吳雯雯，王念鵬

(1.池州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 建筑與園林系，安徽 池州 247000；2.安徽省園景林業(yè)有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230000)

池州市貴池區(qū)濟(jì)公采石場礦山位于池州市西南方向直距35公里，行政隸屬于貴池區(qū)牌樓鎮(zhèn)濟(jì)公村。原礦山已于2016年3月整合關(guān)閉，礦山關(guān)閉前已形成露采場、工業(yè)場地、排土場、辦公區(qū)和礦區(qū)道路，礦山至今未進(jìn)行復(fù)綠。礦山開采之后成為廢棄礦山，大面積裸露的巖壁和采坑，容易遭受風(fēng)化侵蝕，帶來地質(zhì)災(zāi)害隱患。灰白的巖石造成了嚴(yán)重的視覺污染，影響周邊的生態(tài)景觀，同時(shí)導(dǎo)致了原有土地資源的嚴(yán)重浪費(fèi)。

1 礦山環(huán)境特征及礦山地質(zhì)環(huán)境問題

1.1 礦山環(huán)境特征

1.1.1 氣象與水文

復(fù)綠設(shè)計(jì)區(qū)域位于長江中下游，氣候溫和、陽光充足，屬于典型的亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候。歷史上該區(qū)域出現(xiàn)極端最高氣溫為40.6℃，極端最低氣溫為-15.6℃。設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)每年的5—8月為集中降雨期，降雨量占全年的60%～70%，12月到次年1月降雨量最少，占全年降雨量的2%～5%。設(shè)計(jì)區(qū)域內(nèi)季風(fēng)氣候明顯，春秋季多東南風(fēng)，夏季多南風(fēng)，冬季多北風(fēng)，風(fēng)速最大為24m/s[1]。每年7—9月為臺風(fēng)期，也成為該區(qū)域內(nèi)主要的災(zāi)害性天氣，臺風(fēng)伴隨強(qiáng)降雨帶來礦區(qū)地表崩塌和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患[2]。設(shè)計(jì)區(qū)域?qū)匍L江流域，地表水系較多，礦區(qū)周邊有0.07～0.3hm2面積不等的季節(jié)性水塘，干旱季節(jié)可能干涸，一般季節(jié)水深0.1～1.0m，用于本次復(fù)綠的植物的灌溉水源。

1.1.2 地貌與巖性

項(xiàng)目區(qū)山體呈西南方向布局，最低點(diǎn)位于礦山東側(cè)，內(nèi)部水庫標(biāo)高約+50m，最高點(diǎn)位于礦山北東端，標(biāo)高為+325m，兩點(diǎn)相對的高度差為+275m。礦區(qū)地形地貌分為高丘、低丘和谷地三種類型。高丘分布于礦區(qū)內(nèi)，丘頂標(biāo)高為+75m～+325m，丘頂渾圓，山體邊坡坡度20°～30°，地表植被主要是灌木和草本植物。低丘分布于項(xiàng)目區(qū)以南，丘頂渾圓，山體標(biāo)高+75m～+121m，地表植被主要是馬尾松和草本植物。谷地分布于項(xiàng)目區(qū)以西，標(biāo)高+55m～+84m，谷地縱向自然坡度小于10°。礦山山體巖性為碎石粉質(zhì)粘性土，碎石的含量在20%～30%范圍內(nèi)，厚度為0.3～0.5m，分布的地層主要為志留系中統(tǒng)、三疊系下統(tǒng)和龍山組、南陵湖組灰?guī)r(礦層)和第四系等。

1.1.3 土地利用現(xiàn)狀

根據(jù)全國第二次土地調(diào)查資料顯示，吳田鋪(H50 G 039053)的土地利用現(xiàn)狀圖中，損毀土地類型分為水田、旱地、灌木林地、其它林地和采礦用地五種類型，總損毀土地面積為6.97hm2。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)已損毀土地類型見下表1。

表1 項(xiàng)目區(qū)內(nèi)損毀土地類型情況表

1.2 存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問題

1.2.1 植被資源和地貌景觀的破壞導(dǎo)致了視覺污染

礦山在開采后，原有的山體植物群落遭到了嚴(yán)重破壞，地面變成了大面積裸露的巖壁和未被復(fù)墾的底盤，面積達(dá)到3.96hm2(如圖1所示)。大自然區(qū)域的原有的生態(tài)系統(tǒng)與功能退化，原本綠意悠悠、生機(jī)盎然的山體景觀失去了生態(tài)功能和美學(xué)價(jià)值。

圖1 項(xiàng)目區(qū)衛(wèi)星圖片

圖2 采場邊坡挖損土地

1.2.2 礦業(yè)活動(dòng)的挖損導(dǎo)致了土地資源浪費(fèi)

采礦過程中的穿孔爆破對原有地面的地質(zhì)結(jié)構(gòu)損壞較大，原有地形變成了露采場、工業(yè)場地、辦公區(qū)、排土場和礦區(qū)道路，總體土地投影面積為10.93hm2(如圖2所示)，該土地面積的淺層土壤和地表形態(tài)也遭到破壞，需要通過更換客土等措施優(yōu)化土壤資源，達(dá)到復(fù)綠培植的土壤要求。

1.2.3 地表結(jié)構(gòu)的損壞導(dǎo)致了地質(zhì)災(zāi)害的隱患

設(shè)計(jì)區(qū)內(nèi)共形成上下2個(gè)開采宕口(如圖3、圖4所示)。宕口的邊坡形狀近“一”字型，邊坡最大高差分別為36.5m和47.2m，邊坡坡度在40°～65°范圍內(nèi)，局部邊坡坡度近90°。宕口邊坡主要由弱風(fēng)化和中風(fēng)化灰?guī)r組成，局部邊坡巖體的完整性差，特別容易破碎，安全隱患較大。

圖3 下部宕口邊坡(節(jié)理裂隙較發(fā)育)

圖4 上部宕口邊坡

上部采場邊坡最大高差為36.5m，針對小于40m的高差，邊坡穩(wěn)定性可采用“查表法”。下部采場邊坡最大高差為47.2m，針對大于40m的高差，邊坡穩(wěn)定性采用“赤平極射投影法”進(jìn)行分析。上下宕口邊坡參數(shù)情況見表2。

表2 各段邊坡參數(shù)情況一覽表

上部宕口邊坡最大高差為36.5m，邊坡巖石種類為石灰?guī)r巖質(zhì)邊坡，巖石風(fēng)化程度處于微風(fēng)化至中等風(fēng)化。上部宕口分兩級臺階，根據(jù)節(jié)理發(fā)育進(jìn)行評估(如表3所示)。上部宕口分為沒有臺階部分和有兩級臺階部分。沒有臺階部分，邊坡高度在40m以內(nèi)，邊坡坡度在1:0.5～1:0.75(53°～63°)內(nèi)為穩(wěn)定；有臺階且高度在5m～20m范圍內(nèi)，邊坡坡度在1:0.3～1:0.5(63°～73°)內(nèi)為穩(wěn)定。通過綜合分析可見，上部宕口分兩級臺階部分邊坡基本穩(wěn)定，未分臺階部分高陡邊坡坡度在約50°屬于穩(wěn)定角度內(nèi)，上部宕口邊坡基本穩(wěn)定。

表3 巖質(zhì)邊坡坡度與高度參考數(shù)值表

下部宕口邊坡最大高差達(dá)47.2m，邊坡穩(wěn)定性采用“赤平極射投影法”分析。巖層產(chǎn)狀180°∠61°，現(xiàn)場調(diào)查測得一組節(jié)理240°∠50°，通過“理正巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性分析”中的赤平投影圖(如圖5所示)進(jìn)行分析。

圖5 赤平投影分析圖

上部宕口由于人為開采礦物過程中堆積了大量渣石、渣土，從而形成的掌子面坡度超過50°，上下落差大，無基質(zhì)，整個(gè)坡體面積巨大。因此，一定要做好削坡和坡腳防護(hù)工作。坡面防護(hù)等多管齊下的措施，除在坡腳放置鋼筋石籠，還需布設(shè)截排水渠等措施，增強(qiáng)疏水、導(dǎo)水性。下部宕口邊坡走向與節(jié)理走向斜交，發(fā)生地質(zhì)滑坡的可能性小。根據(jù)上述赤平投影圖分析結(jié)果，邊坡雖然目前基本穩(wěn)定，但由于該段邊坡部分高陡，有的邊坡坡度角達(dá)到近垂直的狀態(tài)，且沒有臺階進(jìn)行緩坡，所以綜合判定該段邊坡穩(wěn)定性一般。

2 復(fù)綠工程設(shè)計(jì)

2.1 總體思路

廢棄礦山地表面需要更換有利于植物生長的土壤，結(jié)合復(fù)綠技術(shù)，才能改善礦山破壞的生態(tài)環(huán)境和視覺景觀。復(fù)綠工程程序上包括三個(gè)步驟：一是改善坡面，通過修坡和固坡，為復(fù)綠提供一個(gè)安全可靠的坡度場地；二是生態(tài)復(fù)綠治理，在改善的坡面上，通過經(jīng)濟(jì)實(shí)用、科學(xué)適用園林綠化方法進(jìn)行復(fù)綠施工；三是植物的養(yǎng)護(hù)管理。本次復(fù)綠設(shè)計(jì)場地為露采場和排土場，復(fù)綠設(shè)計(jì)方案如下。

2.1.1 露采場復(fù)綠設(shè)計(jì)

露采場復(fù)綠主要是上宕口棄渣的堆積面和下宕口的底盤。上宕口棄渣堆積形成的坡高約70m，實(shí)際坡度平均在50°。因此在整個(gè)坡面的中間部位增設(shè)平臺降低坡度，增設(shè)寬度5～6m平臺后，整體坡度控制在30°范圍內(nèi)，以保證復(fù)綠時(shí)種植物成活和方便施工。下部巖口小于90°坡面可采用人工掛設(shè)防護(hù)網(wǎng)，提供種植平臺。

2.1.2 低坡坡面的復(fù)綠設(shè)計(jì)

低于30°的坡面利用培土種植灌木和藤本。利用常綠灌木的生物學(xué)特點(diǎn)和藤本植物的上爬下掛的特點(diǎn)，對巖石坡面復(fù)綠。考慮土壤質(zhì)量和植物的生態(tài)特性，復(fù)綠植物可選用耐旱、耐貧瘠植物，如女貞、紫穗槐等，藤本植物可選擇生命力頑強(qiáng)的爬山虎和葛藤。采場底盤平整覆土采用灌草混交方式栽植，灌木選用女貞、紫穗槐等。

2.1.3 排土場復(fù)綠設(shè)計(jì)

排土場內(nèi)的表土可用于各場地的覆土，場地平整之后，種植灌木并撒播草籽進(jìn)行復(fù)綠，礦區(qū)原有道路保留，可作為植物的養(yǎng)護(hù)道路。

2.2 分項(xiàng)設(shè)計(jì)

本次設(shè)計(jì)的復(fù)綠措施主要為場地平整、覆土、坡面草坪復(fù)綠和撒播復(fù)綠、宕穴復(fù)綠、灌草栽植等。

2.2.1 場地平整

設(shè)計(jì)對最終宕底(底盤)、排土場進(jìn)行平整，設(shè)計(jì)平整面積為3.87hm2，采場底盤由坡腳向外、排土場由北向南按照3‰坡率整平。設(shè)計(jì)采用挖高填低的方式人工攤鋪平整。

2.2.2 覆土

宕底(底盤)、排土場挖損占用土地的土層已遭到破壞，因此需要進(jìn)行優(yōu)質(zhì)土層的回填。場地平整完畢后，將排土場的部分土層運(yùn)至宕底(底盤)進(jìn)行整體覆土，覆土面積3.87hm2，土層回填厚度60cm，根據(jù)面積計(jì)算得出覆土層量23220m3。所需土方量來自場內(nèi)排土場，現(xiàn)狀兩個(gè)排土場內(nèi)共有土方量約23470m3，基本滿足所需土方量要求[3]。碎石回填、覆土項(xiàng)目的來料由運(yùn)營單位挖運(yùn)和攤鋪。

2.2.3 復(fù)綠

(1)邊坡復(fù)綠。下部采場沿著邊坡等高線的位置，設(shè)計(jì)出種植穴，培土種植灌木和藤本。利用常綠灌木的生物學(xué)特點(diǎn)，對巖石坡面覆綠，保護(hù)山麓邊坡的地質(zhì)環(huán)境，美化地質(zhì)環(huán)境景觀[4]。根據(jù)樹種及樹冠形態(tài)調(diào)整株距，確保達(dá)到遮擋效果，栽植灌木11911株，樊爬植物11911株。鋪設(shè)草坪面積2.18公頃，撒播草籽1.69公頃。

(2)平臺復(fù)綠。宕口安全平臺和底盤坡腳設(shè)計(jì)采用灌、草混交方式栽植，采用機(jī)械覆土平整和人工平整的模式相結(jié)合。栽種方式采用人工栽植灌木和撒播草籽，擬栽植灌木1007株，攀爬植物1007株。對上部宕口棄渣形成坡面，在覆土后可鋪設(shè)馬尼拉草坪，以減少水土流失。

(3)底盤、排土場復(fù)綠。對采場底盤、排土場進(jìn)行覆土后復(fù)綠，采用灌草混交方式栽植，灌木可選用紫穗等，同時(shí)人工撒播草籽。種植面積為1.69公頃，灌木按5000株/公頃計(jì)算，該區(qū)共需種植灌木8450株。覆土后挖宕規(guī)格0.4×0.4×0.4m，挖宕方量0.064×8450=541m3，撒播草籽面積1.69公頃。本項(xiàng)中灌木灌高40cm。上部采場復(fù)綠面積為2.18公頃，考慮坡度因素，鋪設(shè)馬尼拉草坪，對部分坡面的草坪需采用人工釘插竹簽以及其他防護(hù)措施。

(4)植物養(yǎng)護(hù)管理。邊坡復(fù)綠后，施工單位需安排專人對復(fù)綠的植物進(jìn)行養(yǎng)護(hù)管理。植物養(yǎng)護(hù)管理包括植物噴灌、施肥、病蟲害防治和苗木后期補(bǔ)種。在邊坡上設(shè)計(jì)噴灌系統(tǒng)對植物定期澆水，噴灌系統(tǒng)包括離心泵、PVC水管和噴頭。灌溉的水源可利用項(xiàng)目區(qū)東南側(cè)水塘和水庫水體，采用泵站抽水進(jìn)行灌溉，噴灌采用采取滴灌和噴灌方式。澆水時(shí)間選擇在每天清晨和晚間各進(jìn)行一次，直到復(fù)綠的苗木成活。

2.2.4 設(shè)計(jì)工程量

本項(xiàng)目按道路保留、工業(yè)場地不予復(fù)綠方案進(jìn)行設(shè)計(jì)及工程量和費(fèi)用統(tǒng)計(jì)，復(fù)綠工程工作量匯總?cè)绫?所示。

表4 復(fù)綠工程量匯總表

3 施工方法及安全措施

3.1 施工方法

按照本項(xiàng)目采取的施工方法是機(jī)械和人工方式進(jìn)行邊坡處理及場地平整和邊坡復(fù)綠。

3.1.1 邊坡處理及場地平整

清理施工坡體表面的碎石和雜物，對坡面轉(zhuǎn)角和坡頂進(jìn)行修整，采場邊坡底盤由坡腳向外、排土場由北向南按照3‰坡率整平[5]。坡度施工與設(shè)計(jì)要求誤差不超過0.1%。場地平整范圍內(nèi)，種植土應(yīng)選擇栽植土或純黃土，土壤厚度不低于40cm。土石方回填采用人工方式回填和夯實(shí)，土地平整采用推土機(jī)加人工方式共同完成。復(fù)綠區(qū)域應(yīng)合理布置好排水溝，排水溝(如圖6所示)尺寸為5000mm×5000mm×300mm，排水溝采用漿砌塊石砌筑，分區(qū)域匯水至道路邊溝。

3.1.2 邊坡復(fù)綠具體施工方法

(1)苗木栽植。在坡面綠化節(jié)點(diǎn)栽植苗木，苗木選擇一到兩年生的穴盤苗，苗木種類主要選擇常綠、抗寒、抗旱、根系發(fā)達(dá)的護(hù)坡木本植物，本項(xiàng)目(圖7)選用女貞、冬青、常春藤、黃馨、紫穗槐、爬山虎等苗木[6]。

(2)養(yǎng)護(hù)管理。撒播作業(yè)完成后，10天以內(nèi)無天然降水，應(yīng)在培養(yǎng)基上人工澆水，使坡面保持濕潤。噴灌的水質(zhì)較高，PH值應(yīng)在6～8范圍，嚴(yán)禁用鹽堿水、污水(管道污水、工廠排污)澆灌坡面。幼苗出土前，宜少量多次澆水，經(jīng)常保持土壤培養(yǎng)基表面濕潤。夏季地表溫度在30℃以上，氣溫在這25℃以上的中午應(yīng)禁止?jié)菜瑵菜淖詈脮r(shí)間應(yīng)在上午11點(diǎn)以前，下午在2點(diǎn)以后(具體情況視天氣情況確定)。一般3月初，在苗木即將發(fā)芽以前，應(yīng)及時(shí)澆一次返青水，在12月澆一次封凍水，以保證苗木正常生長及安全越冬。澆水人員要掌握好噴槍角度，不得直對苗木噴射。對一個(gè)坡面澆水時(shí)，應(yīng)重復(fù)噴灑幾次完成，先在坡面一側(cè)依次向另一側(cè)移動(dòng)噴灑，然后重復(fù)從頭開始，做到澆勻澆透。馬尼拉草坪第一次澆足水后要人工踩實(shí)。

3.2 安全措施

礦山地質(zhì)環(huán)境復(fù)綠工程屬于高危作業(yè)，施工過程中，施工單位應(yīng)做好自身的安全防護(hù)工作。施工人員做好安全培訓(xùn)交底工作，人人參加安全教育培訓(xùn)，明確安全責(zé)任劃分，加強(qiáng)安全意識。施工人員應(yīng)熟悉施工方案、作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、安全用品使用和高空作業(yè)應(yīng)急措施。在斜坡地段施工，設(shè)置好防護(hù)網(wǎng)，凡是工程可能涉及到的場地要做好明確的警示標(biāo)志[7]。施工人員做好自身的安全防護(hù)工作，正確佩戴勞保產(chǎn)品，自身的安全防護(hù)、用電安全、防火安全等均應(yīng)按照相關(guān)規(guī)程要求嚴(yán)格執(zhí)行。構(gòu)建安全保障體系，從班組、專職安全員、安全分管領(lǐng)導(dǎo)到單位負(fù)責(zé)人，層層分解到人，明確安全責(zé)任，一旦出現(xiàn)安全事故，要嚴(yán)格追究責(zé)任。對于邊坡較近的居民，要提前告知工程的重要性及可能出現(xiàn)的安全問題，夜間施工時(shí)必須安裝符合安全要求的照明設(shè)施，同時(shí)要有專人看守，防止周圍人身傷亡事故的發(fā)生。

圖6 項(xiàng)目區(qū)排水治理布置圖

圖7 項(xiàng)目區(qū)綠化種植布置圖

結(jié)語

貴池區(qū)濟(jì)公采石場復(fù)綠設(shè)計(jì)利用邊坡處理和植物栽植措施進(jìn)行綜合治理。通過削坡和護(hù)坡工程方法，科學(xué)解決礦山地表崩塌、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害的隱患，人為對邊坡通過人工覆土，為植物生長提供土壤介質(zhì)。后期人為科學(xué)養(yǎng)護(hù)，提高復(fù)綠植物成活率。經(jīng)過1年的養(yǎng)護(hù)，該礦山區(qū)域基本形成灌草復(fù)合的植物生態(tài)系統(tǒng)，與周邊丘陵山體近似的景觀。廢棄礦山通過生態(tài)復(fù)綠修復(fù)，實(shí)現(xiàn)了可持續(xù)發(fā)展，有效改善了生態(tài)環(huán)境，真正發(fā)揮了良好的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。