中央資金背景下的歷史遺留廢棄礦山生態修復示范工程研究
——以山東濟寧某石灰巖礦山為例

張 耀，徐 浩，張方哲，郭曉珊，尹 錚

(北京中地大工程勘察設計研究院有限責任公司，北京 100013)

我國疆域遼闊，礦種多，資源儲量豐富，資源優勢明顯。隨著改革開放以來工農業的繁榮發展，因資源需求而衍生的采礦業迎來了發展契機，表現在煤炭、建筑石料和有色金屬等支撐礦產的采、運、銷產業鏈的形成與完善，帶動了社會經濟的快速發展。在礦業高速發展而帶來巨大經濟效益的同時，礦山歷史遺留生態環境問題日趨嚴重，采礦行為誘發地質災害問題日益突出，導致環境污染和水土流失等諸多問題[8-12]。

本文以山東省濟寧市某石灰巖歷史遺留廢棄礦山生態修復工程為例，闡述了危巖體卸載、坡面排險、殘梁清理、地形整治、截排水工程、擋墻工程、綠化工程等工程措施，成功修復礦山生態，總結廢棄礦山生態修復的工程經驗，獲取了良好的生態效益，為同類型廢棄礦山的生態修復提供借鑒，冀望該方法進行推廣應用。

1 廢棄礦山生態修復的內涵與要求

生態恢復要以發揮生態系統的自我恢復能力為主，“主要依靠生態系統的自我恢復能力進行生態系統的恢復與重建”,這是經典或傳統生態學的觀點[1]。

在“兩山理論”提出之前，我國大多數礦區，經過以追求高利潤為目的缺乏自然環境規劃的無序開采，致使礦區及周邊自然生態環境遭到不同程度的破壞，而后因沒有及時采取正確的建設性、補償性的礦區生態修復措施，導致區域性的自然生態結構不可逆的損毀，原有自然生態環境已蕩然無存或者說已喪失自然恢復的條件，這種情況下其自然恢復的效率極低[1]，且缺乏對特定礦山生態問題和生態修復具體技術的指導性規范，直接影響了礦山生態修復工作的成效[2]。

通過工程手段對破壞的地形地貌進行整平恢復、種植土覆蓋、苗木人工輔助更新、退耕還林還草、封山育林、先鋒樹種的引入、對現有的產業擇地進行集中產業建設[3]。在對三區四線可視范圍內進行相對規格較高的綠化，相對豐富的工程措施，降低地質災害隱患的發生，治理后的地形盡可能的與周邊相似。對其他區域，需開展生態系統評價，確定其自然生態恢復功能，選擇性實施工程干預。考慮以生態過程調控為主，誘導生態系統的正反饋的自發恢復，考慮生境景觀間的相互作用；從生態系統的角度進行整體保護、系統修復、綜合治理。

2 廢棄礦山地質環境現狀

我國幅員遼闊，采區遺跡遍布大江南北，任何單一的生態環境治理方法或區域性的治理經驗都不具有普適性。

該治理區為低山丘陵區，地面標高一般為+69.96～+222.70m，相對高差152.74m[4]，治理區地貌為破損立面、殘留山包、渣石堆、廢棄構筑物等，總體趨勢東北高西南低，屬現代人工地貌。治理區內地質構造簡單，未見斷層分布(圖1)。治理區位于濟寧市西部，根據濟寧市水文地質分區圖，屬于嘉祥、梁山低山丘陵水文地質亞區，魯西北黃泛平原工程地質區。

圖1 礦山地質環境現狀圖

礦區經過長期的開采，形成了13個采坑、17個采礦平臺和14個巖質高陡邊坡。據開采方式、開采現狀、生產功能等，將全區劃分為4個區，編號依次為A、B、C、D區。各區地質環境現狀及其特征如下(表1)。

表1 采坑特征統計表

A治理區包含A-1、A-2兩個區，共有7個采坑。

A-1區，多年開采形成了3個較大的采坑CK1～CK3和4個大小不等的采礦平臺和3個邊坡。開采方式為階梯式，使用鋸切方法開采整塊巨石，陡崖面整體穩定性較好，各采礦平臺底部基本與巖石層面一致。

A-2區形成了4個較大的采坑CK5～CK8、4個大小不等的采礦平臺、6個采坑立面和1個水塘。開采方式為階梯式，使用鋸切方法開采整塊巨石，陡崖面整體穩定性較好，各采礦平臺底部基本與巖石層面一致。

B區形成了3個較大的采坑CK9～CK11。開采方式為階梯式，使用鋸切方法開采整塊巨石，形成的陡崖面平直，陡立。巖體的巖性為石灰巖，較為堅硬，裂隙不發育，整體穩定性尚好。個別平臺見存有采礦遺留小平臺，除平臺陡立面外，其他地方有少量草本植被發育，在陡崖頂部則為木本植物發育，多為白皮松。采坑南側有養老服務中心和配套道路，東南側有5處鋼筋混凝土結構框架建筑物。

C治理區分布有2處規模較大的露天采場CK12～CK13。經過開采后對山地造成嚴重破壞，高陡邊坡多，坡立面無植被生長。露天采場底部是廢石場，零亂堆放較多石料。場地內殘丘分布較多，中部還有一處深坑，內有少量積水，南部采坑底部現狀有8處廢棄房屋。

D區分為D-1和D-2兩個區，本區采坑大多為小采礦CK14～CK19，采坑開采使用鋸切工，但立面有較多危巖體和危巖帶存在，采坑周圍現有光伏板，坑內及采坑立面有光伏管線通過，采坑周邊植被發育較好。

3 廢棄礦山修復治理工程措施

3.1 危巖體卸載工程

治理區內巖石露裸，風化嚴重，只要有外力作用，隨時都有可能崩塌，治理區周邊距離紙坊鎮較近，附近居民活動頻繁，潛在地質安全問題的存在嚴重威脅到周邊民眾的生命財產安全[5-8]。對治理區內的采坑立面采用人工方式自上而下進行坡面危巖體卸載，清理坡面的浮石和碎渣，同時將坡腳碎石塊進行清理。在A區共施工5個危巖體卸載點，經剖面法計算得出本次坡面清理方量共4995.67m3。

3.2 坡面排險工程

利用淺孔爆破+機械破碎結合方式進行施工，對于裂縫裂隙發育切割較深的局部坡體，采用風鎬挖鑿方法徹底清理。該工程主要集中于治理區A區的5個邊坡；在B、C、D區各有一個邊坡需進行坡面排險，總坡面排險面積為18875.85m2。

3.3 殘梁清理工程

對于治理區內采礦挖損形成的高陡石灰巖邊坡，以及因開采形成的細窄和風化嚴重的殘梁，整治方法是根據原有開采平臺的標高直接進行削坡，同時考慮采坑周邊的原始地形條件，采取隨坡就勢整平等措施進行整治，盡可能形成集中連片、面積較大、地形與周邊相協調的可利用土地資源[9-10]。殘梁清理要求是：最大程度地減少項目施工對治理區現有渣堆、殘丘等土地和地表植被的破壞和不良影響；最大程度地減少治理區內開挖與回填土石方的工程量。整治后的治理區地形相對平緩，盡量與周邊原始地形相協調[11]。對于規劃植被恢復區開挖或回填至設計高程時，采用人工方式挖填，保證設計高程±50cm以內的土質松軟，便于后期草本種植。清理工作量使用CASS軟件根據三角網法進行計算。殘梁清理共36508.56m3。

3.4 地形整治工程

地形整治工程包括：土石方工程、場地平整工程。

3.4.1 土石方工程

(1)采坑回填工程。

由于飾面石材礦種的特性，采取鋸切特殊的開采方式，未經過爆破，陡坡保持完整，礦體完整性較好，所采取的治理方式在保證安全的前提下盡可能的回填遮擋裸露的崖壁一側，再種上高大的喬木進一步形成屏障[12-13]。

根據現場調查，殘梁清理和地形重塑清理出的石方回填至現狀CK3、CK7、CKI9、CK11、CK12南采坑、水塘內。根據CASS軟件和剖面法計算得出，總填方量為50383.44m3。

依據采坑周邊地形走勢回填成平臺或緩坡，坡度＜10°，廢石渣回填時分層碾壓，分層厚度不大于0.5m，每層壓實6～8次，最上層進行覆土，壓實系數0.8，開采平臺覆土厚度按照復墾地類標準進行施工。

(2)地形重塑工程。

針對治理區內雜亂分布的采坑現狀、渣土邊坡和平臺根據其分布特征和高程情況，采用機械鏟運高挖低填，分級放坡、分層碾壓，使原有不規則的渣土邊坡和平臺形成規整的、可利用的平臺、緩坡和邊坡。整治后的邊坡可進行邊坡植被恢復，平臺可供園林統一綠化。

(3)順坡整形工程。

順坡整形工程采用挖掘機配合人工按設計坡率掛線整修，自上而下修正超填超挖部分，進行邊坡整修夯實。該工程主要集中于A治理區的CK05和CK08，總面積為24561.57m2。

3.4.2 場地平整工程

其次是全面開展預算管理。包括“以預算為核心，費用控制為主線”全面預算管理構架建設。整合對接協同辦公、財務、人事、科研、資產、成本等系統，涉及預算、采購、收支、資產、基建、合同等包括經濟活動在內的內部控制規范體系，推動建立透明的財務管理制度，形成預算全過程實時控制體系。還包括預算費控系統建設。預算費控系統的建立，實現了醫院內部基于財務核算要求的ERP系統基礎數據的統一管理，使醫院預算的精細化管理建設進程開始起步，也為之后構建業財融合的成本核算體系，推動醫院“三重一大”按規定程序執行并公開內部決策和制約機制的完善奠定了基礎。自2014年至今，上海十院全面預算在申康院長績效考核中都為A級。

治理區形成平臺40個，編號PT01～PT40，面積為171339.74m2。治理區形成邊坡12個，面積為11641.30m2。根據原有平臺的標高，經過機械鏟運高挖低填整治后，場地平整后區域總面積為182981.04m2。采用挖掘機跟自卸車清運各平臺采礦廢渣和殘丘，削除各平臺場內陡坎，控制各平臺地面坡度在10°以內，進行場地平整，挖高填低。平臺、邊坡整治依據周邊地形走勢，力求平整方量最小、投資最省，廢渣堆平整后多余的土石方就近回填。

3.5 截排水工程

截排水溝采用預支板澆筑混凝土。需對基礎進行夯實，夯實系數不小于0.90。截排水溝斷面呈矩形，尺寸為：開口0.3m，內深0.3m，壁厚0.05m，底厚0.1m。截排水溝大樣圖如圖2所示。經測算，排水溝修建總長度為3619.44m。

圖2 截排水施工大樣圖

3.6 擋墻工程

Ⅰ型擋墻：矩形斷面，墻面直立，墻頂墻底寬為0.5m，墻高0.4m；Ⅱ型擋墻：矩形斷面，墻面直立，墻底頂寬為0.5m，墻高1.0m；石籠擋墻：整體墻高1.0m，單個鋼筋石籠尺寸為1m×1m×1m。其墻體基本結構見圖3。

圖3 檔墻工程示意圖

3.7 綠化工程

綠化技術方案的設計遵循統籌兼顧、合理規劃、因地制宜的原則[14]，融合了當地生態、人文環境，以體現生態、和諧、科學的設計理念。種植時間通常以春、冬兩個季節最宜，盡量避免在旱季種植[15]。本項目在植物種類選擇上，考慮了治理區氣候降雨等特征，根據所選植物的生長習性及所需的種植條件，結合當地長遠的規劃，選擇適宜樹種，達到植被恢復效果，喬木優先選用白皮松、黃金槐、紅櫸、海棠；灌木優選紅葉石楠、連翹；草本植物優選紫穗槐、金雞菊、波斯菊、紫花苜蓿及高羊茅等；爬藤植物優選用地錦、常春藤等。

(1)覆土工程。

為了使整個治理區達到比較好的復綠效果，對治理區內全部平臺和部分邊坡進行覆土，治理區全區平臺覆土面積為185500.58m2，覆土量為92470.23m3，治理區全區邊坡覆土面積為53209.50m2，覆土量為5494.04m3。覆土總量為97964.26m3。

(2)苗木栽植工程。

苗木栽植布置原則：依據周邊地形地貌、植被發育情況，與周邊景觀相協調的原則，在治理區進行苗木栽植作業。

平臺栽植喬木原則為：黃金槐規格為Ф(胸徑)≥5cm，H≥2.5m，P≥1.2m，栽植密度為2m×3m；櫸樹規格為Ф(胸徑)≥5cm，H≥3.0m，P≥1.2m，栽植密度為2m×3m；海棠規格為Ф(胸徑)≥3cm，H≥2.0m，P≥0.8m，栽植密度為2m×3m；2.5m白皮松規格為，H≥2.5m，P≥1.5m，栽植密度為3m×3m；2.0m白皮松規格為，H≥2.0m，P≥1.2m，栽植密度為2m×3m；1.5m白皮松規格為，H≥1.5m，P≥1.0m，栽植密度為3m×3m。均為品字形布置，種植穴尺寸為直徑為0.8m×0.8m×0.8m。栽植白皮松喬木總數量為8411株；栽植黃金槐總數量為195株；栽植櫸樹總數量為1379株；栽植海棠總數量為1560株；種植灌木為紅葉石楠、連翹，栽植間距為1.0m×1.0m，栽植比例為2∶1，規格為：營養杯苗H≥0.8m，P≥0.4m，種植穴尺寸為0.4m×0.4m×0.4m，栽植紅葉石楠灌木數量為6405株，栽植連翹灌木數量為2339株。

(3)魚鱗坑工程。

先在BP15和BP21進行裸巖清理，利用巖體現有或者經工程處理的坑洼和相對平坦處，通過砌筑或清理形成植物種植空間(圖4)。經過現場勘查，BP15有124處，BP21有89處可建設魚鱗坑，尺寸為0.8m×0.6m×0.5m；白皮松規格H≥1.5m，P≥1.0m，共栽植白皮松數量為213棵。

圖4 魚鱗坑穴法示意圖

在魚鱗坑內客土回填，播撒選種為喬、草、爬藤結合采用白皮松：紫花苜蓿：金雞菊=1∶1∶1數量配比；將回填客土、復合肥、種子等材料濕潤攪拌均勻，作為填料回填魚鱗坑，同時適量添加pH緩沖劑，每立方填料復合肥200g、種子100g；后續利用水溶肥通過灌溉定時追肥，其他未盡事宜按現行設計及施工規范執行[16]。

(4)種植爬藤。

治理區崖壁裸露區域布設種植常春藤和地錦，減少裸露崖壁面積，布設原則：行距為0.5m，常春藤種植在崖壁上部平臺，地錦種植在崖壁下部覆土區種植，上垂下爬。常春藤種植總長度1889.77m，數量3780株；地錦種植總長度4769.73m，數量9528株。

(5)播撒草籽。

治理區所有覆土平臺和邊坡播撒符合草種。每平方米的種子配比為：紫穗槐6g、金雞菊5g、波斯菊2g、紫花苜蓿1g、高羊茅1g，按1∶1∶1∶1混合，每平方米共15g。種子播撒完畢后，用耙齒整理，使種子埋于土壤中，埋深深度不可超過3cm。平臺總播撒草籽面積為185500.58m2，播種量為2782.51kg；邊坡總播撒草籽面積為16866.89m2，播種量為253.00kg。

(6)植草磚工程。

在A區3處平臺處鋪設植草磚，植草磚工程設置厚60穩定層(兼作養植層)：25%粒徑為10～30的碎石、15%中等粗細河砂、60%耕作土并摻入適量有機肥，三者翻拌均勻，攤鋪在砂石墊層上，碾壓密實，作為植草格的基層(圖5)。

圖5 植草磚平面示意圖

在基層上撒少許有機肥，人工鋪裝植草格，植草格可作裁剪以適合停車位不同形狀的要求。在植草格的凹植槽內撒上并用掃帚均勻掃入植草格孔內，土層高度以低于植草格平面5～10mm為基準。在植草格種植土層上播撒草籽，按15g/m2選用紫穗槐6g、金雞菊5g、波斯菊2g、紫花苜蓿1g、高羊茅1g，按1∶1∶1∶1混合。植草磚面積為4224.76m2，澆水養護待草成活后即可作為觀景平臺和休閑娛樂。

3.8 圍欄工程

根據現場調查治理區內防止安全事故發生，布設圍欄。1.8m鐵絲網圍欄長度為1296.14m，木扶手圍欄長度為137.96m，圍欄總長度為1434.10m。

1.8m圍欄規格為鐵絲網防護網圍欄，采用高強低碳鋼絲焊接，鋼絲直徑3mm；立柱為方形鋼管，高1.8m，邊長40mm，壁厚3.5mm；鐵絲圍欄和立柱刷防銹漆，厚1mm；圍欄底部采用C20混凝土基礎。

1.15 m圍欄規格為圍欄，采用木質扶手圍欄，立柱為180mm方形鋼管；高1.1m，壁厚3.5mm；橫柱為40mm方鋼；扶手為山樟木上栗漆；圍欄底部采用C20混凝土基礎。

4 綜合效益分析

4.1 績效目標

通過本次礦山治理示范工程的實施，共治理礦山生態修復面積為34.62hm2。其中，修復廢棄采坑13個，地質安全問題點消除數量5個，植被恢復面積11.18hm2，增加喬木林地面積7.13hm2，增加其他林地面積0.84hm2，增加其他草地面積11.27 hm2。盤活利用土地面積20.33hm2(表2)。

表2 績效目標對比表

4.2 生態環境效益

通過實施該修復工程，減少了裸巖荒山面積，增加林草植被建設速度，提高植被覆蓋率，使人為破壞的自然環境盡快得到改善和恢復，豐富山場森林景觀類型，使當地的生態環境可作為潛在的旅游資源開發，具有明顯的可持續發展性，生態效益十分顯著[17]。

同時，通過對治理區地質安全問題的治理，將大大提升水源涵養、水土保持、森林防火等綜合防控能力，為各類野生動植物提供了多樣化的棲息空間，并將顯著提高山場森林的生態承載力以及綜合生態效益[18]。礦山生態修復面積為34.62hm2，大幅提高治理區生態環境的整體質量，與當地建設生態文明、保護生態環境的新時代目標相適宜。

5 結論

通過對歷史遺留廢棄礦山采用危巖體卸載、坡面排險、殘梁清理、地形地貌整治、截排水工程、擋墻工程施工、綠化工程、養護工程等各項治理修復工程措施，有效改善了治理區的生態環境。該實例工程的成功實施，為區域內礦山生態修復項目探索總結可復制、可借鑒、可推廣的礦山修復治理經驗，并對同類型廢棄礦山生態修復工作具有示范指導意義。