基于高次團粒噴播技術的某露天礦邊坡綠色生態支護研究

李 昊，張長普，盧東亞，田舉博

(河南天泰工程技術有限公司，鄭州 450018)

為響應綠色礦山發展的目標，保護礦山地質環境，加快推進綠色礦山建設工作，按照“誰開發誰保護，誰破壞誰治理”的礦山地質環境治理原則，舞鋼中加礦業發展有限公司對經山寺鐵礦采區影響范圍內的損毀區進行治理，通過治理最大限度地避免或減輕因采礦活動造成的地質災害隱患、地形地貌景觀破壞和土地資源破壞等問題，實現礦山生態環境的有效恢復。

經山寺露天采場西部邊坡為終了邊坡，臨近陽泉河河道，坡面為土石坡面，巖體結構不穩固且不易生長植被。針對西部邊坡情況，通過經濟合理及施工難易方面比選研究，對坡面裸露區域選用高次團粒噴播工藝進行生態支護。

1 礦山地質環境簡述

經山寺鐵礦為深凹露采坑，采坑邊坡高約50～110 m，臺階高度為15～20 m，平臺寬度8～20 m，采場坡面角約60°～75°。

受巖層節理裂隙和風化作用以及開采作業的震動等影響，巖石結構和穩定性遭受嚴重破壞[1-2]。在采場邊坡產生了大量松散巖體，在遇震動、降雨時有可能造成采坑邊坡失穩，引發崩塌地質災害，對礦山道路運輸安全產生較大威脅，存在較大的崩塌隱患(圖1)。

圖1 治理前露天采坑地質環境圖Fig.1 Geological environment map of open pit before treatment

2 高次團粒噴播工藝

本次選用的高次團粒噴播生態修復技術施工工藝流程見圖2。

圖2 高次團粒噴播生態修復技術施工工藝流程Fig.2 Construction process of ecological restoration technology of high-order pellet spray seeding

2.1 坡面清理

坡面清理應遵循的原則：有利于基材混合物和巖石坡面自然結合，禁止出現反坡。

該山體坡面整體相對穩定，整體坡度較緩，坡度60°～70°，懸掛有許多松石、碎石，采取機械和人工相結合的方法對坡面進行削坡處理。采用人工進行清理干凈，在安全員的監督下，由施工人員懸掛安全繩、佩帶安全帶將松動的浮石、浮土用撬棍或鐵锨自上而下對坡面進行清理，使其順山坡下滾至安全位置，清理工作應自上而下逐一清理干凈，盡量使坡面平整順暢，對大的孤石不會松動的可以保留[3-4]。

危石處理完畢后將危石及填埋構造物的土石進行清除，清除方式采用人工配合機械。

2.2 鋪設勾花網

為有效防止坡面表面局部崩塌發生，給坡面植被提供一個穩定的生長基礎，在邊坡表面需鋪設直徑為2 mm、孔徑為5 cm×5 cm的菱形鍍鋅低碳勾花網[5-9]。

1)掛網時網面應盡量緊貼巖石坡面，兩張網重疊部分10 cm，豎向每隔15 cm用鐵絲綁扎連接固定。

2)將鍍鋅勾花網從坡頂沿邊坡緩緩鋪下，固定在坡頂的寬度100 cm，盡可能使整卷鐵絲直鋪到坡底，鋪時拉緊網，使鐵絲網與坡面保持平順。

2.3 錨固件固定勾花網

為保證網體的穩固性，防止后期產生整體滑落現象，采用錨固件對網體進行全面加固，確保網體的牢固性(圖3)。

圖3 固定勾花網Fig.3 Fixed crochet net

1)土質邊坡，主要采用木錨固件對網體進行固定，錨固件梅花形布置，具體間距見圖紙。錨釘采用圓木制作，長度為30～60 cm，然后按垂直于坡面方向錘入坡面，錨釘伸出坡面部分為5～8 cm，并與勾花網呈60℃彎曲，以達到充分固定勾花網的效果。

2)巖石坡面，主要采用鐵錨固件對網體進行固定，采用電鉆按一定的間距梅花形垂直坡面方向制作錨孔，每平方米2個。錨釘采用Ф10 mm螺紋鋼筋制作，長度為25 cm，然后按垂直于坡面方向安裝到已制作好的錨孔內，錨釘伸出坡面部分為5～8 cm，并與勾花網呈60℃彎曲，以達到充分固定勾花網的效果。

3)土石坡面，每層坡頂每隔1～1.5 m，用Φ16 mm螺紋鋼固網，長度為60 cm；坡面每間隔4 m，同樣用Φ16 mm螺紋鋼固網，長度為60 cm；然后每隔1 m采用長約30～60 cm的木錨固件加固網體。木錨固件一端應削成尖形，用手錘垂直于勾花網釘入土下40～50 cm，加強勾花網的牢固性。

4)坡面局部不平整處，加密錨固件，以現場坡面的具體情況或增或減。

5)完成掛網和錨固件固定工作后，認真檢查勾花網與錨固件連接的牢固性，保證勾花網與坡面之間保持規定的距離(用手拉勾花網與坡面之間的距離保持5 cm)，確保掛網與坡面形成穩固的整體。

2.4 噴播活性基質營養層和種子層

噴播工作在施工中占有很重要的位置，山體植被恢復的效果一部分取決于噴播質量，因此噴播人員必須要求是專業技術人員，要做好施工前的操作培訓，嚴格掌握操作要領。

1)上料。采用人工上料方式，嚴格按照“高次團粒噴播生態修復技術”的用料配比，把包裝好的基材倒入專用高次團粒噴播機中攪拌，攪拌一定要均勻，攪拌時間不應小于10 min。

2)噴播施工時，應盡可能從正面進行，要注意噴射必須覆蓋整個坡面，避免漏掉凹凸部分及死角部分(圖4)。噴附者應自上而下對坡面進行噴播，并盡可能保證噴出口與坡面垂直，一次噴附寬度5～10 m。基材混合物的噴播應分兩次進行，首先噴播不含種子的基材混合物，基材混合物的厚度約為 6～7 cm，以保證有機基材能夠提供植物生長所需的養分和水分，然后噴播含種子層的基材混合物，噴播厚度約為3～4 cm，總厚度10 cm最佳。噴播按從左到右、從上到下的順序進行。

圖4 噴播施工過程Fig.4 Spray seeding construction process

2.5 坡面鋪設噴淋系統

為方便后期養護，噴播結束后，在坡面鋪設噴灌系統。管道的鋪設順邊坡地勢鋪設，采用自動噴灌系統噴灑，杜絕高壓水頭直接噴灌。

2.6 養護管理

種子層噴播完成后及時對完成坡面進行灑水養護，使坡面保持濕潤狀態，10～15 d出苗后澆水養護應避開中午高溫時段，以早晚澆水養護為宜。

高次團粒噴播生態修復技術剖面圖見圖5。

圖5 高次團粒噴播生態修復技術剖面圖Fig.5 Profile of ecological restoration technology of high-order pellet spray seeding

3 工程效果

綜合四個月的施工養護及后期觀察，邊坡穩定性良好，綠化效果顯著(圖6、7)。2020年7月份舞鋼市遭遇連續性特大暴雨，邊坡未發生滑坡、泥石流等自然災害，且噴播覆綠區域完好，噴播形成的土壤培養基未因強降雨沖刷流失。植被雖經雨水連續沖刷，但未發生沖走、沖散苗木情況，不僅緩沖了雨水對坡面的侵蝕，又吸收了足夠的水分，雨后長勢更加旺盛。

圖6 噴播初期效果圖Fig.6 Preliminary effect map of spray seeding

圖7 噴播后期效果圖Fig.7 Effect picture of spray seeding later stage

4 結論與建議

1)噴播形成的土壤培養基具有理想的團粒結構。這種結構既有保水性，又有透氣性，適宜于植物生長，能有效地抵御雨蝕和風蝕，同時形成的穩定的植物根系可以牢牢地固持土壤，保護邊坡上的生長基質，防止邊坡水土流失，減小礦山遭受崩塌等地質災害的損失，生態支護效果顯著，減災效益明顯。

2)生態環境效益顯著，能夠較快地改善生態景觀，半年內就能取得良好的綠化效果，施工周期短，養護管理工作量小，兩到三年內達到穩定效果，穩定后無需人工養護和干預，自身可以保持植物的自然演替功能，使之形成與周圍環境相協調的綠色景觀。

3)裸露山體植被生態修復必須要考慮植物個體與種群之間的關系，既要迅速達到綠色效果，又要持久不衰，保持生物多樣性，構成穩定的多物種的立體植被結構。而高次團粒噴播技術采取喬、灌、草相結合的方式進行綠化，使之盡量符合當地的植物群落結構，走向本土化。