生態技術在紫金山礦區邊坡治理中的應用

鐘吉祥

摘要生態技術在紫金山礦區邊坡治理中應用，有利于解決礦山開采與生態環境遭破壞的矛盾，同時也可以很好地保護邊坡表層，起到防止邊坡進一步水土流失和綠化、美化的作用。通過對上杭紫金山礦區水土流失及邊坡現狀分析，介紹了礦區邊坡的特點、生態技術在邊坡治理中的應用，特別對高陡邊坡治理及其后期的撫育施肥管理進行詳細分析，借此說明生態技術可以有效地對紫金山礦區邊坡進行防護治理。

關鍵詞生態技術；紫金山礦區；邊坡治理

中圖分類號S157.2文獻標識碼A文章編號 1007-5739（2009）03-0283-03

紫金山礦區位于福建省上杭縣境內，地理坐標東經116°24′00″~116°25′22″，北緯25°10′41′~25°11′44″，該礦山礦物結構是“上金下銅”，現已探明黃金儲量153t，銅儲量146萬噸。紫金山礦區位于武夷山脈南段東列山地的南端，屬中低山構造侵蝕山地，東鄰玳瑁山脈，周圍為丘陵盆地和河谷盆地環繞。山脈走向北東，地形自北東向南西傾斜，礦區基巖裸露、地形陡峻、切割強烈，坡度多在25~50°。主峰麒麟頂位于礦區中部最高點，海拔標高1 138.13m，礦區東西兩側為舊縣河和汀江所環繞，汀江河面標高為200m。礦區內地形海拔多在500m以上，最低標高（西北角）315m，礦區附近侵蝕基準面標高為190m，相對高差較大。礦區屬亞熱帶季風氣候區，溫濕多雨，夏長冬短，無酷熱嚴寒，降雪少、霜期短，年平均氣溫19.9℃，年平均降雨量1 604.1mm，且每年3~6月為雨季，約占全年降雨量的60%，其次為8~9月常有降雨及臺風雨，10~12月為旱季，一般占全年雨量的2.5%~5.0%，主導風向為西北風。礦區往南直距上杭縣城14.6km，礦區東側的石圳村有205國道經過。石圳村向西北有10km的水泥公路直抵礦區，石圳村向南12km公路至上杭縣城。上杭至蛟洋站鐵路線約59km里程、距龍巖市公路里程102km，交通方便。

紫金山金礦目前已成為中國第一大黃金礦山、國內單體礦山保有可利用儲量最大、采選規模最大、黃金產量最大、礦石入選品位最低、單位礦石處理成本最低、經濟效益最好的黃金礦山。

1紫金山礦區水土流失及邊坡現狀分析

1.1水土流失現狀分析

紫金山金銅礦的大規模開發，不可避免地引起植被、土壤等生態環境破壞。據上杭縣水保辦實地調查勘測，礦區目前占地擾動總面積437hm²，水土流失總面積約125hm²，水土流失率28.6%，其中輕度流失16hm²，占水土流失總面積的13%，強度流失109hm²，占水土流失總面積的87%。礦區現有水土流失具有以下幾個特點：①分布面積上為相對集中，但塊狀不連續，以采礦點、露采區、選礦場地和礦生活區為中心，向四周延伸；②地形分布上，集中在25°以上的陡坡地為主；③垂直分布上，主要在450～900m標高的中、低山區；④礦區土壤侵蝕類型主要為水力侵蝕，其次為重力侵蝕；⑤水土流失形式主要為溝蝕，其次為面蝕和滑塌侵蝕。

1.2礦區邊坡現狀分析

紫金山礦區的邊坡主要由開挖道路及生產用地所形成的上下邊坡、陡邦開采形成的邊坡、礦石經破碎洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡、礦石未經破碎直接洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡等幾種邊坡組成。

1.2.1開挖道路及生產用地所形成的上下邊坡。紫金山礦區新舊生產用地及開挖道路形成的上下邊坡在紫金山礦區邊坡中占有15%左右，該種邊坡在道路以上屬于原始邊坡開挖出來，一般情況下坡度較陡，在35～50°，坡長15～50m，巖性主要由巖質和土質2種，從原始山體直接開挖而成，邊坡相對較短且比較穩定；道路下邊坡主要是上邊坡開挖后堆積而成，性狀與上邊坡相似。

1.2.2陡邦開采形成的邊坡。紫金山金礦露天采礦場所采用的陡邦開采而形成的邊坡坡度較陡，在60～85°，坡長20～30m，是以花崗巖為主的堿性巖構成的巖質邊坡。因該種邊坡還在經營使用中，現在還不需要進行植被恢復。

1.2.3礦石經破碎洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡。礦石經破碎洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡在紫金山礦區邊坡中占有40%左右，坡度在35°左右，該礦石的含金品位一般都在0.5g/t以上，經破碎后成8cm以下的不規則碎礦石，所以顆粒度小且較均勻，呈弱堿性，pH值在8.0~9.5，土壤主體為各種已礦化及氧化的中細粒花崗巖，金礦物已浸出回收，銅、銀等重金屬含量極低。它結構松散，強度低，含砂石多，土量極少，土壤貧瘠，持水能力差，透水能力強，抗軟化的能力弱，抗剪切強度差，故邊坡的穩定性相對較差。

1.2.4礦石未經破碎直接洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡。該種邊坡在紫金山礦區邊坡中占有25%左右，礦石的含金品位一般都在0.5g/t以下，因未破碎直接入堆洗礦，顆粒度非常不均勻，其他特點與礦石經破碎洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡相同。

2生態技術在邊坡治理中的有效應用

2.1生態技術的含義

“生態技術”指的是在工程建設中采用相關的生態植物（如不同的喬、灌、草、藤等），在特定環境條件下混合配置后，對開挖或填筑所形成的邊坡進行植被恢復的一種綜合技術應用方案，它包含了綠化景觀、固土保水、防止淺層滑坡、塌方等生態環境保護的基本內容[1]。

2.2礦區土壤與原始植被

礦區成土母巖主要是以花崗巖為主，巖體風化強烈，覆蓋數米紅色風化殼，經氣候、生物、水等因子的長期共同作用，形成了礦區紅壤、黃壤、紫色土、草甸土等土壤類型。礦區原始植被群系主要有常綠闊葉林（米櫧、栲樹、木荷等）、針闊混交林（馬尾松、杉木等）、竹林（觀音竹、剛竹、紫竹等）、人工林及灌木（黃瑞木、繼木、桃金娘、胡枝子等）類型。

2.3生態技術在邊坡治理中的應用

2.3.1一般邊坡的治理。一般邊坡是指坡度小于35°的礦石經破碎洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡和開挖道路及生產用地的下邊坡。該種邊坡采用鋪植本地河灘草，同直接撒播草種護坡相比，它具有以下特點：①成坪時間短；②護坡功能見效快；③施工季節限制少；④前期管理難度大[2]。該種邊坡先將頂部采用裝載機修建擋水墻，目的是不讓邊坡頂部的匯水流入邊坡，在適合的位置修建1條排水溝，使其匯水往排水溝方向排出。然后再進行清理、修坡平整；為確保安全，在邊坡頂部至坡腳每隔3m修1條20～30cm的人工馬道便于施工人員邊坡作業。邊坡修整清楚后，在河灘旁挖來本地草皮鋪植于邊坡，一般成塊的草皮采用星點式鋪植后用竹釘將其固定于邊坡上，成塊的草皮間隙處鋪植一些草皮碎屑或草皮土，鋪植后用鐵鍬拍打夯實，經過幾次雨水澆灌，本地草皮即可開始生長。第2年設計種植胡枝子、馬尾松，且1∶1行間混交。種植密度為株行距1.1m×1.0m，9 000株/hm²（馬尾松300株/hm²、胡枝子300株/hm²）呈品字形種植，且定點、挖穴、種植同步進行。種植馬尾松、胡枝子穴規30cm×20cm×20cm。栽植前1~2d要水施5%濃度復合肥作送嫁肥，且上山前還需浸透水、壓緊，確保土球不松散、苗木不脫水；種植時間在6月底前完成。第3年再種植一些花卉類灌木，如雙莢槐、毛杜鵑、紫薇等。

2.3.2開挖道路及生產用地所形成的上邊坡的治理。該種邊坡在道路以上，屬于原始邊坡開挖形成，一般情況下坡度較陡，在35～60°，采用坡腳砌擋土墻，在其上部再砌花池，在花池里放入比較肥沃的土壤與有機肥，有機肥可以為草炭土或發酵過的農家肥，然后再種植爬山虎、炮狀花及中華常春藤，爬山虎種植密度為4株/m²，炮狀花為2株/m²，中華常春藤為4株/m²；生長速度在半年內有些可長3~4m，慢的也有1.0~1.5m。在邊坡上可采用多種草籽混合，主要種子有馬尾松、寬葉雀稗、多花木蘭、百喜草、狗牙根等，在播種前1d，進行混合后浸泡，再用鈣鎂磷肥進行第2次攪拌，與過篩的黃土再次攪拌均勻，調至呈粘糊狀即可，在土質的邊坡上進行星點式甩播，陰雨天氣可在10d左右發芽。

2.3.3礦石未經破碎直接洗礦后的廢礦渣堆積而成的邊坡的治理。該種邊坡主要由未破碎直接入堆洗礦后的廢礦渣堆積而成，顆粒度非常不均勻，主要表現在中下部邊坡全是超過15cm的不規則石塊，只有采用先將石塊相對鋪平，再用客土主要是黃土將石縫隙補滿，最好高過石塊5cm比較理想，其余與一般邊坡的植被護坡方法相同。

2.3.4高陡邊坡的治理。該種邊坡主要有陡邦開采形成的邊坡、開挖道路及生產用地所形成的上邊坡及紫金山礦區東南礦段A、B塊排土場邊坡。東南礦段A、B塊屬構造侵蝕中低山地貌，地形切割劇烈，起伏較大，區內標高420～950m，相對高差530m，坡度在30～45°。

紫金礦業集團股份公司在2003年5月對東南礦段A、B塊收歸管理后，對東南礦段A、B塊排土場邊坡整治極為重視，采取以截排、導排地表水、削坡減載等工程措施將A1塊分為4個邊坡，A2塊分成2個邊坡，B塊削坡減載23.6萬立方米，共分11個邊坡，在每個平臺內側設置排水溝，將水引向邊溝排出，臺階坡比1∶1.2～1.5。在2004年對邊坡采用點播混合草籽的辦法，9穴/m²，穴規為20cm×10cm×10cm，草籽主要是寬葉雀稗、多花木蘭、百喜草、狗牙根、高羊茅、馬唐等，在播種前1d，進行混合后浸泡，再用鈣鎂磷肥進行第2次攪拌，與過篩的黃土再次攪拌均勻，播在穴內再覆蓋，在15d內基本發芽。有些比較平緩的邊坡可采用鋪植本地河灘草的辦法（方法同上），由于礦渣邊坡含砂礫多，肥力極差，后續加強肥水管理，土壤少，透水、吸水性強，流動性大，極易被雨水沖刷。2004年7月7~8日降雨量達90.8 mm及同年8月19~20日降雨量達92.1mm將超過35°的邊坡沖垮，特別是B塊第Ⅳ平臺左側沖垮影響到第Ⅳ個邊坡左側穩定，第Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ邊坡因地表水下滲到邊坡內部，邊坡中部滲出沖刷、侵蝕最終沖成大溝壑狀；為了不影響下部邊坡，在第Ⅸ邊坡采用挖掘機和裝載機反壓攔截，對地表水采取層層攔截及導排入邊溝，2005年在原來的基礎上繼續種植馬尾松，密度為9 000株/hm²，方法同一般邊坡的治理。在2005年6月15~24日降雨量達254.6mm及同年8月13～14日降雨量達159.3mm又將A1塊第Ⅲ、Ⅳ邊坡及A2第Ⅱ邊坡沖毀形成局部泥石流。為了使松散的礦渣不再往下溜，該礦在邊坡采用水泥抹面，在馬道外側建C20砼澆注加鋼筋的擋水墻，馬道采用厚度為10cm的水泥抹面使水更易導排，2006~2007年東南礦段AB塊邊坡相對穩定。2009年紫金山國家礦山公園建設，從美觀方面考慮，決定對東南礦段AB塊原有被沖刷的邊坡及水泥抹面的邊坡進行重新整治，使其披上綠裝。在2008年初就開始對開挖道路及生產用地所形成的上邊坡及東南礦段AB塊原有被沖刷的邊坡及水泥抹面的邊坡采用噴播綠化的方法：該工序為排水設施施工→邊坡平整→鋪掛鐵絲網→物料混合攪勻→噴射生態營養劑基質層和面層→覆蓋無紡布→后期養護。①排水設施施工。該項排水設施主要是為了使坡面不受匯水沖刷的影響，在邊坡頂部挖1條排水溝，一般坡頂排水溝寬為30～40cm并向兩邊排水。②鋪掛鐵絲網。掛網目的是增強護坡強度和生態植被營養劑人工基質與巖面的附著力，可選用160～180μm菱形鐵絲網，鋪網時要保證坡面全部覆蓋，并打錨桿加固，錨桿為16mm螺紋鋼、長60cm，鋪掛鐵絲網不能形成活動空心網。鋪掛鐵絲網既可護坡，同時又構成生態植被營養劑基質的“骨架”，增強其整體性和附著力，防止其從坡面脫落。③物料混合攪勻。將選定的綠化基材（土壤）、水泥、輔助材料（雞鴨糞、鋸末面）、無機肥料、生態植被營養劑、保水劑等按比例進行攪拌混合均勻，形成混合營養基質層。④噴射生態植被營養劑基質層和面層。根據攪拌機及噴射機械功率的大小，按生態植被營養劑配方計量各種材料拌合均勻后，即可噴射。噴射時要求噴槍口距巖面1m左右，加入的水量應保持生態植被營養劑基質不流不散。并分基層和面層2次噴射，基層不加入植物種子，噴射厚度為8cm，在其噴射過程中，應注意第2次找平；面層拌料時加入混合植物種子，噴射厚度2cm，2層的平均厚度需達到10cm。⑤覆蓋無紡布及后期養護。當面層噴射完成及觀花灌木栽植后，要及時覆蓋無紡布進行保墑。后期養護措施主要是及時澆水，以保持人工基質呈濕潤狀態，營造種子快速萌發的生長條件，澆水養護應根據天氣狀況適時進行，澆水時應采用噴霧噴頭移動噴灑，以保證基質充分濕潤，于早、晚進行，禁止在中午前后進行。當植物種子萌發生長后，還應專人定期觀察植物生長情況，適時追肥，若發現病蟲害要及時防治。

2.3.5撫育施肥管理要求。撫育施肥管理是一個很重要的工序，馬尾松、胡枝子等一些灌木采用點穴多次施肥撫育，在距植株15cm處挖穴點施，施后要蓋土，每次每株施復合肥50g，1年施肥4次，時間分別在3～5月、8～10月雨水來臨之前進行。本地河灘草通常采用復合肥撒施，次數與時間同上。并要求及時做好病蟲害的防治工作，預防為主，精心養護，使植物增強抗病蟲能力，經常檢查，早發現早處理，采取綜合防治、化學防治、物理人工防治和生物防治等方法防止病蟲害蔓延和影響植物生長。盡量采用生物防治的辦法，以減少對環境的污染。用化學方法防治時，噴藥一般要在下午進行；藥物、用量及對環境的影響，要符合環保要求的標準。

3治理效果

生態技術在紫金山礦區邊坡治理中的應用，必先整治邊坡和治理水路，在完善排洪設施和邊坡相對穩定的前提下，對堆場、廢渣、尾礦、道路、邊坡、溝壑等實行綜合整治，固坡綠化，變廢為寶，綜合利用。自1998年至今，紫金山金銅礦植被恢復總面積約335.5hm²，包括草皮的斜坡面積及每年的復墾面積，投入資金已達2 200.37萬元。對邊坡采用先草后喬、灌、花卉，同一地點采取逐年遞進的方式，完善整體森林生態系統，逐步演替為公益林。經過幾年的努力，紫金山礦區邊坡水土流失的現狀有所緩解，經生態技術應用治理過的邊坡土壤變肥、邊坡復綠、崩塌地質災害得到治理、邊坡相對穩定，為我國礦區生態技術邊坡治理立下典范。

4存在問題

因礦渣邊坡結構松散、強度低、含砂石多、土量極少、持水能力差、透水能力強等特點，若每個平臺沒有采取適當的導水引流措施或者從處界有水進入邊坡，就有可能會引發地質災害和泥石流。

5結語

通過幾年來的水土保持和園林工作者的共同努力，紫金山礦區邊坡呈現出亮麗的風景線。紫金山金銅礦始終堅持將礦山水土保持和生態治理擺在重要位置，至今紫金山金礦累計投入水保設施費用達1.2億元，建成了一批水土保持設施，這些設施對防治礦區水土流失發揮了重大作用，在一定程度上扼制了水土流失、地質災害的產生，并在2003年12月被國家旅游局授予“紫金山工業生態旅游礦區”，現紫金山又被列為首批“國家礦山公園”。始終做到開發一片、治理一片、成效一片、利用一片，做好礦山的重建植被，恢復礦區生態，使生態技術在紫金山礦區邊坡治理中的作用得以有效發揮。

6參考文獻

[1] 陳水榮．淺談礦山、公路建設中“生態技術”方案的選擇與應用[J]．西部探礦工程，2006（2）：247-249.

[2] 周德培，張俊云．植被護坡工程技術[M]．北京：人民交通出版社，2003．