一種用于礦山邊坡生態修復的石籠設計方法

楊 浩

（中國建筑材料工業地質勘查中心湖南總隊，湖南 株洲 412011）

目前我國生態文明建設已上升為國家戰略[1]，國家先后提出了廢棄礦山生態修復、綠色礦山建設等發展理念。礦產資源為國民經濟發展和社會進步提供了重要保障，但礦產資源的開采，特別是露天礦山的開采，引發的地質環境問題卻制約了生態文明發展。習近平總書記提出“綠水青山就是金山銀山”理念以來，礦山生態修復逐步轉變為“讓廢棄礦山變成綠水青山，讓綠水青山轉換為金山銀山”的理念發展[2]。

露天礦山邊坡生態修復在生態文明建設中具有重要地位。這些礦山邊坡進行生態修復后，首先消除了視覺污染，更重要的是能防止水土流失，減少地質災害發生頻率，釋放氧氣，增加環境中負氧離子數量等作用。

相比于國際上礦業發達國家，無論是礦山地質環境生態修復的起步、進程、發展階段和實施情況都有不小差距。國內的礦山邊坡生態修復如今主要停留在力保安全，盡最大努力保障礦工生命財產安全和礦業活動的正常運行。在現階段的礦山邊坡生態修復研究中，多是以工程地質或地質災害為研究對象，主要保護與治理和礦山開采有關、與周邊人民生產生活相關的項目，而區域生態環境、水土流失及土地貧瘠化等保護和治理都還是處于剛起步階段，甚至在有些地區都沒有這些危害的保護和治理措施。國際上的礦業發達國家，如美國、加拿大、澳大利亞、德國等，早在20世紀70年代就開展了礦山地質環境生態修復的研究工作，均實行了比較嚴格的礦山高陡邊坡生態修復措施和行業標準[3]。而我國對于露天礦山邊坡生態修復研究還處于探索階段，沒有可參考的行業標準和成熟的生態修復體系[4]。

國內許多邊坡、河道、城市建設中，在礦山、排土場、道路兩側等處生態修復時，為限制土體活動，常利用石籠作為圍擋墻使用[4-9]。傳統的石籠所需的充填用石料量很大，需要從礦山外運進與石籠相匹配的石料，進而導致充填石原料的購買費用和運輸費用的成本高，如若不填充足量的石料，則會影響邊坡土體穩定性，也影響礦山生態修復的美觀性。另外，傳統石籠不適用于填入礦山荒廢的比較小的邊角石料，不能充分利用礦山的土石資源條件，造成了資源的浪費。

基于上述問題，構思一種修復成本低、可充分利用礦山土石資源、節約原料、過濾泥污水、避免造成資源浪費的用于礦山邊坡生態修復的石籠?，F將一種用于礦山邊坡生態修復的石籠設計方法與各位同仁分享交流。

1 石籠設計構思介紹

一種用于礦山邊坡生態修復的石籠，包括由多根鋼條和設置于鋼條之間的鋼絲網圍成的立體石籠網箱，所述石籠網箱包括箱體和設于箱體的頂部的網蓋，所述網蓋與箱體可拆卸連接；所述石籠網箱為梯形體，所述石籠網箱的橫截面為直角梯形，所述石籠網箱的最高側的高度為0.6～1m，所述石籠網箱的最低側的高度是石籠網箱的最高側的高度的1/2；所述石籠網箱的鋼絲網的網孔為六邊形，所述石籠網箱的鋼絲網的網孔的大小為3cm×3cm[10]。

進一步的，所述網蓋與箱體之間設有絞合鋼絲，所述絞合鋼絲的直徑為2.0～2.5mm。

進一步的，所述石籠網箱的鋼絲網的材質為包覆有PVC 的低碳熱鍍鋅鋼絲或包覆有PVC 的鋁鋅混合稀土合金鍍層鋼絲或經高抗腐處理后的同質鋼絲中的任意一種。

進一步的，所述石籠網箱的鋼絲網的鋼絲直徑為2.5～3.0mm，所述石籠網箱的鋼條的直徑為3.5～4.0mm。

進一步的，所述箱體的最高側背離箱體的最低側的一面設有完全覆蓋箱體的最高側的濾水層。

進一步的，所述濾水層為具有濾土排水功能的土工布，所述土工布的厚度為1.0～6.0mm。

2 石籠設計圖展示

為了將石籠設計方法更簡潔、直觀向各位讀者展示出來，筆者將設計構思形成設計圖，參見圖1、圖2和圖3。圖1為本設計石籠的網蓋打開時的立體結構圖；圖2為本設計石籠的左視圖結構示意圖；圖3為本設計石籠的組合結構示意圖；其中：1.箱體；2.網蓋；3.絞合鋼絲；4.濾水層。

一種用于礦山邊坡生態修復的石籠，包括由多根鋼條和設置于鋼條之間的鋼絲網圍成的立體石籠網箱，石籠網箱包括箱體1和設于箱體1的頂部的網蓋2，網蓋2 與箱體1 之間設有絞合鋼絲3；石籠網箱為梯形體，石籠網箱的橫截面為直角梯形，石籠網箱的最低側的高度是石籠網箱的最高側的高度的1/2；石籠網箱的鋼絲網的網孔為六邊形。石籠網箱的最高側的高度為0.6m，最低側的高度為0.3m，長度為0.6～1.5m，寬度為0.6m[10]。

由于渾濁的泥污水會從石籠網箱的最高側沿著箱體的網孔縫隙滲出，自然匯集至排水溝，流經之處水體發黃，常常造成礦區水環境污染，所以設計在箱體1的最高側背離箱體1的最低側的一面設有完全覆蓋箱體1 的最高側的濾水層4，濾水層4 為具有濾土排水功能的土工布，土工布與石籠網箱既可通過鋼絲絞合連接，也可通過粘接的方式連接。

3 使用原理介紹

為使進一步說明本礦山邊坡生態修復的石籠設計目的、技術方案和優點，下面結合實施例做詳細說明。

實例中的石籠網箱的鋼絲網采用機械絞合的方式編織而成，在制作石籠網箱時便將濾水層4通過粘接的方式或鋼絲絞合的方式與石籠網箱相連，向石籠網箱的箱體1內充填塊石之前，可根據礦山本地的現場石材選定，可選用礦山內堅固密實、耐風化的石料或鵝卵石（石籠填料也可利用礦山硬質礦石原料、碎石或選礦后廢棄硬質石料），80%的石料的粒徑需大于網孔大小，主料塊石的規格為10～35cm為主，輔助填塞堅實的碎石或小石，其規格在5～20cm；填料施工時不得一次填埋，每組石籠網箱須同時均勻投料，每個石籠網箱分4次投料，以保證石籠網箱的形狀完整，完成后須塞填空隙，以求密實；對于石籠網箱的外部裸露部位，每1/3處需向內八字方向拉筋，每平方米向內平均拉筋4處，以正反八字形設置；填充完成之后，用絞合鋼絲3將網蓋2 與箱體1 綁好，綁絞合鋼絲3 時從下向上呈螺旋狀穿孔絞繞，封口邊連接閉合后，箱體1四周的框線按不小于15cm 的間距再次進行綁扎，橫豎線條基本一致，使所有石籠網箱連成一排整體，對填土進行圍擋[10]。

4 結語

與傳統石籠技術相比，筆者設計的一種用于礦山邊坡生態修復的石籠有益效果是：在保障“礦山地質環境驗收標準”中最低要求0.6m 的硬性要求下，可根據礦山土石資源條件靈活選擇石籠網箱的高度，避免在礦山邊坡生態修復中浪費原材料，預計可節約充填材料73%，節約金屬網面材料54.83%；本設計方法的石籠網箱網孔空隙小，使體積較小的礦石料和選礦廢棄石料不會沿著石籠網箱網孔掉出，能保障所有廢棄礦山土石體的綜合利用，避免造成資源浪費的問題，資源綜合利用率預計可增加約5%；同時，可將從種植區流向石籠網箱的泥污水過濾掉，阻止泥水滲出，實現清水流出，以達到治理礦區地表徑流水水質和美化礦區環境的作用。