皖南某石灰?guī)r礦廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)探討

許 峰，陳 銳，邵 蔚，姚慶健，莫福成

(中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心安徽總隊(duì)，安徽 合肥 230031)

皖南地區(qū)石灰?guī)r礦廢棄礦山分布較為廣泛，存在不同程度的地質(zhì)災(zāi)害隱患、地形地貌景觀破壞等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，引起了社會(huì)的廣泛關(guān)注。開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境治理，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，重塑礦山地質(zhì)環(huán)境，已經(jīng)成為新時(shí)代生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。因此，做好廢棄礦山生態(tài)修復(fù)治理工作已經(jīng)成為我國(guó)礦業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展的重中之重。

本次以皖南地區(qū)某石灰?guī)r礦廢棄礦山為研究對(duì)象，系統(tǒng)闡述了削坡降坡工程、綠化工程等重難點(diǎn)施工工序，重點(diǎn)探討綠化工作施工要點(diǎn)，通過(guò)成功實(shí)踐，總結(jié)出適宜皖南區(qū)域同類(lèi)型廢棄礦山生態(tài)修復(fù)的工程經(jīng)驗(yàn)，并將此進(jìn)行推廣應(yīng)用，取得了良好的效益。

1 廢棄礦山現(xiàn)狀

廢棄石灰?guī)r礦山治理區(qū)呈橢圓狀(圖1)，由于早期不規(guī)范開(kāi)采，現(xiàn)狀分為原開(kāi)采區(qū)域及壓占區(qū)域，開(kāi)采區(qū)域包括北東側(cè)臺(tái)階邊坡區(qū)、中部宕底區(qū)及西側(cè)高陡邊坡區(qū)(表1)。其中，北東側(cè)邊坡區(qū)開(kāi)采形成三級(jí)陡坎，均為高陡邊坡，坡高約20m，坡度近直立。西側(cè)高陡邊坡區(qū)為歷史開(kāi)采遺留的孤立型邊坡，坡高約25.0m，邊坡坡度近直立。兩區(qū)域邊坡表面掌子面由于巖溶、節(jié)理裂隙發(fā)育等因素，已存在多處危巖體，局部已經(jīng)發(fā)生垮塌變形，為地質(zhì)災(zāi)害隱患易發(fā)區(qū)域。中部宕底區(qū)地勢(shì)平坦，主要分布有2處降雨形成的水塘及5處堆石體，坡高均小于3m。壓占區(qū)域內(nèi)，生產(chǎn)、加工機(jī)械設(shè)備已拆除，目前僅剩2座原磅房，場(chǎng)地坑洼不平，平整度較差。綜述，廢棄石灰?guī)r礦山現(xiàn)狀主要存在地質(zhì)災(zāi)害隱患、地形地貌景觀破壞及土地挖損及占用等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，亟待生態(tài)修復(fù)。

圖1 廢棄礦山現(xiàn)狀

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀分區(qū)一覽表

2 治理方案

鑒于廢棄石灰?guī)r礦山現(xiàn)狀存在的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，本著“安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理”的原則，采用的施工工藝主要分為三個(gè)階段，第一階段為削坡降坡工程+坡面危巖清除，旨在消除地質(zhì)災(zāi)害隱患；第二階段為場(chǎng)地平整+綠化工程，主要解決地形地貌景觀破壞、土地挖損及占用等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題；第三階段為截排水工程+安全警示工程+養(yǎng)護(hù)工程，力求生態(tài)修復(fù)效果最大化。

通過(guò)三個(gè)階段生態(tài)修復(fù)工程的實(shí)施，在消除地質(zhì)災(zāi)害隱患的同時(shí)，達(dá)到提高場(chǎng)地植被覆蓋率，植被的成活率以及與周?chē)匀簧鷳B(tài)相協(xié)調(diào)等多方面要求[1]。

結(jié)合廢棄石灰?guī)r礦山現(xiàn)有地形地貌，采用淺孔爆破及機(jī)械破碎結(jié)合的方式對(duì)高陡邊坡進(jìn)行削坡降坡,對(duì)削坡降坡坡面危巖清除后進(jìn)行掛網(wǎng)噴播，宕底大地塊采取平整覆土植樹(shù)方法進(jìn)行復(fù)綠，以喬、灌、草地復(fù)墾復(fù)綠為目的，并以輔助工程措施保障治理效果。根據(jù)主要生態(tài)修復(fù)工藝，將治理區(qū)劃分為臺(tái)階邊坡區(qū)、宕底底盤(pán)區(qū)、修整邊坡區(qū)，具體治理措施見(jiàn)表2。

表2 生態(tài)復(fù)綠分區(qū)一覽表

2.1 削坡降坡工程

削坡降坡施工工藝涉及臺(tái)階邊坡區(qū)和西側(cè)高陡邊坡區(qū)修復(fù)，利用淺孔爆破+機(jī)械破碎結(jié)合方式進(jìn)行施工，對(duì)于坡體局部巖石裂縫裂隙發(fā)育切割較深，采用風(fēng)鎬挖鑿方法徹底清理[2]。治理過(guò)程分區(qū)域分臺(tái)段施工，自上而下進(jìn)行，清理危巖以機(jī)械清除為主，人工清除為輔。

經(jīng)過(guò)削坡降坡工程后，西側(cè)高陡邊坡區(qū)降至宕底同標(biāo)高，徹底清除地質(zhì)災(zāi)害隱患；臺(tái)階邊坡區(qū)邊坡治理后形成三級(jí)臺(tái)階，臺(tái)階標(biāo)高分別為+75m、+57m、+39m、+24m(宕底)，邊坡角度為55°，平臺(tái)寬度大于5m，保證了邊坡穩(wěn)定的同時(shí)，為第二階段綠化工程奠定了地形基礎(chǔ)。

2.2 綠化工程

綠化技術(shù)方案的設(shè)計(jì)遵循統(tǒng)籌兼顧、合理規(guī)劃、因地制宜的原則，融合了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)、人文環(huán)境，以體現(xiàn)生態(tài)、和諧、科學(xué)的設(shè)計(jì)理念[3]。充分利用了周邊的環(huán)境特點(diǎn)，樹(shù)種優(yōu)先選擇本地物種，將人工改造痕跡降到最低，達(dá)到人與自然的高度協(xié)調(diào)的目標(biāo)。創(chuàng)造良好的基礎(chǔ)條件，促進(jìn)植物群落從低級(jí)向高級(jí)發(fā)展，最終融入當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)和諧的系統(tǒng)中。

對(duì)比現(xiàn)有邊坡區(qū)域綠化重塑工程手段，掛網(wǎng)厚層基材噴播相較于植被混凝土噴播技術(shù)、孔(穴)式復(fù)綠技術(shù)，除適應(yīng)性更強(qiáng)外，工程費(fèi)用有明顯優(yōu)勢(shì)。相較于團(tuán)粒噴播技術(shù)，生態(tài)修復(fù)周期明顯縮短，相較于植生袋，除施工費(fèi)用外，掛網(wǎng)厚層基材噴播技術(shù)方法綠化效果更好。因此，對(duì)削坡降坡后的邊坡采取了掛網(wǎng)厚層基材噴播技術(shù)。據(jù)此對(duì)臺(tái)階邊坡區(qū)，宕底底盤(pán)區(qū)以及修整邊坡區(qū)的綠化工程采取了相應(yīng)的治理措施(表3)。

表3 分區(qū)綠化措施一覽表

(1)掛網(wǎng)噴播。

掛網(wǎng)厚層基材噴播是采用客土噴播機(jī)、空壓機(jī)等設(shè)備將植物纖維、適有機(jī)質(zhì)、粘合劑、含氮、磷、鉀的復(fù)合肥、保水劑等組成的植物生長(zhǎng)基質(zhì)均勻噴射到巖質(zhì)坡面上，形成有助于植物持續(xù)生長(zhǎng)的土壤結(jié)構(gòu)營(yíng)養(yǎng)層，總厚度約13cm。經(jīng)過(guò)水肥養(yǎng)護(hù)后植物種子發(fā)芽生長(zhǎng)、自然演替。在掛網(wǎng)厚層基材噴播后，可以提高植被覆蓋度，降低水土流失，增加土壤總孔隙度，提高了土壤養(yǎng)分含量與綜合肥力指數(shù)[4]，具體技術(shù)參數(shù)如下。

①主要材料參數(shù)：14#鍍鋅鐵絲網(wǎng)：網(wǎng)孔5cm×5cm，網(wǎng)寬200cm，“L”型錨釘：Φ6mm，L=150mm。②主要工藝：鐵絲網(wǎng)搭接：距離不小于10cm，梅花形布置。錨釘：每平方米不少于5個(gè)；噴播厚度：大于13cm。③主要工藝流程：坡面清理→掛網(wǎng)→錨固→噴播植生基質(zhì)→噴播種子→初期養(yǎng)護(hù)。

根據(jù)修復(fù)區(qū)的實(shí)際情況，為確保綠化質(zhì)量和效果，經(jīng)比選確定了噴播基材配比和噴播植物種子配比關(guān)系。單位面積噴播基材混合配比見(jiàn)表4。

表4 單位面積噴播基材混合配比

為達(dá)到巖質(zhì)邊坡快速?gòu)?fù)綠、修復(fù)生態(tài)系統(tǒng)和護(hù)坡的目的，同時(shí)克服暴雨沖刷造成植生基材流失以及后續(xù)可能造成的基材營(yíng)養(yǎng)不足，經(jīng)比選，本工程植物配比方案的噴播草花種子采取了禾本科:豆科:其他科=2:1:0.1的配比組合，其中禾本科選擇高羊茅:狗牙根:黑麥草=1:1:1；豆科選擇紫花苜蓿:豬屎豆:山毛豆=1:1:1；其他科選擇荷蘭菊:馬蘭:波斯菊=1:1:1，見(jiàn)表5。

表5 單位面積噴播植物種子配比

(2)植樹(shù)復(fù)綠。

臺(tái)階邊坡區(qū)平臺(tái)采用采用穴植灌、草木結(jié)合的方式進(jìn)行復(fù)綠，灌木樹(shù)種選擇紅葉石楠，設(shè)計(jì)灌木樹(shù)穴規(guī)格為長(zhǎng)*寬*深=0.5m*0.5m*0.5m，株距、行距均為2m，根據(jù)平臺(tái)面積進(jìn)行種植。

宕底底盤(pán)區(qū)與修整邊坡區(qū)復(fù)綠工作采用種植喬木、灌木、撒播草籽結(jié)合的方式進(jìn)行復(fù)綠。喬木樹(shù)種選擇刺槐(或青檀)，喬木胸徑選擇為4～5cm，灌木樹(shù)種選擇紅葉石楠，種苗可選擇2年苗，灌木冠高選擇為10～40cm。株距、行距均為3m，具體參數(shù)見(jiàn)表6。

表6 分區(qū)綠化措施技術(shù)參數(shù)表

種植時(shí)間通常以春、冬兩個(gè)季節(jié)最宜，盡量避免在旱季種植[7]。本工程苗木種植工作在10月份后進(jìn)行，種植時(shí)間適宜。種植時(shí)要進(jìn)行兩次回填客土，每次先用泥漿涂抹在最低層，等干了之后用稻田土或者壤土回填。種植過(guò)程需要注意樹(shù)苗根部的完整、培土過(guò)程要做出饅頭的形狀并覆蓋好樹(shù)枝、樹(shù)葉等物，并且還要保證水分的充足。

2.3 養(yǎng)護(hù)工程

為鞏固綠化工程的工作成果，應(yīng)加強(qiáng)后期養(yǎng)護(hù)工作，這是保障綠化工程植被成活率的關(guān)鍵。

(1)掛網(wǎng)噴播養(yǎng)護(hù)。施工后立即噴水，保持坡面濕潤(rùn)直至植被發(fā)芽，種子前期養(yǎng)護(hù)一般為45天，發(fā)芽期15天，濕潤(rùn)深度控制在2cm左右，幼苗期依據(jù)植物根系的發(fā)展逐漸加大5cm以上，前期養(yǎng)護(hù)每天2次，早晚各一次，避免在強(qiáng)光下噴水養(yǎng)護(hù)。植被基本長(zhǎng)成后，根據(jù)植被生長(zhǎng)情況，對(duì)灌草植被進(jìn)行人工調(diào)配，必要時(shí)進(jìn)行二次噴播，二次噴播總厚度不得小于10cm。

(2)植樹(shù)養(yǎng)護(hù)。幼苗生長(zhǎng)期間應(yīng)注意澆灌頻率，降雨期1次/5天，枯水期1～2次/1天，保持坡面基質(zhì)濕潤(rùn)，防止出現(xiàn)基質(zhì)缺水，幼苗枯死現(xiàn)象。做好病蟲(chóng)害防治，農(nóng)藥施用必須符合國(guó)家農(nóng)藥管理?xiàng)l例。后期維護(hù)時(shí)對(duì)植被稀疏及缺損區(qū)域，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)播、補(bǔ)苗，防止水土流失。

(3)養(yǎng)護(hù)水源。已配備澆灌設(shè)施，植被養(yǎng)護(hù)工程用水采用降雨雨水與周?chē)迪嘟Y(jié)合的方式進(jìn)行水分養(yǎng)護(hù)，周?chē)抵感迯?fù)區(qū)西北側(cè)地勢(shì)較低區(qū)域小型河流(宋沖河)作為供水水源地。

3 生態(tài)修復(fù)效果

通過(guò)削坡降坡工程、掛網(wǎng)噴播、植樹(shù)復(fù)綠工程及養(yǎng)護(hù)工程，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患的同時(shí)，提高了修復(fù)治理區(qū)內(nèi)的環(huán)境質(zhì)量，廢棄礦山巖質(zhì)邊坡已完全被植物覆蓋，具備喬、灌、草搭配的多層次結(jié)構(gòu)，宕底底盤(pán)區(qū)、修整邊坡區(qū)植被覆蓋率100%，植被生長(zhǎng)良好，成活率100%(圖2)，改善了治理區(qū)的視覺(jué)景觀。

圖2 生態(tài)修復(fù)工程綠化效果

通過(guò)系統(tǒng)總結(jié)，分析生態(tài)修復(fù)削坡降坡工程、掛網(wǎng)噴播基材混合配比、植物配比方案、噴播工藝等施工要點(diǎn)，將本石灰?guī)r礦廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)復(fù)制推廣至蕪湖某礦山，亦取得了良好的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境效益。

4 結(jié)論與探討

(1)通過(guò)對(duì)廢棄石灰?guī)r礦山采取削坡降坡工程、掛網(wǎng)噴播、植樹(shù)綠化工程以及養(yǎng)護(hù)工程，能有效解決石灰?guī)r礦廢棄礦山存在的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，尤其是采用了經(jīng)濟(jì)有效的綠化重塑技術(shù)，恢復(fù)植被，有效改善了治理區(qū)的生態(tài)環(huán)境。

(2)本石灰?guī)r礦廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工程技術(shù)的成功實(shí)施，為域內(nèi)礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目做出良好的示范、引領(lǐng)作用，并對(duì)皖南區(qū)域同類(lèi)型廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工作具有指導(dǎo)意義。

(3)該類(lèi)廢棄石灰?guī)r礦山生態(tài)修復(fù)措施，特別是綠化重塑工程，雖較于植被混凝土噴播技術(shù)、孔(穴)式復(fù)綠、團(tuán)粒噴播技術(shù)以及植生袋等綠化技術(shù)，綠化效果更好，生態(tài)修復(fù)周期明顯縮短，但綠化效果成型周期仍較慢，與養(yǎng)護(hù)工程投入息息相關(guān)，因此如何選擇草籽配比及植樹(shù)樹(shù)種規(guī)格，需繼續(xù)進(jìn)行工程實(shí)踐。