秦皇島柳江盆地灰巖開采區的修復與保護方案研究
——以石門寨鎮亮甲山為例

李雪峰，劉 偉

（天津城建大學地質與測繪學院，天津300384）

近代以來我國城鎮化進程及工業化進程不斷加快，為了滿足城鄉基礎建設的基本需求，大量采石場應運而生，讓我國礦業有了很大程度的發展，但隨著采石場礦產資源的日益消耗，大量采石場被廢棄。由于企業開采之前缺乏規劃，開采后恢復治理工作責任不明確缺乏保障，導致大量土地植被退化、水土流失且有高陡巖壁裸露，不僅影響美觀而且存在地質災害隱患。隨著我國對生態環境的進一步重視和城市不斷擴大發展區域，采石廢棄地生態修復問題凸顯，成為城市發展規劃中的難題，采石場的治理成為必然。

1 石門寨鎮區域背景分析

1.1 區域概況

石門寨鎮位于秦皇島市海港區的北部，與海港區政府相距19km。秦嶺地方鐵路貫穿其南北且與京哈、大秦等國鐵相連。石門寨鎮主要以水泥業和采礦業為支柱產業。石門寨鎮同時也位于國家級地質遺跡自然保護區柳江盆地的中心地帶，柳江盆地地層出露全面，區域內具有斷層、地壘地塹、巖溶、不整合接觸、侵入接觸、褶皺等地質地貌現象，有極大的地質考察教育價值。

1.2 區域優勢資源

（1）礦產資源。石門寨地區礦產資源豐富，主要有煤、銅、粘土、石灰石等。該地區的工業以礦業和礦業加工業為主，包含采煤、水泥制造、采礦等企業[6]。石門寨鎮的支柱產業為水泥業，擁有十余家水泥廠，年總產量約90×104t。石門寨鎮內有40余家采石場，石灰石的年產量為200多萬噸。此外，石門寨鎮的頁巖土資源豐富，并且擁有新型頁巖磚廠。

（2）旅游資源分布。石門寨鎮具有豐富的自然資源，風景秀麗，同時該地區具有豐富的歷史文化底蘊。石門寨鎮處于國家級地質公園柳江盆地之中，保存了全面且多樣的寶貴地質遺跡，天然形成的“北方小黃山”孤石峪、生成于五億三千萬年前的象鼻山地貌奇觀、南天門以及蓮花溶洞等自然景觀，石門寨鎮的人文景觀有古長城、傍水崖古戰場、臨榆八大名寺之一的白塔寺、北齊長城和宗峰壽塔等[4]。

（3）地質文化教育資源。石門寨鎮地處國家級地質保護區——柳江盆地，具有全面的地質露頭，各種地質活動及構造運動特征明顯，在華北地區具有代表性，具有極大的考察學習價值[1]。石門寨鎮的中國北方地質實習基地每年接待大量來自各大院校的學生來此進行地質實習。

2 亮甲山問題現狀

（1）巖壁裸露、植被退化：亮甲山表面覆蓋的土壤厚度較小，植被多為草地以及低矮灌木叢，灰巖開采導致大面積巖體裸露，破壞了原有土壤與植被。

（2）碎石堆積：亮甲山灰巖開采區有大面積采石跡地用來堆放礦產廢棄石料，不僅占用了大量土地資源且阻礙了場地平整。

（3）地面凹陷、深坑：由于灰巖分布位置不同且各巖體位置的開采程度不同，導致地面出現了不同凹陷，凹陷程度較大的地方甚至形成深坑。

（4）危巖外凸：亮甲山灰巖開采區由于開采規劃不足，加上廢棄時間較長，巖體表面受到風化，部分位置發生崩塌，巖體外凸具有一定危險性。見圖1。

圖1 亮甲山開采區現狀

3 治理原則與模式

3.1 治理原則

（1）地質資源保護原則。亮甲山廢棄灰巖開采區處于柳江盆地國家級地質保護區，開采區內擁有寶貴的地質剖面及露頭，是供地質相關專業學生實習考察的特有資源，在治理過程中需要重點保護，避免施工過程中的損毀及破壞。

（2）資源再利用原則。亮甲山灰巖開采區具有特殊的侵入巖脈以及傾斜地層形成的自然地形地貌，在景觀再造的過程中應將再造景觀與地質資源相結合再利用，展現出區域特有的風貌與功能。

（3）整體與部分相結合原則。由于亮甲山廢棄灰巖開采區面積較大，且不同位置的開采程度差異造成地形不同，修復方式存在區別，在不同部分的修復過程中應考慮整體布局，將短期修復與長期修復相結合，使生態恢復更加協調。

（4）安全原則。亮甲山與中國北方地質實習基地距離較近，而每年有大量高校學生來此進行地質實習。在生態修復的過程中必須保證施工安全且保證生態恢復后消除廢棄采石場內的危巖以及不良地質現象，使場地內無安全隱患。

3.2 治理模式

根據亮甲山現狀與周邊資源分布情況對于其灰巖開采區的治理宜采用以下模式：

（1）工程復綠模式。工程復綠模式主要進行植被恢復，這種治理模式主要適用于對居住環境和城市面貌景觀有較大影響的礦山開采區，如城市景觀區、人口密集居住區等地的開采區，消除視覺影響。

（2）景觀再造模式。景觀再造模式適用于被納入城市發展規劃的采石廢棄地，結合區域特征融入城市景觀。該模式應確保消除安全隱患，同時結合開采區自身景觀，打造礦山主題公園。這種模式實用性較強，可以帶來較好的社會效益。

（3）公共設施模式。公共設施包括科學、教育、文化、體育、衛生等領域，對公眾開放。可根據區域群眾需求和廢棄地歷史文化、教育價值將其改造為文體廣場、地質礦山公園，為公眾提供觀光游覽、休閑運動、地質實習教育等服務[2]。

4 生態修復措施

4.1 保留區域與修復區域確定

亮甲山與中國北方地質實習基地相距非常之近，不少實習院校將亮甲山作為重要的教學實踐平臺。在亮甲山生態恢復的地形整治應保存有地質教育價值的地形地貌，如傾斜地層及侵入巖脈、馬家溝組與亮甲山組地層接觸、豹斑灰巖、白云質灰巖、竹葉狀灰巖、蟲孔灰巖、斷層擦痕等。場地內存在許多滑落巖塊，且含有一些崩塌風險的巖體，需要進行清理摘除。此外場地內有幾處廢棄石料堆積區，以及部分開挖后經雨水沖刷形成的凹陷區需進行回填整平。

4.2 石壁復綠措施

亮甲山灰巖開采區石壁高度相對較低，在6～8m左右，石壁坡度大于60°，非常陡峭。治理此類邊坡最大的問題在于石壁陡峭缺乏植被附著生長的位置，并且過于陡峭的石壁受到雨水沖刷是更容易發生水土流失，難以保存植被生長環境。

綜合上述問題此處石壁復綠治理采用臺階法與飄臺種植槽相結合。臺階法占用空間較少，復綠效果明顯[2]。由于亮甲山特殊傾斜地層的地貌條件，裸露的巖質邊坡容易被整理為階梯狀，能大大降低坡度，減小危險性，這種方法可有效構造植物生長空間，同時可澆筑種植槽增加綠化面積，而且種植槽的設計靈活多變，可根據人為需求增加綠化植被的層次感和觀賞性。

4.3 邊坡加固措施

亮甲山灰巖開采區不穩定邊坡傾斜地層為馬家溝組與亮甲山組地層接觸露頭區域，有地質教育價值，此處邊坡需加固且要增加植被覆蓋率，適合采用格構式錨桿擋墻支護。這種加固技術通過混凝土梁形成網格框架防護坡面，并用錨桿增大邊坡的抗滑阻力，提高邊坡的穩定性[3]。格構式錨桿擋墻支護框架梁之間的區域可用噴播復綠法增加綠化率，將經催芽后的植物種子、木纖維、保水劑、粘合劑、肥料、染色劑等加入水的混合基質材料，通過液壓噴播機噴射到預定區域，在短時間內增加綠化面積[5]。

5 景觀再造設計

5.1 功能分區

亮甲山灰巖開采區的總體景觀再造設計構思以礦山公園為主題，場地公園內綜合休閑娛樂、運動、地質實習教育等功能，保留原有開采區的遺跡，對地質實習資源加以保護并再利用，充分發揮該地區地質資源優勢，如圖2所示為景觀再造設計具體功能分區。

5.2 主要景觀設計

（1）休閑運動區。石門寨鎮居民區集中分布于亮甲山周圍地勢平緩地區，同時亮甲山距離中國北方地質實習基地非常之近，周邊有很多學生、青少年群體，但區域內缺少休閑體育運動設施及場所，不能很好滿足群眾的運動需求，有必要在亮甲山灰巖開采區的景觀再造設計中融入體育設施及場所，改善亮甲山的景觀，增加景觀設計的實用性。

圖2 景觀再造功能分區

（2）下沉式花園。亮甲山灰巖開采區存在很大地形起伏，部分地方形成了面積大的采石坑，坑壁周圍巖石裸露，對于此處采石坑可以進行下沉式花園設計，利用場地內的階梯狀凹陷地形，依據地形特點修建圓弧形階梯狀種植綠化帶，現狀經再造設計后的景觀效果如圖3所示。

圖3 下沉式花園現狀與景觀設計模型

（3）地質文化廣場。亮甲山的中心位置地面平整空曠，以開采剖面中獨特傾斜地層和侵入巖脈為背景，適合作為露天地質文化展示教育平臺。可在此處設計柳江盆地地質特征露天標本集中展覽廣場，便于實習教育（圖4）。

6 結語

該方案提出對亮甲山灰巖開采區石壁復綠區采用飄臺種植槽法和臺階法，有效利用亮甲山石壁的成層性；對不穩定邊坡的防護采用格構式錨桿支護擋墻，同時達到加固與綠化的目的。景觀設計方面保留實習價值的采礦遺跡和地質現象觀測區，根據場地地勢特點建立休閑運動區、下沉花園、地質文化廣場景觀模型，美化景觀增加場地功能性。

圖4 地質文化廣場現狀與景觀設計模型

目前生態保護力度加大，應進一步完善有關礦業廢棄開采區的制度規定，開采前要進行合理規劃且要明確企業在開采后治理過程中應承擔的責任，為生態恢復提供人力與資金保障，逐步摒棄先開采后治理的觀念。