植生袋技術(shù)在強(qiáng)山礦礦山地質(zhì)環(huán)境治理中的應(yīng)用研究

［關(guān)鍵詞］礦山地質(zhì)，生態(tài)修復(fù)，植生袋復(fù)綠

我國采礦業(yè)在過去的幾十年里取得了非常大的成績，為我國的經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了突出的貢獻(xiàn)，但是伴隨采礦造成的地質(zhì)環(huán)境日益惡化問題十分突出。習(xí)近平總書記曾強(qiáng)調(diào)：“良好的生態(tài)環(huán)境是經(jīng)濟(jì)社會持續(xù)健康發(fā)展的重要基礎(chǔ)，要把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，把青山綠水就是金山銀山的理念印在腦子里，落實(shí)在行動上，統(tǒng)籌山水林田湖草系統(tǒng)治理，讓祖國大地不斷綠起來，美起來?！痹谪瀼亍熬G水青山就是金山銀山”的理念過程中，蕪湖市淘汰和關(guān)閉了所有的硫鐵礦、煤礦和絕大部分受資金、技術(shù)、設(shè)備等條件限制的小型礦山。這些礦山關(guān)閉之后存在水土流失、環(huán)境污染、滑坡等各種地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，地質(zhì)環(huán)境生態(tài)修復(fù)迫在眉睫[1]。

1. 礦山地質(zhì)環(huán)境治理概況

1.1項(xiàng)目概況

強(qiáng)山礦廢棄礦山位于繁昌縣新港鎮(zhèn)大磕山，原為山坡露天爆破開采，礦山政策性關(guān)停數(shù)年，開采礦種主要為建筑石料用灰?guī)r礦，停采后邊坡呈現(xiàn)高陡裸露巖面，節(jié)理裂隙發(fā)育，形成大面積的“白色污染”，對周邊環(huán)境造成嚴(yán)重影響。該廢棄礦山有一個開采宕口和一個露采邊坡。宕口南北向長約300 m，東西向?qū)捈s68 m；露采邊坡最大高差約67 m，邊坡角最長55°～75°。露采邊坡上部分布一個土質(zhì)滑坡隱患點(diǎn)?，F(xiàn)狀采場底盤、工業(yè)場地已經(jīng)平整并恢復(fù)為耕地并通過驗(yàn)收；邊坡南側(cè)約80m，已基本自然復(fù)綠。繁昌縣屬亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明。多年平均氣溫15.8℃，7、8月為高溫期，最熱月平均氣溫28.1℃，極端最高氣溫40.7℃（1961年7月23日），12月及翌年1月為低溫期，最冷月平均氣溫2.7℃，極端最低氣溫-13.8℃（1977年1月31日）。區(qū)內(nèi)氣候濕潤，雨量充沛，年降水量在1200～1500 mm之間，多年平均降水量為1340 mm。主要降水發(fā)生在每年3—9月，占全年總降水量的80%，6月降水量最大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在1957-2015年，1983年降水量2040.7 mm，1999 年降水量2050.3 mm，顯著偏大；而1978年降水量僅777 mm，顯著偏小。在短時間降水強(qiáng)度特征上，日降水量≥50mm的降水主要出現(xiàn)在3-11月，而以6-7月最多；日降水量≥100 mm的強(qiáng)降水主要發(fā)生在6-9月，亦以6-7月出現(xiàn)最多。區(qū)內(nèi)光、熱、水資源豐富，但災(zāi)害性天氣較為頻繁，每年６月下旬至8月上旬區(qū)內(nèi)常出現(xiàn)強(qiáng)對流暴雨天氣，而突發(fā)性滑坡災(zāi)害多發(fā)生在高強(qiáng)度、連續(xù)集中降水的時間段。暴雨是繁昌縣滑坡、泥石流的主要誘發(fā)因素之一[2]。

1.2礦山地形地貌

治理區(qū)位于沿江丘陵平原區(qū)，微地貌形態(tài)為高丘陵及山前斜地，區(qū)內(nèi)總體地勢特征是南東高、北西低。區(qū)內(nèi)地形起伏較大，分布標(biāo)高50.0～302.0 m，最高點(diǎn)位于治理工程區(qū)的南東側(cè)，標(biāo)高為302.0 m；最低點(diǎn)位于治理工程區(qū)北西側(cè)，標(biāo)高為50.0 m，相對高差252.0 m。根據(jù)工程治理區(qū)的地貌形態(tài)，結(jié)合海拔高度、切割深度等，將工程治理區(qū)及外圍區(qū)域劃分為高丘陵、山前斜地兩個微地貌類型。山前斜地分布于治理工程區(qū)外圍的北西側(cè)，地形微起伏，坡度較緩，一般為3°～8°，分布標(biāo)高50.0～82.0 m，組成巖性主要為第四系中更新統(tǒng)殘坡積含碎石粉質(zhì)黏土。高丘陵分布于治理工程區(qū)及外圍，丘頂多呈圓頂、平頂，地形坡度18°～33°，丘頂標(biāo)高235.0～317.04m，切割深度＜100m，組成巖性為主要為三疊系（下統(tǒng)南陵湖組灰?guī)r、大理巖）。

1.3礦山水文工程地質(zhì)條件

地下水類型主要有：（1）松散巖類孔隙水，水量極貧乏的孔隙含水巖組（單井涌水量小于10m3/d）分布于山前斜地，含水層由第四系中更新統(tǒng)殘坡積積物組成，含水層巖性為粉質(zhì)黏土碎石，富水性差，單井涌水量小于10 m3/d，溶解性總固體lt;0.3 g/L，水質(zhì)類型為HCO₃—Ca·Mg型。（2）碳酸鹽巖巖溶裂隙水，水量中等的碳酸鹽巖巖溶裂隙水含水巖組（單井涌水量100～500 m³/d），含水層巖性為三迭系下統(tǒng)南陵湖組下段（T₁n¹）大理巖，地下水主要賦存于溶蝕裂隙中，該巖組巖溶發(fā)育程度一般，主要發(fā)育溶蝕裂隙，部分段發(fā)育小溶孔、小溶洞，地下水富水性中等，單井涌水量一般在100～500 m³/d，地下水礦化度為0.1～0.3 g/l，水質(zhì)類型為HCO₃—CaO型。大氣降水是地下水主要補(bǔ)給來源。治理區(qū)水文地質(zhì)條件簡單，地下水類型為第四紀(jì)松散巖類孔隙水及巖溶裂隙水。前者為殘坡成因的粉質(zhì)粘土碎石，分布于丘陵坡體的表層，土體結(jié)構(gòu)松散，厚度小，含水量弱，基本不含水。三疊系下統(tǒng)南陵湖組下段（T₁n¹）大理巖，富水性中等。

根據(jù)《安徽省區(qū)域地質(zhì)志》及《1/20萬宣城幅、廣德幅區(qū)域地質(zhì)調(diào)查報(bào)告》，區(qū)域地層區(qū)劃屬華南地層大區(qū)揚(yáng)子地層區(qū)下?lián)P子地層分區(qū)蕪湖—安慶地層小區(qū)，治理區(qū)及附近出露主要為三疊系下統(tǒng)南陵湖組下段（T₁n¹）。下段（T₁n¹）：下部灰色薄層微晶灰?guī)r、生物碎屑灰?guī)r、礫屑灰?guī)r，底部黃綠、肉紅色瘤狀灰?guī)r夾薄層微晶灰?guī)r，厚56.99 m。上部淺灰—灰色薄—中薄層微晶灰?guī)r，底部為薄—中層白云質(zhì)微晶灰?guī)r，厚度大于37.36 m。治理工程區(qū)灰?guī)r已大理巖化，為白色大理巖。上段（T₁n²）：下部為灰色中層含砂屑微晶灰?guī)r，片—薄層蠕蟲狀微晶灰?guī)r，瘤狀灰?guī)r，泥晶灰?guī)r。底部礫屑灰?guī)r，厚67.32 m。中部淺灰—灰色片—薄層微晶灰?guī)r，蠕蟲狀灰?guī)r，頂部薄層泥晶灰?guī)r，厚154.36 m。上部淺灰色中—中厚層微晶灰?guī)r，含骨屑、砂屑亮晶灰?guī)r，粒屑亮晶灰?guī)r，薄—中薄層含骨屑微晶灰?guī)r，厚度65.11 m。產(chǎn)狀為73o∠41—45o。第四系地層分布于治理工程區(qū)及外圍，為第四系中更新統(tǒng)殘坡積（Q₂）含碎石粉質(zhì)黏土，棕紅色，碎石呈棱角狀，成分為灰?guī)r、大理巖，分選程度一般，大者為10～18 cm，一般為5～8 cm，小者為0.2～2 cm，充填物為粉質(zhì)黏土，結(jié)構(gòu)致密，厚1.0～3.5 m。

2. 礦山治理目的及設(shè)計(jì)方案

2.1礦山治理目的及坡面現(xiàn)狀

項(xiàng)目的總體治理目的是針對裸露邊坡進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)綠，通過坡面植被復(fù)綠（植生袋技術(shù)）等工程手段，恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境，消除交通干線沿線的視覺污染（圖1）。礦山露采邊坡最大高差約67 m，邊坡角55～75°，原有地形地貌景觀和植被環(huán)境遭到破壞，郁郁蔥蔥的青山變得滿目瘡痍，生態(tài)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，造成嚴(yán)重的水土流失及生態(tài)環(huán)境破壞，與周邊優(yōu)美的自然景觀形成了極大的反差。

2.2礦山治理設(shè)計(jì)方案

由于工程的主要目的是通過坡面復(fù)綠手段恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境，消除視覺污染，所以在設(shè)計(jì)方案中優(yōu)選了植生袋技術(shù)復(fù)綠[3]。在地形凹陷處，利用現(xiàn)有凹坑和微小平臺采用管狀植生袋技術(shù)復(fù)綠。管狀植生袋是由粗目纖維編織如無紡布等材料做成的可裝營養(yǎng)土的管狀袋子。管狀植生袋規(guī)格：φ70～90 mm，長300～2000 mm，袋內(nèi)裝耕植土、復(fù)合肥、草籽等混合材料。根據(jù)凹坑、微平臺外邊緣形狀，多為半圓形、長條形或波紋形[4]。采用錨釘固定管狀植生袋，錨釘宜采用Φ16 mm螺紋鋼，錨釘間距70 cm，有效錨固深度35cm，非錨固段長度15 cm。對于局部地段也可以采用漿砌塊石護(hù)砌加固措施；也可采取吊掛措施進(jìn)行放置[4]。邊坡局部形成的凹陷地塊，采用植生袋復(fù)綠技術(shù)復(fù)綠。

3. 治理效果、應(yīng)用要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

3.1治理效果

植生袋是在坡面復(fù)綠中的重要手段之一，主要有適合高陡坡面、施工重量輕、安裝方便等特點(diǎn)。植生袋安裝完成后，在經(jīng)過了春夏兩個季節(jié)的養(yǎng)護(hù)后我們發(fā)現(xiàn)坡面的復(fù)綠效果不佳，植生袋草籽發(fā)芽率不足百分之四十，部分植生袋已經(jīng)從坡面墜落（圖2），沒有達(dá)到預(yù)期效果。

3.2應(yīng)用要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)

按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行施工后，效果不佳，沒有達(dá)到預(yù)期效果，但是在整個植生袋地質(zhì)環(huán)境復(fù)綠過程中，我們經(jīng)過跟蹤檢測研究分析，得出了植生袋技術(shù)在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中的應(yīng)用要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)有以下幾點(diǎn)：

（1）植生袋設(shè)計(jì)直徑不宜過小，且設(shè)計(jì)布局要合理，在施工后應(yīng)加強(qiáng)對植生袋的養(yǎng)護(hù)管理，防止植生袋中土壤干燥結(jié)塊，導(dǎo)致種子不能發(fā)芽[5]；

（2）植生袋材料選擇：要選用透氣性和穿透性好的材料，讓種子萌芽后有足夠的空氣支持芽苗生長，且芽苗能穿透植生袋；

（3）植生袋土壤選擇：植生袋使用土壤為外購?fù)寥溃屯粒仨毥?jīng)過添加有機(jī)質(zhì)、緩釋肥等物質(zhì)發(fā)酵才可使用，也就是“養(yǎng)土”環(huán)節(jié)，經(jīng)過該環(huán)節(jié)，可以使植生袋中土壤的肥力能滿足種子后期生長要求；

（4）植生袋種子選擇：植生袋中選用的種子應(yīng)根據(jù)項(xiàng)目所在地的氣候、環(huán)境進(jìn)行選擇；

（5）植生袋安裝位置選擇：安裝位置布局要合理，根據(jù)植生袋技術(shù)的特性，在安裝布局時應(yīng)該是呈無序狀態(tài)，將植生袋安裝于坡面凹陷處、有裂隙處，或者按區(qū)域滿布，這樣既能保證植生袋不會墜落，又能保水保濕。

（6）植生袋形態(tài)選擇：根據(jù)項(xiàng)目的具體情況，可以改變植生袋的形態(tài)，如使用植生孔及植生槽等方法。

4 結(jié)論與對策

在礦山地質(zhì)環(huán)境治理中采用植生袋復(fù)綠技術(shù)時，在使用前要對地形、地貌、地質(zhì)條件、邊坡坡度以及植生袋參數(shù)等諸多因素進(jìn)行充分論證以及綜合考量，應(yīng)評估其使用后能達(dá)到什么樣的生態(tài)復(fù)綠效果[6]，在使用時應(yīng)注意上述植生袋技術(shù)的應(yīng)用要點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)，加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)管理。