礦山生態(tài)環(huán)境治理恢復(fù)研究
——以金華市某廢棄石料礦為例

周航彬, 劉國杰

(1.金華市自然資源和規(guī)劃局經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)分局，浙江 金華 321000 ； 2.浙江省地球物理地球化學(xué)勘查院，浙江 杭州 310000)

0 引言

工業(yè)的發(fā)展和城鎮(zhèn)化建設(shè)消耗了大量的礦產(chǎn)資源，由礦山開采所造成的自然生態(tài)系統(tǒng)破壞現(xiàn)象嚴(yán)重，水土流失、環(huán)境惡化等地質(zhì)災(zāi)害問題頻頻發(fā)生，經(jīng)濟增長與環(huán)境生態(tài)之間的矛盾日益突顯[1]。隨著經(jīng)濟生活水平的不斷提高，人們已經(jīng)廣泛認識到環(huán)境保護的重要性，所關(guān)注的焦點逐漸轉(zhuǎn)移到對居住環(huán)境的改善方面。因此，加強廢棄礦山生態(tài)環(huán)境治理恢復(fù)已成為當(dāng)前環(huán)保工作的重要任務(wù)。

浙江省金華市是山水資源較為豐富的城市，一段時期內(nèi)曾由于一味追求經(jīng)濟的發(fā)展忽視環(huán)境保護，無序的開山采礦以及市政建設(shè)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的很多自然山體受到了嚴(yán)重破壞，滑坡、崩塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害不斷發(fā)生，給人民群眾的生命財產(chǎn)安全帶來重大威脅。自浙江省“除險安居”三年行動部署開展以來，金華市委市政府始終貫徹“以人民為中心”的指導(dǎo)思想，大力推進廢棄礦山生態(tài)環(huán)境治理恢復(fù)工作，全市重要地質(zhì)災(zāi)害隱患點基本實現(xiàn)了“三年清零”，并經(jīng)植被恢復(fù)后創(chuàng)造了良好的生態(tài)環(huán)境。

根據(jù)金華市周邊山體破損的不同情況，本文以某廢棄石料礦生態(tài)環(huán)境治理恢復(fù)工程為例，對該礦的地質(zhì)災(zāi)害治理及植被恢復(fù)方案、工藝進行分析研究。

1 研究區(qū)概況

該廢棄石料礦位于浙江省東陽市境內(nèi),轄域坐標(biāo)為120°17′44″E～120°17′54″E,29°14′53″N～29°15′02″N，礦區(qū)地處浙東南隆起區(qū)(Ⅱ4)麗水-寧波隆起帶(Ⅲ8)之遂昌-龍泉隆斷束(Ⅳ8)，地勢西南和東北高。該石料礦于1979年建礦，經(jīng)過幾十年的開采，已累計開采石料520多萬t，為當(dāng)?shù)氐某鞘薪ㄔO(shè)作出了積極貢獻。為響應(yīng)政府礦業(yè)轉(zhuǎn)型升級與綠色發(fā)展的要求，該礦已于2018年9月關(guān)停，由政府出資數(shù)百萬元進行地質(zhì)災(zāi)害治理及植被恢復(fù)工作，計劃打造成市級礦山生態(tài)環(huán)境治理恢復(fù)綜合示范區(qū)。

本次研究所調(diào)查的廢棄礦位于海拔800 m以下的低山丘陵區(qū)，土壤類型以褐土為主，自然生長的植被類型中草本以狗尾草等為主，灌木以荊條等為主，喬木以臭椿等為主。研究區(qū)屬亞熱帶季候風(fēng)氣候，四季分明，年平均氣溫為17.9 ℃，無霜期為263 d，全區(qū)平均年降水量1 400 mm，全年平均日照時數(shù)2 062 h。

2 生態(tài)環(huán)境治理恢復(fù)

2.1 地質(zhì)災(zāi)害治理方案及工藝

該石料礦因采礦形成6處高陡邊坡、2處采坑及2處廢棄地，植被破壞面積約0.5 km2。殘留高陡邊坡總長450 m，高差26～109 m 不等，坡度30°～70°，順向坡、逆向坡均有，其中2處為基本穩(wěn)定狀態(tài)，其余4處邊坡屬潛在不穩(wěn)定。該石料礦區(qū)發(fā)育有3處滑坡、5處邊坡變形體：滑坡均為小型巖質(zhì)滑坡，以牽引式破壞為主；邊坡變形體以崩滑為主，單體規(guī)模不大，體積390～12 000 m3不等，總體積約2.6萬m3。

礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害治理工作是生態(tài)修復(fù)的前提，主要目的是消除地質(zhì)災(zāi)害隱患[2]，為下一步植物種植創(chuàng)造條件，主要包括坡面整理、采坑回填、修建擋土墻、修建截(排)水溝等。

(1)坡面整理。根據(jù)該石料礦區(qū)1∶500 地形圖，區(qū)域東南方為順層邊坡，其穩(wěn)定性較差，邊坡坡度普遍>40°，局部>60°，西南區(qū)域為斜交邊坡，除局部地段外，邊坡坡度一般<30°，穩(wěn)定性較好。中部及北部為開采后的平臺及低洼積水處，大部分坡度在0°～15°之間。按邊坡分級標(biāo)準(zhǔn)，坡度>55°即屬極陡坡，易產(chǎn)生滑坡、泥石流，是重點治理的對象。在實際中一般通過爆破、機械及人工等技術(shù)手段，清理坡面不穩(wěn)定的巖石、浮土，并適當(dāng)放緩坡度，但由于本次施工現(xiàn)場距離居民區(qū)較近，故未采用爆破法施工。通過機械配合人工，將原有坡面上部土石方挖除，并就近回填到坡腳，回填處適當(dāng)碾壓，如坡面較高，則采取分級放坡的方式，兩級坡面之間設(shè)平臺過渡，當(dāng)坡度降低到小于土壤及巖石的內(nèi)摩擦角后，則坡面處于物理穩(wěn)定狀態(tài)。最后需清理坡面殘留的碎石及浮土，即完成坡面整理工作。

(2)采坑回填。礦區(qū)采石形成的采坑主要位于底部，坑深30～100 m 不等。對于較小、較淺采坑，利用坡面挖除的土石方及外部工程棄土回填至設(shè)計標(biāo)高，對于較深采坑，予以保留用于匯水、蓄水。對于采礦形成的工礦廢棄地，整平區(qū)包括挖方整平區(qū)3 處、填方整平區(qū)3 處，土石方量918 680 m3。為保證排水，較大采坑內(nèi)分三級回填，相鄰不同高程的回填平臺之間按1∶2.4 坡度過渡。采坑經(jīng)整治后新增建設(shè)用地面積0.39 km2。

(3)擋土墻修筑。由于當(dāng)?shù)刂饕獮橹酗L(fēng)化巖和強風(fēng)化巖，即使經(jīng)過機械和人工整理坡面，在長時間風(fēng)化和雨水沖刷作用下，仍有可能造成崩塌、滑坡，為更好地防治地質(zhì)災(zāi)害，需要在山腳、山腰、山坡及平臺結(jié)合處修筑多處擋土墻。擋土墻做法主要有毛石擋土墻和植生袋腳墻兩種形式。毛石擋土墻設(shè)計h=1.8 m，d=0.8 m，利用本地自然石材及削坡產(chǎn)生的較大石塊砌筑，可節(jié)約成本。植生袋腳墻設(shè)計h=1.5 m，w=0.6 m，結(jié)構(gòu)自下而上為0.5 m塊石、1.5 m雙層植生袋、外罩格賓網(wǎng)，植生袋中成分為碎石、土壤、基質(zhì)及草、花、灌木等植物種子等。

(4)截(排)水溝修筑。對山體修復(fù)而言，怎樣解決排水問題是保證坡面及植物恢復(fù)長期穩(wěn)定的關(guān)鍵[3]。山體排水一般盡量利用現(xiàn)狀溝渠，無法利用時需增加修筑截(排)水溝，其中截水溝一般設(shè)置于坡頂距離上部邊線1～1.5 m 處，主要作用是截斷山頂來水，防止來水對坡面的大量沖刷，排水溝主要設(shè)置于坡面或坡腳，主要是對地表水進行匯集、排放。由于該礦區(qū)基礎(chǔ)條件較好，采石遺留的礦坑底層保水性好，除幾個回填坑外，其余礦坑已形成較深的積水塘。山體來水通過排水系統(tǒng)收集后集中匯入積水塘，在旱季可蓄水用于灌溉，雨季水量較大時，可通過現(xiàn)狀溝渠，橫穿第一大道排入該石料湖。

2.2 植被恢復(fù)方案及工藝

植被恢復(fù)方案既要強調(diào)在生態(tài)修復(fù)過程中不同植物種類、不同工程措施的科學(xué)合理配置，營造出穩(wěn)定的生態(tài)結(jié)構(gòu)，又要考慮通過植物布置與組合，營造出不同空間形態(tài)的最佳觀賞效果。植物選擇上，以適合金華氣候條件、生長迅速、耐瘠薄、對土壤有較強改良作用的植物為主。以更新演替能力強的植物為優(yōu)勢物種，通過物種的自由入侵及更新演替，以多樣性植物種類及喬、灌、草的合理結(jié)合搭建穩(wěn)定的植物景觀，與山體原有植物融為一體，形成地域景觀的連續(xù)和延伸。

破損山體植物恢復(fù)不同于普通公園，需要完成從荒廢期、雜草期到優(yōu)勢物種期的過渡工程，在完成地質(zhì)修復(fù)整理后，通過先鋒植物的種植，進一步改良土壤，改善生態(tài)環(huán)境，形成良好的基底，從而為后期建設(shè)創(chuàng)造良好的條件。因此，對于該石料礦而言，要在完成地質(zhì)災(zāi)害治理的基礎(chǔ)上，針對不同區(qū)域條件采用不同的修復(fù)措施，達到快速綠化的效果，針對緩坡、一般邊坡、峭壁、水體提出以下恢復(fù)工藝：

(1)緩坡種植。坡度≤16°的緩坡，主要指相對地勢平坦的跡地平臺區(qū)以及分級放坡形成的平臺，采用直接栽植法復(fù)綠。在土壤條件較好的區(qū)域，栽植自然更新能力強、耐瘠薄的鄉(xiāng)土植物形成植物群落。對于碎石較多的石質(zhì)邊坡區(qū)域，土壤瘠薄，水土流失嚴(yán)重，采用表層覆土結(jié)合燕窩復(fù)綠法，在場地內(nèi)覆蓋不同厚度的表土，栽植抗旱、耐瘠薄、自我更新能力強的植物，補植增綠，形成整體協(xié)調(diào)的自然形態(tài)山林。

(2)客土噴播。坡度>16°而<60°的較陡邊坡，因基本為風(fēng)化巖裸露，土層瘠薄，保水性差，采用客土噴播法結(jié)合保留現(xiàn)場已自然更新的少量喬木的方法復(fù)綠?？屯羾姴ナ且詧F粒劑使客土形成團粒化結(jié)構(gòu)，加筋纖維在其中起到類似植物根莖的網(wǎng)絡(luò)加筋作用，從而造就有一定厚度的具有耐雨水、風(fēng)侵蝕，牢固透氣，與自然表土相類似或更優(yōu)的多孔穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)。適用于碎石較多或坡度較大，質(zhì)地結(jié)構(gòu)相對不穩(wěn)定的區(qū)域。通過坡體整形、掛網(wǎng)、噴射基材、播草、養(yǎng)護的方式，實現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。

(3)種植藤蔓植物。該石料礦區(qū)坡度較高相對穩(wěn)定的巖石坡面，即峭壁區(qū)，一般坡度≥60°，有的峭壁雖裸露破損但形態(tài)優(yōu)美，可作為特色景觀保留，但其余破壞嚴(yán)重、不能造景的峭壁，由于不能直接栽種植物，可采用在頂部和底部覆土種植藤蔓類植物，利用藤蔓植物上爬下垂，逐漸達到坡面綠化的效果。

(4)種植水生植物。對于采礦形成的礦坑，由于長期排水不暢，形成長時間的積水塘，需對周邊場地進行整理，引導(dǎo)地面徑流，同時對水塘周邊適當(dāng)回填土壤，形成局部保水性良好的濕地，先期栽植耐水、生長迅速的水生植物，后期通過交通、休閑設(shè)施、亭廊等硬質(zhì)元素的建設(shè)營造濕地景觀。

2.3 地質(zhì)災(zāi)害治理與植被恢復(fù)相輔相成

本工程因地制宜，根據(jù)不同地形條件選用了多種生態(tài)修復(fù)技術(shù)，將治理工作分為地質(zhì)災(zāi)害治理與植被恢復(fù)兩個部分，相輔相成，和諧統(tǒng)一。邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到植物的成活，在易發(fā)生滑坡、坍塌等災(zāi)害的邊坡上，不論種植何種植物、采取何種修復(fù)方法都無法達到良好的生態(tài)演替效果。修復(fù)后植被的生長可加強地質(zhì)災(zāi)害治理的效果，植物根系生長有良好的固土作用，有利于降低巖石面的風(fēng)化和水蝕作用，植物生長茂盛，葉面覆蓋坡面，可降低巖面溫度，減小晝夜溫差，有利于防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。因此，在實際工程中要將地質(zhì)災(zāi)害治理與植被恢復(fù)放到同等重要的位置，植被修復(fù)前對邊坡穩(wěn)定性做嚴(yán)格、全面的安全評估，對于深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性問題先通過適當(dāng)?shù)墓こ檀胧┘右越鉀Q，在后期養(yǎng)護中，也要經(jīng)常觀測山體的異動，做到及時預(yù)警，及時處理。

3 總結(jié)

工程實施后，該廢棄石料礦的受損山體得到有效的修復(fù)，綠化覆蓋率由30%提升到90%以上，達到了原有設(shè)計目標(biāo)，為周邊生態(tài)區(qū)、工業(yè)園區(qū)、社區(qū)等創(chuàng)造了良好的生態(tài)環(huán)境，提升了該地區(qū)的整體形象，改善了區(qū)域的投資環(huán)境，產(chǎn)生了良好的生態(tài)、經(jīng)濟和社會效益。

也要充分認識到，環(huán)境的保護不應(yīng)局限于山體破壞后的修復(fù)，更應(yīng)通過制定嚴(yán)格的法律法規(guī)來構(gòu)建更加完善的政府監(jiān)管體系，最終實現(xiàn)資源開采與環(huán)境保護之間的協(xié)調(diào)發(fā)展[4]。