露天石灰石礦邊坡治理及綠化技術探討

易麗平，栗紅玉，胡慶允

（1.中材礦山建設有限公司，天津 300400；2.天津水泥工業設計研究院有限公司，天津 300400）

1 引言

露天石灰石礦山開采過程中，邊坡的穩定性是整個礦山安全的重中之重，尤其是特殊地質構造的邊坡，邊坡穩定與否直接制約著礦山的安全，對露天礦山邊坡的治理，應一直延續到開采結束。隨著對礦山環境和安全的日益嚴格，邊坡治理不僅包括對邊坡災害的控制，還包括對邊坡環境的生態恢復［1-2]。

露天石灰石礦生態恢復的難點重點在于邊坡，露天石灰石礦巖質普遍為中硬巖，且有一定坡度，如邊坡中有斷裂帶或土質夾層等地質構造，易造成邊坡垮塌。另外由于邊坡特殊施工環境及地質因素，邊坡復綠技術和造價要求較高，而隨著礦山開采深度的逐漸增加，露天礦山邊坡的高度、面積都相應大幅度增加，邊坡的穩定性和綠化的難度隨之增加［3]。

2 邊坡治理及綠化原則

以習近平生態文明思想為指導，以建設綠色礦山為目標，應用生態學、景觀學和地質學原理，按照景觀規劃要求，深入調查分析邊坡現狀特點，將礦山邊坡修復成為近自然植被景觀和具備一定觀賞價值的森林化邊坡，打造礦山自然環境［4,6]。

（1）協調性原則。植物群落的配置以鄉土植物為主，適地種樹，使人工植被與周邊自然環境植被融為一體而趨近自然［5]。

（2）經濟適用性和可操作性原則。邊坡的生態修復是一個系統性的生態工程，從穩定性的防護措施、基質的配置和噴附、植物的優選和種植以及前期的養護等，在確定效果的情況下，盡量做到經濟適用［5]。

（3）持續高效性原則。邊坡通過生態修復實現森林化，未來應持續高效地發揮人工植被邊坡的綠化、美化、固土、持水等多種生態功能。

（4）創新性原則。與傳統的邊坡綠化和生態修復相比，設計實現分類指導，充分體現一坡一案，根據邊坡特點，采取相應的技術措施［5]。

3 工程概況

某露天石灰石礦山地處浙江地區，巖質邊坡，修復治理區邊坡相對高差最大為100m，邊坡巖石質地較堅硬，西側區域邊坡巖體破碎，礦區邊坡局部坡度較陡，在60～80°左右，局部地段可達85°，個別位置甚至存在直立坡、倒坡。整個礦區下部宕面和靠近頂部附近坡度較陡，中間相對較緩，礦區內需要治理的總面積為83522m2，其中斜剖面面積63231m2，馬道面積15791m2，平臺面積4500m2。平臺及馬道范圍的生態治理工作已經基本完成，本次治理范圍僅為坡地以上邊坡。

4 邊坡治理方案

該礦山擬采取如下方案來實施治理和綠化邊坡（見圖1）。

方案主要為先治理再復綠，要實現邊坡的復綠，第一步要對邊坡進行災害治理，災害治理分為三個步驟：

（1）清理坡面：在礦山裸露邊坡處，清除坡面宕渣和浮石，找平坡面，為復綠的防護工程做好基礎。

（2）SNS防護網施工：綜合考慮后期復綠需要，坡面清坡后采用布置柔性防護網措施，防止碎石滾落。柔性防護網顏色須按復綠要求加工成綠色。

（3）錨桿施工：較陡較破碎區域進行隨機錨桿支護。經驗算，錨桿排距間距：3.0m×3.0m，錨桿孔徑為90mm，長度6m，梅花形布置，采取直徑25mmHRB335鋼筋。

第二步邊坡復綠，分為三個步驟：

（1）先把邊坡情況進行分區，分為陡坡區域和緩坡區域。

（2）因地制宜，分別采用兩種不同的綠化方法，陡坡區制作種植槽進行綠化，緩坡區進行厚層基材噴播綠化。

（3）種植好植被后，對植被進行灑水養護，保證成活率。

4.1 邊坡災害治理方案

針對邊坡的地質構造問題，為提高邊坡穩定性，本礦山通過錨固、掛防護網等措施［7]，對其進行治理，主要內容包括：

（1）坡面清理：對礦山裸露邊坡處，清除坡面宕渣和浮石，保持原坡率不變。巖面清理工作應由上而下進行，徹底消除松動巖塊，同時盡可能找平巖面。確保山體邊坡穩定，為覆綠防護工程做好基礎。

（2）柔性防護網施工：礦區西側區域邊坡巖體破碎，坡面較陡，存在碎石滾落現象。綜合考慮后期覆綠需求，坡面清坡后布置綠色SNS柔性防護網系統，防止碎石滾落。通過施工該防護網系統，對整個邊坡形成連續支撐，其預張拉作業使系統盡可能緊貼坡面，并形成抑制局部巖土體移動或在其發射局部位移后將其束縛于原位附近的預應力，實現主動防護功能［8]。

該主動防護網適應任何坡面地形，安裝程序標準、系統化，將工程對環境的影響降到最低，便于人工綠化，有利于環保。

（3）錨桿加固：清坡邊坡面后，在較陡防護網防護區域坡面進行錨桿支護。錨桿間距為3.0m×3.0m，孔徑為90mm，長度為6m，梅花形布置。

4.2 邊坡綠化方案

邊坡治理完成后，馬上進行邊坡綠化，其具體工藝包括：

（1）分區。針對該礦區裸露宕面多，邊坡類型復雜的特點，將形成的邊坡進行分區并逐一編號。然后根據不同的邊坡條件采取不同的綠化治理技術。

（2）高陡邊坡生態恢復。對于>70°高陡的邊坡，采用種植槽的方式進行邊坡覆綠，具體工藝如下：①種植槽布置。種植槽由C20澆筑，內配鋼筋，壁厚15cm，槽內凈寬為35cm，凈高為30cm，種植槽內壁應緊貼巖面。種植槽下部由錨桿支撐，上下2條種植槽間距為5m。在已進行坡面防護區域（較陡區域）布置種植槽時，直接將種植槽布設在SNS主動防護網上面。②種植槽回填種植土。種植槽回填土優先選擇疏松、肥沃、透氣、透水的填料，當采用粘性土作填料時，宜摻入適量的碎石，并進行土壤改良處理。③種植槽綠化。種植槽綠化采用“上爬下掛”的原則［9]。下掛植物選用黃馨，種植在槽外側，株距為0.5m；上爬植物選用爬山虎，種植在槽內側，株距為0.5m。

（3）較緩邊坡生態恢復。對于小于<70°的較緩邊坡，采用厚層基材噴播綠化。具體工藝如下：①鍍鋅網鋪設。在修整完畢的坡面上鋪設間距為4cm×4cm優質鍍鋅菱形鐵絲網，用間距為0.5m×0.5m的鋼錨釘將網固定在坡面上。②噴混植生。利用噴播機械將植生基材、土壤、肥料、有機質、保水劑、植物種子、固化劑等組成的混合干料用空壓機和泵經軟管在噴射口加水混合后，噴射到釘網處理后的巖面上，噴射分2次進行，首先噴射不含種子的混合料，噴射厚度6～8cm，待第一次噴射的混合土達到一定強度后，緊接著第二次噴射含種子的混合材料，噴射厚度為1～2cm。噴混系統綠化設計方案詳見圖2。

圖2 噴混系統綠化設計圖

4.3 綠植灌溉養護系統

為了綠化養護，減少養護工人踩踏草灌木，本工程設計自動噴灌系統，既可節約用水，又使噴水均衡，對邊坡無沖刷破壞。由于該礦區宕底高程為180m，最高處高程約為280m，相對最大高差為100m，揚程較大，分二級上水引至覆綠工程。第一級泵站自180m高程引自230m高程處。第二級泵站自230m高程引自280m高地。坡頂設水箱，自280m高程處往下灌溉采用自流系統。每個泵站內水泵均為（一組2個）一備一用。養護管道排距為l0m，噴頭間距為20m。每路噴頭均由閥門控制，采用電子感應閥，在土壤達到一定濕潤度時自動開啟或關閉，詳見圖3。

在養護期內，應保持坡面濕潤至草種全苗、齊苗，適當增加澆水次數，雨季可適當減少。前期養護，應保持坡面濕潤至草種齊苗。在噴水養護前先在坡面上掛設塑料遮陰網，然后用高壓噴水槍，使養護水成霧狀均勻地噴灑在坡面上，澆水時應控制噴頭與坡面的距離和移動速度，保證無集中的水流沖擊坡面。

圖3 綠植養護噴淋系統

5 治理成果

通過上述措施對特殊地質構造的邊坡治理和綠化后，增強了邊坡的抗剪和抗沖刷強度，邊坡綠化覆蓋率達85%以上，形成了較明顯的喬、灌、草、藤結構，并趨近自然的森林化落葉和趨于免養護的森林化景觀，建成后的邊坡森林化植被具有較明顯的滯塵、吸污、涵水等生態功能，其中邊坡蓄持水分功能增加50%，基質的營養、pH值以及理化性質相對穩定，接近于周邊山地的森林土壤特征，將巖石邊坡修復成具有綠化、美化、滯塵、吸污、涵水等生態功能相互交融的森林化邊坡（綠化前后對比見圖4，圖5）。

圖4 治理前的終了邊坡

圖5 治理后的終了邊坡

6 討論

目前，各行業綠色礦山建設規范已經發布實施。通過應用實踐，此種針對水泥灰巖的綠色礦山建設的技術和方案能較好地運用在綠化礦山上，達到礦山邊坡生態環境再造，實現綠色礦山建設的目的。這一技術可逐步通過實踐推廣到其他行業的礦山綠化上，從而加快綠色礦山建設的步伐，實現礦區與周邊自然生態環境的融合和礦業經濟循環的發展。