何 輝，薛月園，張傳璽

(云南今禹生態(tài)工程咨詢有限公司，云南 昆明 650233)

礦山露天采場治理恢復的方法及重點

何 輝，薛月園，張傳璽

(云南今禹生態(tài)工程咨詢有限公司，云南 昆明 650233)

露天采場；治理恢復；方法；重點

礦山露天開采剝離了地表的植被、土壤和巖石，在地表形成了大面積的裸露地面，嚴重破壞了植被，若防護不當則很容易造成嚴重的水土流失，引發(fā)崩塌、滑坡等突發(fā)性地質災害。礦山露天采場的治理重點區(qū)域在不穩(wěn)定邊坡，主要內容包括邊坡穩(wěn)定性治理和植被恢復兩個方面：邊坡穩(wěn)定性治理主要采用工程措施來消除崩塌和落石，植被恢復則主要通過植物措施來固土、滯塵、涵養(yǎng)水源，控制水土流失。詳細闡述了治理恢復措施設計的重點和方法。

隨著工業(yè)化、現(xiàn)代化進程的不斷加快，我國已經(jīng)進入了資源消耗快速增長的階段。市場需求增加引起的礦業(yè)開發(fā)力度加大，對礦山生態(tài)環(huán)境的破壞愈來愈嚴重。加之我國財力有限，廢棄礦山較多，致使目前的礦山環(huán)境破壞速度遠遠超過了治理的速度。尤其是露天開采礦山的生態(tài)環(huán)境形勢嚴峻，恢復治理任務繁重，急需加大治理和整頓力度。

1 礦山露天采場的主要特點

礦山露天采場受采礦活動的劇烈影響，表土被剝離，地表形態(tài)被改變，原始地表喪失了原有的特性，并且還存在很多危害環(huán)境的極端理化性質。其主要特點有：表土層被破壞，土壤水分缺乏、有毒物質含量增大；土壤貧瘠，N、P、K和有機質含量極低，養(yǎng)分不平衡；限制植物生長的物質較多，如重金屬含量過高等；基質水分含量低，干旱現(xiàn)象普遍存在；有大量的裸露邊坡和地表，易發(fā)生滑坡、崩塌、泥石流等地質災害和嚴重的水土流失[1-4]。

2 露天礦山開采常見的地質環(huán)境問題及成因分析

(1)泥石流。礦山泥石流的形成與發(fā)生主要原因是在山區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中廢石棄土堆排不合理造成的，也可稱為礦渣型泥石流。礦山泥石流具有人為性、易發(fā)性、重發(fā)性、危害集中性、可控性等特點。

(2)滑坡、崩塌?；隆⒈浪顒邮窃趦?、外動力作用下，巖土體發(fā)生變形崩落的現(xiàn)象。開采終了邊坡穩(wěn)定性較差時，易形成礦山滑坡和崩塌?；潞捅浪Ｊ苓吰碌膸r石力學性質、地質構造、節(jié)理、滑動面、斷層的交錯情況、地下水位、降雨等因素的影響。

(3)水土流失。礦山長期裸露開采，導致礦區(qū)大面積地表植被遭破壞，采礦和剝離廢石棄土造成礦區(qū)地形變化，形成大量的裸露地表，在雨水沖刷及地表徑流的作用下，會造成嚴重的水土流失。

滑坡、崩塌及泥石流的治理主要依賴工程措施，而水土流失則需要將工程、植物措施結合起來進行綜合治理。

3 礦山露天采場治理恢復的方法和重點

礦山露天采場的治理重點區(qū)域在不穩(wěn)定邊坡，主要內容包括邊坡穩(wěn)定性治理和植被恢復兩個方面，邊坡穩(wěn)定性治理主要采用工程措施來消除崩塌和落石，植被恢復則是主要通過植物措施來固土、滯塵、涵養(yǎng)水源，控制水土流失。

3.1 礦山露天采場治理恢復措施設計的重點

(1)注重現(xiàn)場勘查。邊坡治理恢復措施設計的基礎是做好立地條件調查。通過到現(xiàn)場進行全面、認真的實地踏查，了解項目區(qū)所在地的氣候、水文、地質、植被、環(huán)境等自然條件并進行詳細分析；通過收集氣候氣象水文資料了解降水情況和植被生長狀況；通過坡面地質勘察確定坡面的穩(wěn)定性[5]。

(2)進行限制性因素分析。通過立地條件調查，進行限制性因子分析，篩選出邊坡治理恢復的限制性條件因子。生態(tài)系統(tǒng)被破壞之后，要進行恢復會遇到許多制約因子，如水分、土壤、溫度、光照等，在進行恢復時要找出限制恢復的關鍵因子，找準切入點。明確邊坡治理恢復的限制性因子，有利于恢復工程的設計，有利于技術手段的確定，縮短恢復所需的時間。邊坡治理恢復應在保證邊坡穩(wěn)定的基礎上，實現(xiàn)坡面植物的健康生長，營造邊坡生態(tài)系統(tǒng)。在工程實踐中，坡體穩(wěn)定性、土壤、水分等是常見的限制性因子，確認了限制性因子后，有針對性地通過工程、植物等技術措施，加以克服，突破該因子的限制性，實現(xiàn)邊坡治理恢復的目標[5]。

(3)把握措施設計的原則。安全穩(wěn)定是邊坡治理恢復措施設計必須遵循的首要原則。根據(jù)對邊坡現(xiàn)場勘察的結果，進行坡體穩(wěn)定性分析，對于穩(wěn)定性差的坡面，設計采取有效的工程防護措施進行穩(wěn)定加固；對于坡體自身穩(wěn)定的，避免由于坡面的防護工程施工再破壞其穩(wěn)定性。值得注意的是切忌過于強調安全而忽視生態(tài)效應，應結合坡面的立地條件，將植被防護與工程加固、防護有機結合，以建立既穩(wěn)定又有良好生態(tài)效應的坡面綜合防護體系[2-7]。

(4)坡面治理恢復措施的掌握和應用。熟悉掌握相關的邊坡綠化和生態(tài)防護技術，才能更好地把理論運用于實踐當中。不同的技術模式具有不同的適用條件，只有掌握各種邊坡治理恢復技術的特點和適用范圍，才能針對不同立地條件的坡面，因地制宜地選用不同技術模式或模式組合，科學合理地對坡面進行綠化和生態(tài)防護[5]。

(5)重視基質條件的創(chuàng)造。植被恢復依賴于一定的生態(tài)基質。生態(tài)基質一般由土壤、有機質、肥料、保水劑、穩(wěn)定劑、團粒劑、酸度調節(jié)劑等按一定的比例調配而成，其可提供植物生長所需的合理物質結構，長期提供植物生長所需的養(yǎng)分，長期保障植物生長的水分平衡，與植物共同作用防止坡面的分化剝落[2,5]。

(6)選擇合適的植物進行配置。露天礦山關停后，大多環(huán)境惡劣，坡面巖石裸露，干旱、缺水、土壤貧瘠，難以形成自然綠化，因此要選擇適合的植物進行綠化。通過對項目區(qū)及周邊的植物品種和群落組成進行調查，根據(jù)具體的立地條件，選擇抗逆性強、根系發(fā)達和生態(tài)適應性好的鄉(xiāng)土樹種，便于實現(xiàn)群落演替，且成活率高、養(yǎng)護成本低、穩(wěn)定性好。另外，所選植物品種要豐富，要具有良好的景觀效果，能與附近的植被和景觀協(xié)調，同時可適當選擇一些先鋒植物對坡面形成覆蓋，且為目標群落植物的生長提供養(yǎng)分。

將選好的礦山治理恢復所需的植物恰當配置，可以促進植物生長，縮短植物演替周期，增強植物恢復效果。植物的合理配置應做到：①冷季型和暖季型植物結合，以適應冬夏氣候；②豆科和非豆科植物結合，利用豆科根瘤菌固氮來改善基質營養(yǎng)狀況；③草本和木本結合，保障冬季不全枯萎；④喬、灌、草結合，實現(xiàn)立體多層次綠化；⑤深根系與淺根系植物結合；⑥植物選擇要具有多樣性；⑦外來種與鄉(xiāng)土種恰當組合；⑧注意不同植物間是否有化感作用[1,5-9]。

3.2 礦山露天采場治理恢復的方法

3.2.1 邊坡工程防護措施

工程措施的實施主要是為了保證邊坡的穩(wěn)定。礦山常見的邊坡穩(wěn)定防護工程包括砌石擋墻、現(xiàn)澆混凝土、抗滑樁、水泥砂漿噴錨、鐵絲石籠、落石防護等。

(1)砌石擋墻。根據(jù)防護強度不同分為干砌石、漿砌石擋墻，可以適用于不同坡度邊坡的坡腳防護，干砌石擋墻高度一般不超過2 m，漿砌石擋墻一般不超過5 m，超過時一般會分級或采取加筋等處理措施。

(2)現(xiàn)澆混凝土。施工方便，地形適應能力強，整體防護性好。對于坡比在1 ∶1～1 ∶0.5之間、高度小于3 m的坡面，用現(xiàn)澆混凝土或混凝土預制塊護坡；邊坡陡于1 ∶0.5的，可用鋼筋混凝土護坡。

(3)抗滑樁。根據(jù)抗滑體厚度、推力大小、防水要求和施工條件等，選用鋼樁、混凝土樁或鋼筋混凝土樁等?？够瑯稄慕Y構類型上分為單樁、排樁、有錨樁和預應力錨索樁等。一般用于存在一定不穩(wěn)定隱患的高陡邊坡。

(4)水泥砂漿噴錨。對裸露的石質坡面噴射水泥砂漿進行防護，對于坡度較陡或欠穩(wěn)定的邊坡通過打錨桿掛防護網(wǎng)，增強防護效果。水泥砂漿噴錨護坡可以提高高邊坡巖土的結構強度和抗變形剛度，增強邊坡的整體穩(wěn)定性，適用于易風化、裂隙和節(jié)理發(fā)育、坡面不平整的巖石邊坡，當用于軟巖坡面時應加鋼筋網(wǎng)。這種防護措施一般適用坡比緩于1 ∶0.5的坡面。

(5)鐵絲石籠。鐵絲石籠一般做成箱式網(wǎng)籠和墊式網(wǎng)籠。石籠經(jīng)石頭填充，構成具有柔性、透水性及整體性的結構，不但可以滿足一定的攔擋強度要求，而且具備一定土壤條件后可以恢復植被。石籠縫隙可以有效防止徑流對坡面的沖刷，攔截上游流失土壤，并過濾地表徑流。

(6)落石防護。常用的有防落石棚、擋墻加攔石柵、囊式柵欄、利用樹木做成的落石網(wǎng)、金屬網(wǎng)膜覆蓋等。這些措施具有足夠高的柔性和強度，能防治高能量崩塌落石危害，對原始地貌具有極強的適應性，可以在不做額外開挖的條件下進行設防施工，也可以多種形式布置在任何理想的位置，從而減小整體工程開挖量，不破壞原有坡體穩(wěn)定性和坡面植被[5-7]。

3.2.2 邊坡植物防護措施

露天開采常形成巖石裸露的陡坡，無法直接覆土進行植被恢復。我們經(jīng)常利用爬藤植物攀爬、匍匐、垂吊的特性，對開采坡面進行垂直綠化。爬山虎最初以莖卷須產(chǎn)生吸盤吸附巖體后又產(chǎn)生氣根扎入巖隙附著向上攀爬，最后以濃密的枝葉覆蓋坡面。選擇爬藤植物須注意植物性狀(如陽性、陰性、耐蔭性)、攀爬方式、適宜的高度等。

實踐中，我們也經(jīng)常設計采用爬山虎、葛藤、常春藤進行坡面綠化，但并未取得理想的效果，主要是礦山實際恢復中并未按設計要求進行栽植、撫育。若在邊坡綠化中增加資金投入，我們還可利用生態(tài)植被毯、巖面垂直綠化、生態(tài)灌漿、液力噴播等技術進行坡面綠化。北京門頭溝區(qū)龍鳳嶺廢棄采石場生態(tài)恢復治理示范工程采用生態(tài)植被毯、巖面垂直綠化、生態(tài)灌漿、液力噴播等技術組合模式，科學合理地解決了廢棄石場生態(tài)修復的問題[8]。

(1)生態(tài)植被毯。利用稻草、麥秸等植物原料生產(chǎn)而成，在載體層添加草種、保水劑、營養(yǎng)土等，適用于坡度小于1 ∶1.5的穩(wěn)定坡面。在草毯中加入肥料、保水劑等，為植物種子出苗、后期生長提供了良好的基礎條件。在人工養(yǎng)護有一定困難的廢棄礦區(qū)，生態(tài)植被毯的應用可以大大減少后期養(yǎng)護、管理的工作量。

(2)巖面垂直綠化。對坡度較陡，不適宜選擇其他綠化方式的裸露巖體，在巖體的坑洼部位、平臺及坡腳人工砌筑種植槽種植攀緣植物的容器苗，實現(xiàn)裸露巖面植被覆蓋。適用于土壤匱乏區(qū)域、坡度為75°以上的巖質開挖穩(wěn)定邊坡，且不受坡長限制。

(3)生態(tài)灌漿。對地表物質呈塊狀、空隙大、缺少植物生長物質基礎的區(qū)域，先將植被恢復基材、黏土、水根據(jù)一定的比例配置成漿狀，然后對表層的植物生長層進行灌漿，灌漿能起到穩(wěn)定坡面和防滲的作用，且給植物的生長提供了土壤和肥力條件，使植被恢復成為可能。

(4)液力噴播。利用高壓噴附設備將相關添加材料、植物種子，以水為介質，混合噴附到坡面形成植被層。適用于坡度緩于1 ∶2.0的穩(wěn)定坡面，坡度超過1 ∶1.25時應結合其他方法使用，坡長超過10 m需要進行分級處理。液力噴播造價低，形成植被覆蓋快、效果好，在礦山治理恢復中常與客土改良、無紡布覆蓋等技術相結合使用[5-12]。

4 結 語

礦山露天采場治理恢復是一項綜合性的系統(tǒng)工程，涉及學科面廣，技術方法較多。實際中經(jīng)常出現(xiàn)治理恢復工程設計不規(guī)范、布設措施不合理的情況，既浪費了資金又達不到預期的治理目標。因此，應加強礦山治理恢復的研究，措施設計時借鑒治理恢復效果較好工程的方法和經(jīng)驗，為礦山治理恢復提供技術保障。

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(責任編輯 孫占鋒)

S157.2

C

1000-0941(2015)02-0017-03

何輝(1987—)，男，甘肅會寧縣人，助理工程師，學士，主要從事水土保持方案編制、監(jiān)測和評估工作。

2014-10-20