廢棄露天石灰?guī)r礦山生態(tài)修復關鍵技術研究與應用

摘要：廢棄礦山的生態(tài)修復不僅可以改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，提高生態(tài)系統(tǒng)的恢復力與穩(wěn)定性，還能緩解自然資源和國土空間的供需矛盾，促進生態(tài)文明建設，助力可持續(xù)發(fā)展。以秦皇島市海港區(qū)某廢棄露天石灰?guī)r礦山為例，系統(tǒng)分析礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀，提出生態(tài)修復方案。總體來說，要開展地形整理、邊坡治理和植被復綠，設置截排水溝，實施養(yǎng)護工程，做好安全防護和監(jiān)測預警，為類似石灰?guī)r礦山的生態(tài)修復提供借鑒。

關鍵詞：廢棄露天石灰?guī)r礦山；生態(tài)修復；地形整理；邊坡治理；植被復綠

中圖分類號：X171.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）12-0-0355

Research and application of key technologies for ecological restoration of abandoned open-pit limestone mines

ZHANG Youhui

（WSGRI Engineering amp; Surveying Incorporation Limited， Wuhan 430080， China）

Abstract： The ecological restoration of abandoned mines can not only improve the ecological environment of mining areas， enhance the resilience and stability of ecosystems， but also alleviate the supply-demand contradiction of natural resources and national land space， promote the construction of ecological civilization， and help sustainable development. Taking an abandoned open-pit limestone mine in Haigang district， Qinhuangdao city as an example， the current geological environment of the mine is systematically analyzed， and the ecological restoration plan is proposed. Overall， it is necessary to carry out terrain consolidation， slope treatment and vegetation greening， set up interception and drainage ditches， implement maintenance projects， do a good job in safety protection and monitoring and early warning， and provide reference for ecological restoration of similar limestone mines.

Keywords： abandoned open-pit limestone mine; ecological restoration; terrain consolidation; slope treatment; vegetation greening

當前，我國廢棄礦山生態(tài)問題依然比較突出，嚴重影響人居環(huán)境和生態(tài)功能，對國土資源安全造成極大威脅。隨著我國污染防治攻堅向縱深推進，綠色、循環(huán)與低碳發(fā)展邁出堅實步伐。河北省擁有豐富的石灰?guī)r資源，但歷史開采產生大量廢棄礦山。以秦皇島市海港區(qū)某廢棄露天石灰?guī)r礦山為例，分析礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀，提出生態(tài)修復方案，明確關鍵技術，以指導類似礦山開展生態(tài)修復工作。

1 礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀

該廢棄露天石灰?guī)r礦山為政策性關閉礦山，距秦皇島市中心30～35 km，緊鄰鄉(xiāng)道，交通便利。開采形成2處露天礦坑和1處工業(yè)場地，地形高差為8.3～26.4 m，既有建筑除部分廢棄房屋外均有人居住。礦區(qū)地質環(huán)境問題突出，露天采坑巖質陡邊坡穩(wěn)定性欠佳，土地資源、地形地貌景觀和水資源被破壞。這些問題不僅嚴重影響周邊單位和居民的生產生活，也嚴重影響當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

2 生態(tài)修復方案

礦區(qū)主要采取地形整理、邊坡治理、植被復綠、設截排水溝及養(yǎng)護等綜合治理措施，避免形成滑坡、崩塌等地質災害[1]。

2.1 地形整理工程

通過平整、清理和回填等土石方工程對現(xiàn)場已破壞的地形地貌進行整理，使之與自然地形地貌景觀相協(xié)調，在消除安全隱患的同時，規(guī)劃好地表水系的排泄通道，為后續(xù)采取其他工程措施提供有利條件。礦區(qū)底盤采用削高填洼、劃方整平的處理方式，充分利用礦山堆渣余料，沿鄉(xiāng)道標高132～175 m進行平整，整理的地塊要依據(jù)實際形狀開展修邊，力求圓滑、規(guī)整，設計整平面積為191 917.47 m2，平整后擬恢復地類覆土。

2.1.1 場地平整對林地的覆土要求

恢復林地的區(qū)域采用整體覆土[2]，土壤質地為砂土和粉黏土，復墾后林地的有效土層厚度控制在50 cm以上，土壤容重不大于1.5 g/cm3，礫石含量不大于30%，pH值保持在5.5～8.5，有機質含量不小于1%。根據(jù)《土壤環(huán)境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），土壤環(huán)境質量符合Ⅲ類標準要求。

2.1.2 場地平整對耕地的覆土要求

恢復旱地的區(qū)域采用整體覆土，土壤質地為砂質壤土和砂質黏土，復墾后的有效土層厚度控制在80 cm以上，土壤容重不大于1.4 g/cm3，礫石含量不大于15%，pH值保持在6.5～8.5，有機質含量不小于1.5%。根據(jù)《土壤環(huán)境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），土壤環(huán)境質量符合Ⅱ類標準要求。

2.1.3 場地平整對園地的覆土要求

恢復園地的區(qū)域采用整體覆土[3]，土壤質地為砂質壤土和砂質黏土，復墾后的有效土層厚度控制在80 cm以上，土壤容重不大于1.45 g/cm3，礫石含量不大于20%，pH值保持在6.5～8.5，有機質含量不小于2%。根據(jù)《土壤環(huán)境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》（GB 15618—2018），土壤環(huán)境質量符合Ⅱ類標準。

2.2 邊坡治理工程

礦區(qū)邊坡巖性主要為灰?guī)r，巖層堅硬，上部為較薄的第四系覆蓋層。綠化前需要清理坡面，清除坡面危巖體、浮土、浮石及局部突出巖體，使坡面盡可能平整。坡面清理宜采取人力與機械相結合的方式，施工時自上而下削離。對于存在軟弱夾層、裂隙發(fā)育等不利條件的順向不穩(wěn)定坡段，采用坡率法、錨桿格構梁和防護網等方式處理。邊坡的設計坡率為1∶1，高度超過10 m時，應分段設計臺階，臺階寬度為4 m，處理面積為7 565 m2。設計錨孔直徑為110 mm，鋼筋長為9 m，傾角為20°，直徑為28 mm，水平間距為3 m，豎向間距為3 m，格構梁截面尺寸為0.3 m×0.4 m，格構內堆疊植生袋用于坡面綠化及防護。

2.3 植被復綠工程

2.3.1 馬道封邊墻綠化

在削方后距馬道邊側0.5 m的位置設置混凝土封邊墻，寬為500 mm，高為1 000 mm，封邊墻采用混凝土澆筑，豎筋插入基巖的深度不得小于50 cm。在封邊墻底部設置一排距地面0.20 m的泄水孔，孔的傾角為5°且向墻外傾，孔內設置直徑為50 mm的排水管，管外包無紡土工布，孔距為10 m。封邊墻以15 m為間隔，布設自墻頂延伸至基底的伸縮縫，寬為20 mm，內填瀝青麻筋和瀝青木板。插筋孔直徑不小于4 cm，灌注水泥砂漿，用阻銹劑、瀝青等對接觸封邊墻處的鋼筋做防銹處理[4]。

封邊墻內進行覆土綠化，覆土選用種植土，厚度不小于1 m，選用喬木、灌木等植物，播撒草籽進行綠化。在緊靠坡腳及封邊墻處種植爬山虎，上爬下掛，爬山虎間距為0.5 m，長度不小于3 m，兩年生，蓬徑不小于50 cm，上下交錯布置。中間栽植刺槐進行綠化，刺槐高度為101～130 cm，胸徑不小于1 cm，冠幅不小于30 cm，栽植間距為2.0 m，交錯布置。草本植物主要播撒胡枝子、披堿草、黃香草木犀、黑麥草和結縷草等。

2.3.2 邊坡復綠

穩(wěn)定巖質邊坡采用喬木、灌木和草本植物的組合進行綠化，上垂下爬。坡度不超過35°的坡面采用喬木、灌木和草本植物的組合進行綠化，植物選擇馬尾松、側柏、胡枝子、黑麥草和結縷草。坡度超過35°的坡面采用上垂下爬的方式進行綠化，坡腳種植爬山虎，坡頂種植連翹，爬山虎、連翹每隔100 cm種植1株，株高均為30～50 cm。坡度超過55°時，應在坡腳、坡面和坡頂設置植生孔和植生槽。

對于坡度不大于55°的土質、巖質邊坡，設計掛網噴播總面積約為5 960.12 m2。選用絲徑為2.2 mm的高鍍鋅棱形鐵絲網，網孔規(guī)格為5 cm×5 cm。在巖石處設置錨桿時，借助風鉆或電鉆，采用梅花形設置錨桿，提高整體結構的穩(wěn)定性。較陡巖面可在網上掛草簾，使客土基質在巖石表面構成一個持久的整體板塊，增加附著力，確保客土厚度合理。

掛網噴播前，坡面需要充分灑水1～2次，保持濕潤，草籽、泥炭土、木質纖維、有機肥、速效肥、長效肥、保水劑和黏結劑等混合材料經由專用機械的攪拌后在鐵絲網上進行噴播，總厚度為10.0～12.5 cm。

為保證噴播效果，即水分散失后仍能達到所需厚度，噴射厚度一般為設計厚度的125%。為避免土壤穩(wěn)定劑硬化，應在平均溫度5 ℃以上、35 ℃以下的時間進行噴播施工。

噴播時，首先啟動攪拌機將噴射混合材料攪拌均勻，然后開動空壓機和水泵，壓力達到0.3 MPa時啟動攪拌機，待混合料入斗后啟動噴射機。噴射手在打開閥門后須自上而下開展噴播客土作業(yè)。噴射手依據(jù)噴射機壓力和坡面地質調整噴射角度與距離，確保客土黏坡不離不散。噴植種子選取以鄉(xiāng)土植物為主、外來植物種子為輔的植物群落，從而適應當?shù)刈匀簧鷳B(tài)環(huán)境，植被建成后在景觀效果上接近自然，并與周邊山體景觀協(xié)調融合。

2.3.3 采場平臺綠化

采場平臺區(qū)域的園地、草地復墾后與原地類一致，原采礦用地復墾為耕地，在場地完成平整后覆土，覆土厚度應滿足相關用地的種植要求。園地種植板栗、核桃等，草地種植胡枝子、披堿草、黃香草木犀、黑麥草和結縷草，復墾為耕地的區(qū)域種植土豆、玉米和紅薯。

2.4 截排水工程

沿邊坡坡頂、坡腳布置截排水工程，以有效疏排露天采坑的匯水，并引排至已有排水系統(tǒng)。設計排水溝總長為5 935 m，采用不易風化的塊石砌筑，溝底及護壁頂部采用砂漿抹面，斷面型式為矩形，溝凈深為0.5 m，溝底寬為0.5 m，護壁厚度為0.3 m，護底厚度為0.3 m。坡腳排水溝處150～200 m間距設沉砂池一個，沉砂池采用不易風化的塊石砌筑，凈尺寸為1 m×1 m，壁厚為0.3 m。截排水溝修建完畢，需要定期維護，以保證排水通暢。

2.5 養(yǎng)護工程

2.5.1 總體布置

本次治理工程以地形地貌整治為主，恢復生態(tài)為輔，坡面綠化工程配套灌溉管網，以保證后期植被養(yǎng)護的成活率。根據(jù)治理區(qū)植被灌溉需水量，結合項目區(qū)的水文地質條件，擬在適當位置修建3口取水井，井徑為300 mm，井深暫定為50 m，具體深度應結合現(xiàn)場實際施工情況確定，井內設水泵通過給水管道向植被灌溉區(qū)供水，再由給水支管道進行灌溉。

沿山壁或陡坡豎向明裝給水管道，其余灌溉系統(tǒng)管道均埋地敷設，管道埋深為1.0 m，每隔6 m設置1個噴淋器，控制閥每100 m設置1個。如系統(tǒng)水壓供水泵揚程小于100 m，灌溉所用聚乙烯管材規(guī)格為DN75（壓強1.0 MPa），如系統(tǒng)水壓供水泵揚程大于100 m，灌溉聚乙烯管材規(guī)格均應為DN75（壓強1.60 MPa）。

2.5.2 主要技術要求

各類穿墻和過路的套管位置確定后，需要預先埋設。綠化給水管線采用給水聚乙烯管，管道均貼覆土底部安裝，溝底要平整光滑，不允許有直徑大于3 cm的硬物，綠地內的主管使用專用管件連接。綠化給水支管、干管應以不小于0.3%的坡度向閥門井或泄水井找坡，當管道有下返時，在低點加設泄水閥，高點安裝排氣閥。綠化灌溉給水管線試驗壓力為系統(tǒng)水泵工作壓力的1.5倍。所有管道沖洗完畢后，方可安裝噴頭。根據(jù)治理區(qū)的實際情況，在坡頂布設1.2 m高的防護欄桿，表面刷防銹漆，欄桿承受的水平推力不小于1.5 kN/m，總長度為2 970 m。另外，在坡腳和坑邊設立警示牌。

3 結論

廢棄露天石灰?guī)r礦山通過開展地形整理、邊坡治理和植被復綠，設置截排水溝，實施養(yǎng)護工程，加強安全防護和監(jiān)測預警，進行生態(tài)修復。廢棄礦山的生態(tài)修復可以消除地質災害隱患，防止水土流失，恢復礦山地表植被，美化礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，同時增加可利用土地資源，具有良好的社會效益、環(huán)境效益和經濟效益。

參考文獻

1 徐冬冬，吳 華，劉安富.廢棄砂石礦山生態(tài)修復治理措施[J].有色冶金節(jié)能，2022（6）：59-62.

2 孫 銳.廢棄露天石灰?guī)r礦山地質環(huán)境問題及治理[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2022（9）：219-221.

3 卓志榮.高陡巖質邊坡生態(tài)復綠與關鍵技術探討[J].河南科技，2021（19）：126-129.

4 李常輝.龍臺村某邊坡危巖開發(fā)式處治及復綠工程方案研究[J].世界有色金屬，2019（21）：166-168.

作者簡介：張尤慧（1978—），女，湖北恩施人，工程師。研究方向：巖土工程勘察設計施工咨詢一體化。