焦作近郊高陡巖坡生態修復的優化建議

張大志

(1.河南省地質礦產勘查開發局第一地質勘查院，河南 鄭州 450001；2.南陽市礦山環境生態修復工程技術研究中心，河南 南陽 473000)

礦山巖質高陡邊坡生態修復工程，涉及到地質學、土壤學等多學科領域。對于單個礦山，有多種邊坡生態修復方法，如液壓噴播法、生態袋法、V 型槽種植帶法、邊坡植被護坡綠化法、微生物結皮法等，有著各自的優缺點。對于區域上而言，存在著缺乏系統性規劃的問題[1-6]。焦作的近郊露天礦山，形成大量的高陡邊坡，存在著眾多安全隱患與嚴重視覺污染，一直是困擾當地政府與周邊居民的重點難點問題。雙盛礦區是一個具有典型特征的在建礦山，剛剛通過了綠色礦山的遴選，故而想以此礦山的邊坡治理為基礎，展開一些優化方式、方法的探討，從而謀求問題的妥善解決。

1 基本條件

1.1 氣象條件

焦作地區屬于典型的暖溫帶大陸性季風氣候。全年多東北風和西南風，平均氣溫14.6℃，極端最高氣溫41.1℃，一般發生在6-7月，極端最低氣溫-22.4℃，一般發生在1-2月。全年大于等于0℃的活動積溫為5328.9℃。7-9月降水量約占全年降水量的60%～70%。年平均降水量548.8～863.4 mm，年蒸發量1 334.7～1 752.8 mm，約是降水量的3倍。

1.2 礦區土壤情況

礦區土壤類型為褐土。礦區南部土體較厚，北部土體較薄，礫石較多，總體有機質和氮素含量偏低。表土腐殖層厚0～50 cm，分布于礦區南部，山前平緩地帶，總體變化規律為北薄南厚，土壤呈中性，pH6.7～7.2，有機質和全氮含量比較低，鉀素較豐富，磷素貧缺，有效微量元素中鐵和錳含量豐富，鋅和鉬屬于低值范圍，硼較缺乏。一般呈中性至弱堿性，土壤有機質含量18.6 g/kg，全氮含量1.12 g/kg，速效磷含量23.4 mg/kg，速效鉀含量123 mg/kg，堿解氮84 mg/kg。

2 地質環境問題

一是開采爆破擾動使坡面存在大量危巖體，坡體形成大量的次生節理，二是破壞了原生地形地貌，形成了高陡邊坡，造成了視覺污染，根據邊坡評價因子特征，量化總分為18.8，屬穩定性中等(表2和表3)。

表1 表層土情況一覽表

表2 人工邊坡穩定性量化評價標準表

表3 采坑邊坡穩定性量化評分結果表

3 治理現狀

總體上按照礦山開采已形成的最上部的實際終了邊坡與平臺展布“邊開采邊治理”工作，主要涵蓋邊坡清理、平臺綠化、養護體系的鋪設。

3.1 邊坡及平臺清理

清理的對象主要為邊坡上的凸出巖塊、夾層及上部巖體、處理后的廢渣以及平臺表面的碎石廢渣，減免崩塌、滑坡地質災害(圖1)。采用定點人工清除或機械清除，對于個別清理難度高的地方用爆破清理，根據巖石性質及特點，采用淺孔、小排距加強松動爆破技術。

圖1 邊坡清理剖面圖

3.2 平臺綠化

包括回填覆土、漿砌石擋墻、排水溝和平臺植樹及攀援植物。施工順序首先實施的是排水溝工程，然后進行漿砌石擋墻，最后進行覆土回填和平臺植被的栽種(圖2)。

圖2 平臺治理剖面圖

3.3 養護體系

主要為無塔供水體系，安置無塔供水器，鋪設主管道與臺階管道，進行防腐防凍以及固定處理，臺階管道每5 m設置噴頭。

3.4 治理效果

由于是最上部平臺，坡高依地勢不等，消除了現有的地質災害隱患，平臺恢復了植被，完善了養護系統，很大程度上改善了礦區的生態環境(圖3、圖4)，也為礦山下一步規范開采指明了方向。

圖3 治理前臺階狀況 圖4 治理后臺階狀況

4 治理工作存在問題

目前的治理工作達到了良好的治理效果。在實踐的過程中，也存在一些問題。

4.1 高陡巖質邊坡的視覺污染問題

從礦區擴展到焦作市區北部前山一帶，區域內存在多個責任滅失礦山，經過多年的粗放開采，形成了大量的高陡崖壁，在市區與旅游公路上清晰可見，留下大量地質災害隱患，也嚴重影響了焦作旅游城市的形象。而針對于在建礦山的情況，這類問題轉化為臺階之間邊坡的視覺污染問題，礦方開采留下的臺階高度過高，存在安全隱患，過低則浪費礦產資源。一般坡高都在15 m左右，而平臺綠化考慮到成活率，考慮到養護，考慮到覆土厚度，只能選擇灌木類的綠化樹種，遮掩高度有限，往往不足3 m，而這樣高陡的巖質邊坡的自然生態修復能力幾乎為零，從而使綠化效果大打折扣。

4.2 蒸發量遠遠大于降雨量，養護的壓力較大

焦作區域的年蒸發量約為三倍的降雨量，而在裸露的基巖地區，蒸發作用更為強烈，并且陡坡多為向陽面，夏日的巖石表面溫度可到50℃左右，使得養護工作困難重重。而往更長遠的時間去延伸，當礦區關閉，不再有人持續維護的情況下，這些綠化措施所能承載的生態效果將難以為繼。

4.3 土壤肥力及結構持續惡化

平臺人工覆土的整體形狀程寬2.1 m，長120 m，厚0.9 m的薄條狀，達不到自然狀態下的密實強度與整體性，與底部灰巖建立不起來有利于植被的肥力與水的聯系，加之日常蒸發量較大，土壤的土壤肥力及結構會持續惡化，并且所種植被的根系不能往下扎根，只能水平展鋪，當株冠體積到一定程度時，在極端風雨工況下，易出現倒伏情況，病株死株在后期也很難補栽成功。

4.4 種業問題

由于市場供求原因，目前很多種業以及綠植供應商多著眼于美化效果，礦山內部的山體上發育有自然的灌木群落，但由于市場原因，不得已設計了外來物種。隨著片區內大量礦山環境治理工作的開展，從需求量的增加、綠化效果的保障出發，管理部門要去鼓勵相關的行業開展適合當地礦區綠化物種的研究與培育工作，從而使礦區的生態綠化工作真正的做到重新建立起自然狀態下的生物群落，恢復應有的生態體系。

4.5 銜接與管理問題

本礦山是一個近郊礦山，礦山運行過程中的環境治理，特別是閉坑后的恢復治理設計，與城市發展的前瞻銜接考慮不足，礦山閉坑后的綜合利用，比如土地資源、景觀資源等等，應提前謀劃，以適應城市快速發展的要求，適應人民日益提高的生活水平與生活質量的要求。在管理層面，礦權的設置以分水嶺和縣區界線為界，隨著開采活動的進行，在北部邊界形成了薄墻狀高陡邊坡(縣區界線外側也曾進行過開采活動)，從而增加了治理難度，更浪費了礦產資源，最重要的是留下諸多地質災害隱患。應以現實的地形和地質情況確定范圍，突破縣區界限，避免以分水嶺高地為界，從而避免在界線位置留下薄墻狀高陡邊坡。除此之外，缺乏近郊閉坑礦山后的治理效果移交體系。

5 優化方向建議

(1)加強對南太行灰巖邊坡在不同的工況下如何建立穩定生物群落的研究，從而使人工干預下的生態治理工作真正的落到實處。調查原生坡體植物生長的裂縫生境條件，測量壁面體裂隙率、裂隙的溫度濕度、隙縫中土壤肥分，統計植物根群圈的特征，歸納總結生態地質指標閾[7]。實現以本地物種為主的合理選配[8]，做到與當地原有植物群落協調一致，避免大量引進侵入性強如火炬樹等的外來物種，從而實現生態修復的自然、科學性、安全性，同時考慮治理工作的經濟可行性以及功能性，以達到對整個生態系統的修復。

(2)礦山的治理應從礦權設置階段就應該考慮，是一個貫穿礦業勘查開發閉坑全過程的工作，并與當地的規劃布局相銜接，特別是近郊露天礦山，使礦產資源充分利用，礦權設置盡量避免以分水嶺為界，盡可能使終了少留高坡，建立礦山建設與城市發展的銜接機制。應給當地留下生態資源、土地資源等，而不是留下滿目蒼夷、危巖遍布、高坡林立的隱患，從而從根本上改變礦山的“破壞”屬性，真正的將綠色礦山落到實處。

(3)視覺污染問題，可以選用攀爬能力較強的當地藤蔓植物，或者改進生態袋、V型槽等生態修復技術以適合北方基巖邊坡的生態修復，加強對復合型工藝手段的研究[9]，實現揚長避短；在完整坡面，可輔以刻大字標語或者藝術造型等手段。

(4)在蒸發量遠遠大于降雨量的條件下，進行高陡灰巖邊坡上的生態修復，其植被所需土壤的肥力和水極難保障，節水技術和保水保肥技術的研發已成為生態修復可持續發展的必然選擇[10]，加強對適合于南太行地區的復合營養長效保肥保水劑的探索，會大大提高修復的質量并降低修復養護成本，增大人工修復后可自然發育的成功幾率。

(5)從生態系統穩定性和健康性，邊坡安全性，經濟、環境與社會效益等方面入手，建立一整套生態評價指標體系[11]，從而促進相關政策的制定與完善。