。該模式分為礦山地質(zhì)環(huán)境治理和土地復(fù)墾或規(guī)劃建設(shè)兩步實(shí)施。實(shí)施前先確定好恢復(fù)后土地利用類型，然后在礦山地質(zhì)環(huán)境主管部門的主導(dǎo)下實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境治理項(xiàng)目，并為后續(xù)的土地利用目標(biāo)留好作業(yè)面，然后在土地復(fù)墾或規(guī)劃建設(shè)行政主管部門主導(dǎo)下進(jìn)行土地復(fù)墾利用或規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目，從而可達(dá)到土地再利用的目的。

土地再利用模式在試點(diǎn)區(qū)泰肥一級(jí)路、省道330泰安至肥城段山體修復(fù)工程中進(jìn)行了應(yīng)用，通過項(xiàng)目實(shí)施新增耕地19.07hm2，規(guī)劃建設(shè)建筑垃圾加工利用項(xiàng)目12hm2，既消除了礦山地質(zhì)環(huán)境問題，又產(chǎn)生了良好的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益。該模式的優(yōu)點(diǎn)是可為附近居民創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)，有效的解決人地矛盾；缺點(diǎn)是需要跨部門協(xié)同實(shí)施，實(shí)施難度大，工期長(zhǎng)。

3.3 開發(fā)式治理模式

開發(fā)式治理模式是將治理區(qū)內(nèi)的殘余資源進(jìn)行開發(fā)利用，產(chǎn)生的收益用于本地區(qū)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)的一種方式。該模式適用于無充足的資金，治理區(qū)內(nèi)的殘余資源量較為充足，可將收益資金轉(zhuǎn)化為工程治理費(fèi)用的情況。為進(jìn)一步加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理，2019年12月，自然資源部出臺(tái)了《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》，文件明確提出了在科學(xué)評(píng)估論證土石料利用方案和礦山生態(tài)修復(fù)方案的基礎(chǔ)上，可以對(duì)因削坡減荷、消除地質(zhì)災(zāi)害隱患等修復(fù)工程新產(chǎn)生的土石料及原地遺留的土石料，無償用于本修復(fù)工程；確有剩余的，可對(duì)外進(jìn)行銷售，由縣級(jí)人民政府納入公共資源交易平臺(tái)，銷售收益全部用于本地區(qū)生態(tài)修復(fù)，構(gòu)建了“政府為主導(dǎo)、企業(yè)為主體、社會(huì)組織和公眾共同參與的環(huán)境治理體系”的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理新模式，解決了礦山生態(tài)修復(fù)歷史欠賬多、現(xiàn)實(shí)矛盾多、投入不足等突出問題，為加快推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)提供了新思路。

開發(fā)式治理模式在試點(diǎn)區(qū)東平縣戴廟—銀山鎮(zhèn)片區(qū)廢棄礦山治理工程等多個(gè)項(xiàng)目中進(jìn)行了應(yīng)用，在實(shí)施過程中將場(chǎng)地內(nèi)孤丘、山梁、固體堆積物等殘留資源的價(jià)值轉(zhuǎn)換為資金，取得的收益全部用于本項(xiàng)目的生態(tài)修復(fù)中，運(yùn)作模式已趨于成熟，取得了成功的經(jīng)驗(yàn)。該模式的優(yōu)點(diǎn)是在政府引領(lǐng)、政策支持下，有利于多元投融資模式的形成，有力地解決資金投入短缺問題，是進(jìn)行經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境治理并重的治理方式[27]；缺點(diǎn)是實(shí)施過程中要涉及到國有資源處置，需要加強(qiáng)管控措施。

4 技術(shù)體系

4.1 廢棄露天礦山治理思路與方法

通過分析廢棄露天礦山特征可知，不管采用3種治理模式中的那種治理模式，為達(dá)到治理目標(biāo)，完成廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)，都要從消除隱患、水土保持、恢復(fù)生態(tài)3個(gè)方面入手。

(1)消除隱患。露天采石場(chǎng)由于上覆土地與植被資源的破壞而形成了裸露的巖石邊坡及大量的荒蕪?fù)恋豙28]。開采后高陡邊坡由于應(yīng)力重分布，導(dǎo)致頂部出現(xiàn)裂縫，有發(fā)生崩塌、滑坡的危險(xiǎn)；場(chǎng)內(nèi)堆積的廢石渣在強(qiáng)降雨情況下有發(fā)生渣石流的危險(xiǎn)，因此消除安全隱患是第一目標(biāo)。針對(duì)這一方面可采取削坡降坡、攔擋支護(hù)、危石清理、錨固、護(hù)坡等措施。

(2)水土保持。土層厚度是植被生長(zhǎng)的必要條件，消除隱患后會(huì)形成不同坡度的立面、斜面和平面，對(duì)于小于30°的斜坡具備覆土的場(chǎng)地條件。根據(jù)種植的植被種類，覆土厚度一般為50～80cm，為了能夠保證植物的存活率，應(yīng)有水土保持措施。針對(duì)這一方面應(yīng)采取防止水土流失的措施。在斜坡坡腳及平臺(tái)邊緣應(yīng)修建擋土墻；對(duì)斜坡坡面較陡的應(yīng)進(jìn)行護(hù)坡；在立面、坡面頂部及場(chǎng)地周邊應(yīng)修建截排水溝，對(duì)于有深坑或水不宜排出的地段，應(yīng)修建蓄水池。

(3)恢復(fù)生態(tài)。廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)治理，無論是礦山復(fù)綠，還是復(fù)墾再利用，最終目的均為恢復(fù)生態(tài)。對(duì)于采取土地復(fù)墾項(xiàng)目的則恢復(fù)為農(nóng)業(yè)用地；對(duì)于規(guī)劃建設(shè)項(xiàng)目的則恢復(fù)為建設(shè)用地；對(duì)于礦山復(fù)綠的則應(yīng)采取撒播草種、植樹造林、補(bǔ)植養(yǎng)護(hù)等措施。

4.2 創(chuàng)新技術(shù)體系

已有文獻(xiàn)[29-30]將裸露邊坡植被恢復(fù)技術(shù)體系歸為給排水技術(shù)、固土技術(shù)、建植技術(shù)和養(yǎng)護(hù)技術(shù)四類。但廢棄露天礦山由于開采會(huì)形成高陡立面，且場(chǎng)地內(nèi)多有石渣堆積，存在地質(zhì)災(zāi)害隱患，必須優(yōu)先采取有效措施消除隱患，因此已有技術(shù)體系中缺少植被修復(fù)前的工藝步驟，且規(guī)范立足點(diǎn)面向整個(gè)北方地區(qū)或全國，區(qū)域內(nèi)適宜性不強(qiáng)。本文綜合考慮廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)的全部治理過程，包括前期消除地質(zhì)災(zāi)害隱患所采取的改造地形地貌的措施，以及安全防護(hù)及后續(xù)復(fù)綠措施，通過厘清的廢棄露天礦山治理的思路與方法，將治理技術(shù)分為地形重塑技術(shù)、固土技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)、集排水技術(shù)、復(fù)綠技術(shù)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)6大類，重新構(gòu)建了廢棄露天礦山治理技術(shù)體系框架(表2)。

表2 廢棄露天礦山治理技術(shù)體系框架

(1)地形重塑技術(shù)。該技術(shù)是綜合考慮現(xiàn)狀地形及后續(xù)生態(tài)恢復(fù)所需的地形條件，結(jié)合周邊地形對(duì)現(xiàn)狀地形進(jìn)行重塑，從而達(dá)到與周邊地形、地貌相協(xié)調(diào)，且能最大限度消除安全隱患、抑制水土流失，消除和緩解對(duì)植被恢復(fù)和土地再利用的災(zāi)害性限制因子[31]，滿足后續(xù)生態(tài)修復(fù)要求所部署的技術(shù)措施。它包括削坡降坡和場(chǎng)地平整2個(gè)分部工程。該技術(shù)在大汶河下游及環(huán)東平湖礦山生態(tài)修復(fù)工程中進(jìn)行了大面積的應(yīng)用。

(2)固土技術(shù)。該技術(shù)是將回填的客土固定在坡面之上，采取的措施防止坡面、場(chǎng)地徑流沖刷而導(dǎo)致的水土流失，以滿足植物生長(zhǎng)土壤條件。它包括支擋工程、護(hù)坡工程、客土回填3個(gè)分部工程。該技術(shù)在采用臺(tái)階式削坡降坡治理或土地再利用模式時(shí)會(huì)大規(guī)模使用，如在東平縣舊縣鄉(xiāng)片區(qū)狼窩山治理區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)工程中應(yīng)用較為典型。

(3)安全防護(hù)技術(shù)。該技術(shù)是將地形重塑實(shí)施后，以及原場(chǎng)地內(nèi)的危巖體、破土體進(jìn)行安全防護(hù)，已免造成人民生命財(cái)產(chǎn)損失的技術(shù)措施。它包括排險(xiǎn)和防護(hù)2個(gè)分部工程。該技術(shù)在肥城市關(guān)停礦山自行治理項(xiàng)目中應(yīng)用較為廣泛。

(4)集排水技術(shù)。該技術(shù)是通過預(yù)設(shè)的截排工程或集蓄工程，最大限度攔截和阻止降水形成的地表徑流進(jìn)入坡體范圍內(nèi)，或?qū)⒂晁A(yù)先集存起來，防治其入滲坡面以下，以免水土流失、破壞植被生境，并可達(dá)到“旱能澆”“澇能排”的目的。它包括截排水和集蓄水2個(gè)分部工程。該技術(shù)尤其在有較大斜坡或匯水面積較大的廢棄礦山中應(yīng)用廣泛，如在岱岳區(qū)山體修復(fù)工程道朗鎮(zhèn)魚池北山、文斌、相平和立東石料廠治理等4個(gè)片區(qū)進(jìn)行了廣泛應(yīng)用。

(5)復(fù)綠技術(shù)。該技術(shù)是在地形重塑的基礎(chǔ)上，結(jié)合不同地形坡度條件，綜合考慮區(qū)域內(nèi)自然氣候、周邊植被類型等環(huán)境因子，進(jìn)行基質(zhì)改良、物種選擇、布局配置、播種栽植等措施，使重建的植物群落持續(xù)地平衡和穩(wěn)定。它包括基質(zhì)配置、播種、栽植3個(gè)分部工程。該技術(shù)在寧陽縣鶴山鎮(zhèn)黃山及穗山建筑灰?guī)r礦礦山復(fù)綠項(xiàng)目中進(jìn)行了成熟的應(yīng)用。

(6)養(yǎng)護(hù)技術(shù)。該技術(shù)首先是在較短時(shí)間內(nèi)構(gòu)造一個(gè)適宜的恢復(fù)和提高土壤生產(chǎn)力的土壤剖面與土壤肥力條件[32]，并通過2～5年養(yǎng)護(hù)期，持續(xù)不斷的維持、改善、提高植物生長(zhǎng)條件，使植物達(dá)到一定的成活率。它包括光熱調(diào)控、水肥調(diào)控、種群調(diào)控、植物保護(hù)4個(gè)分部工程。對(duì)于所有采取植樹復(fù)綠的項(xiàng)目都應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，岱岳區(qū)廢棄礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目要求養(yǎng)護(hù)期為5年，植被成活率較高。

4.3 典型修復(fù)方法

本文針對(duì)廢棄露天礦山高陡立面、開采底面、開采深坑等典型現(xiàn)狀，通過不同技術(shù)組合，不同技術(shù)的適應(yīng)條件，歸納總結(jié)出試點(diǎn)區(qū)幾種典型修復(fù)方法。

(1)臺(tái)階式削坡降坡[33-34]。該方法適用于巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡，坡度范圍>45°的高陡立面。該方法在泰肥一級(jí)路、省道330泰安至肥城段山體修復(fù)工程中進(jìn)行了應(yīng)用。通過控制爆破、機(jī)械削坡等工程手段進(jìn)行降坡施工，巖質(zhì)邊坡高度超過15 m時(shí)分段設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階高度10～15 m，寬度4～8 m；土質(zhì)邊坡高度超過8 m時(shí)分段設(shè)置臺(tái)階，臺(tái)階高度5～8 m，寬度4～8 m。根據(jù)立面的高度可開鑿多級(jí)臺(tái)階，削坡后巖質(zhì)邊坡坡度宜小于70°，土質(zhì)邊坡坡度宜小于45°，削坡后進(jìn)行危巖體清除，消除安全隱患。另外，在破損山體臺(tái)階式治理過程中，一般在臺(tái)階邊緣修建擋土墻，以達(dá)到固土保水的目的，為了遮擋裸露巖面，在馬道上回填種植土后栽植耐旱、耐瘠、耐寒及樹冠稍大的本地樹種，同時(shí)栽植爬藤類植被，通過上爬下垂，達(dá)到立體綠化的目的，從而改善生態(tài)地質(zhì)環(huán)境，恢復(fù)生態(tài)功能，盡可能地消除平面、立面上視覺污染(圖1)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是施工方法成熟，工藝簡(jiǎn)單；缺點(diǎn)是對(duì)于高陡立面遮擋率不高，短時(shí)間內(nèi)效果不明顯。

1—喬木；2—爬藤植被；3—覆土；4—擋土墻；5—山體；6—示意線圖1 臺(tái)階式削坡降坡技術(shù)示意圖

(2)回填續(xù)坡。該方法適用于巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡，且有足夠?qū)挾鹊睦m(xù)坡場(chǎng)地，可以滿足回填續(xù)坡占地寬度的情況。該方法在東平縣舊縣鄉(xiāng)片區(qū)狼窩山治理區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)工程中進(jìn)行了成熟應(yīng)用。利用場(chǎng)區(qū)內(nèi)產(chǎn)生的大量廢棄土石料，充填到高陡的開采面坡腳處，按照設(shè)計(jì)坡度逐步向上，分層壓實(shí)，形成一個(gè)人工邊坡，之后在坡面上覆土植樹種草。坡腳前一般修筑擋土墻，防治水土的流失。該技術(shù)由于廢石骨料之間空隙往往過大，后期澆灌養(yǎng)護(hù)時(shí)，肥料和水分容易流失，因此分層壓實(shí)過程中，需要穿插著鋪設(shè)黏性土層作為防滲漏處理[13](圖2)。該方法的優(yōu)點(diǎn)是形成的綠化效果好，遮擋率高，與周邊地形地貌融合程度高；缺點(diǎn)是需要大量的渣土方量，如外購則成本較高。

(3)立體綠化修復(fù)技術(shù)。李守昌等[35]采用該技術(shù)進(jìn)行荒山或破損山體保護(hù)修復(fù)治理。該技術(shù)尚未進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用，還需深一步研究并優(yōu)化改進(jìn)。在山體表面覆土，所覆客土為改良土壤、改造土質(zhì)，從上至下依次分布混合層、草木灰層和改良種植層，覆蓋區(qū)利用次生黃土、生土或者客土墊地覆蓋；對(duì)改良、改造后的覆蓋區(qū)按每百平方米一個(gè)樣的標(biāo)準(zhǔn)間隔取樣，對(duì)每個(gè)取樣物標(biāo)識(shí)并標(biāo)明酸堿性，選擇合理的土壤調(diào)理劑對(duì)該區(qū)域進(jìn)行播撒和翻作，以適應(yīng)植被生長(zhǎng)；其次在覆蓋區(qū)撒播黑麥草、狗牙根、高羊茅、紫羊茅等草種，防止水土流失，增加土壤的水資源涵養(yǎng)能力，草種用量每公頃37.5～75 kg，合3.75～75 g/m2；進(jìn)一步種植連翹、金銀花、迎春等灌木，初步形成生態(tài)系統(tǒng)，錨點(diǎn)坑徑20～50 cm，坑深35～50 cm，縱向、相鄰植株株行距為1.0～1.5 m，橫向相鄰植株行距為1.0～1.2 m；最后種植松樹、側(cè)柏、槐樹等喬木，形成生態(tài)系統(tǒng)，錨點(diǎn)坑徑50～80 cm，坑深50～80 cm，縱向、相鄰植株株行距為2～3 m，橫向相鄰植株行距為2～2.5 m(圖3、圖4)。

1—喬木；2—爬藤植被；3—覆土；4—回填續(xù)坡；5—擋土墻；6—山體圖2 研究區(qū)內(nèi)采煤沉陷區(qū)及工業(yè)廣場(chǎng)(含煤矸石場(chǎng))圖

圖3 立體綠化修復(fù)技術(shù)流程圖

該技術(shù)適用于巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡，坡度范圍<30°；優(yōu)點(diǎn)是增加了土壤中的各類營養(yǎng)物質(zhì)，長(zhǎng)期強(qiáng)化了土壤基質(zhì)的性狀，營造了適合植物生長(zhǎng)的自然環(huán)境條件，以較低的成本達(dá)到植物生長(zhǎng)的必要條件；缺點(diǎn)是施工工序較多，需加強(qiáng)施工關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的管理，技術(shù)要求較高。

1—喬木；2—灌木；3—草種；4—覆蓋區(qū)；5—荒山或破損山體圖4 立體綠化修復(fù)技術(shù)示意圖

(4)魚鱗坑。該方法適用于巖質(zhì)或土質(zhì)邊坡，坡度范圍15°～45°。該方法在東平縣G105國道東部廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境治理進(jìn)行了大規(guī)模應(yīng)用。在坡面上尋找或開鑿出適宜的凹坑或有小平臺(tái)的空間，在其外邊緣通過壘砌塊石或修筑土埂形成月牙形圍堰，以此在坡面上形成魚鱗狀的種植穴，呈品字形排列，在穴內(nèi)回填客土栽植喬木和藤本植物或經(jīng)濟(jì)類林木，能有效防止雨水沖刷，蓄水保墑，復(fù)綠坡面(圖5)。魚鱗坑的布置及規(guī)格根據(jù)當(dāng)?shù)亟涤炅?、地形、土質(zhì)和植樹造林要求而定。一般魚鱗坑間的水平距離(坑距)為1.5～3.0 m(約2倍坑的直徑)，上下兩排坑的斜坡距離(排距)為3～5 m。坑深度約0.6 m，土埂中間部位填高約0.2～0.3 m，內(nèi)坡1∶0.5，外坡1∶1，坑埂半圓內(nèi)徑約0.6～0.8 m。每坑內(nèi)栽植1棵樹。該方法的優(yōu)點(diǎn)是在有凹處、起伏的非高陡邊坡修筑，簡(jiǎn)單易行，具有保水抗旱的特點(diǎn)；缺點(diǎn)是在高陡坡、平滑的巖質(zhì)坡面不宜采用，綠化效果受坡面狀況影響較大[36]。

1—喬木；2—圍堰；3—回填土；4—山體自然坡面圖5 魚鱗坑技術(shù)示意圖

5 結(jié)論

(1)本文分析、診斷、識(shí)別了廢棄露天礦山修復(fù)目標(biāo)、存在問題及特征，基于試點(diǎn)區(qū)部署實(shí)施的廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)工程，歸納總結(jié)了常用的生態(tài)復(fù)綠模式、土地再利用模式、開發(fā)式治理模式3種治理模式。

(2)本文厘清了廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)的治理思路，從消除隱患、水土保持、恢復(fù)生態(tài)3個(gè)方面入手，歸納總結(jié)出地形重塑技術(shù)、固土技術(shù)、安全防護(hù)技術(shù)、集排水技術(shù)、復(fù)綠技術(shù)、養(yǎng)護(hù)技術(shù)六大類技術(shù)，構(gòu)建了廢棄露天礦山治理技術(shù)體系框架。

(3)本文針對(duì)廢棄露天礦山高陡立面、開采底面、開采深坑等典型現(xiàn)狀，通過不同技術(shù)組合，不同技術(shù)的適應(yīng)條件，歸納總結(jié)出試點(diǎn)區(qū)普遍適用的臺(tái)階式削坡降坡，回填續(xù)坡、立體綠化修復(fù)技術(shù)、魚鱗坑等4種典型修復(fù)方法。