植被混凝土技術在礦山邊坡生態修復中的應用

趙江水，劉新惠，吳師總

（湖南省地質礦產勘查開發局四0三隊，湖南 常德 415000）

伍房礦山位于現今湖南省常德市鼎城區石板灘鎮拾柴坡村立房灣，中心地理坐標：E：111°40′56″，N：29°11′15″，開采面積0.0257Km2，開采方式為露天開采。經過幾十年的開采，礦區及周邊水土體受到了不同程度的污染、土地資源受到占用破壞、露天開采形成高陡邊坡，這嚴重影響到當地的生態環境建設。目前遺留的礦山地質環境問題主要是廢石堆、采坑積水及高陡邊坡問題，現僅對伍房礦山高陡邊坡生態修復問題進行研究。

1 伍房礦山高陡邊坡概況

該邊坡位于采坑北側，邊坡高約30m，坡腳寬約150m，整體坡向55°，坡度60°左右，局部達80°以上，坡體面積約6300m2。邊坡下部出露黑色礦層，厚度約10m～15m，其上為硅質巖，頂部為棕紅色、淡黃色砂質粘土、亞粘土及礫石，厚度0m～3m。地層傾向225°，巖層傾角一般為40°左右。邊坡結構為反向坡，整體結構較為穩定。雨季邊坡坡面不穩定，常掉落少量巖塊。邊坡現狀見圖1、圖2。

石板灘鎮伍房礦山屬湖南省暴雨一致區第6區，多年平均最大24小時點暴雨量為110mm，降雨規模大，在高陡邊坡上雨水沖刷能力較強；同時該處邊坡長期裸露，土壤貧瘠，不利于植被生長發育，破壞地貌景觀。這要求邊坡生態修復材料不僅具有生態修復能力，而且還具有一定的強度及抗雨水沖刷能力，植被混凝土技術具有上述優勢，修復后坡面能抵御110mm/h的強暴雨的沖刷，不產生龜裂，又是良好的植生基材，能夠達到邊坡淺層防護、修復坡面營養基質、營造植被生長環境、促進植被良好生長的多重功效。

圖1 伍房礦山航拍照片（紅色區域為邊坡）

圖2 伍房礦山高陡邊坡（修復前）

2 植被混凝土生態修復技術

植被混凝土生態修復技術適用于45°～85°的高陡巖石邊坡，主要材料包括水泥、CBS植被混凝土綠化添加劑、有機物、砂壤土、植物種子、肥料和水等，將這些材料按照一定比例混合好，然后噴射到邊坡上，促使混合料和邊坡形成一體[1]。

2.1 植被混凝土結構

針對伍房礦山邊坡出露有礦層這一特點，植被混凝土采用雙層結構：植生基層+封閉層。封閉層用于隔絕礦層與雨水的接觸，防止污水的產生，厚度2cm，材料為1:3水泥砂漿；植生基層用于后續的生態修復，厚度8cm。結構見圖3。

圖3 植被混凝土結構圖

2.2 植生基層主要配方

2.2.1 土壤

植被混凝土的基材中土壤占比最大，一般選擇具備良好的水、養、熱、氣條件的砂壤土，要求土壤中砂粒含量不超過5%，最大粒徑小于8mm，含水率不超過20%。土層厚度以適宜植物生長并保證基材層在坡面上達到穩定要求，一般為8cm～12cm[2]。

2.2.2 水泥

在植被混凝土中起膠結作用，一般選用P.O.32.5普通硅酸鹽水泥，也可以根據不同的情況選用其它標號水泥。

2.2.3 有機質

一般采用新鮮有機質（稻殼、秸稈、樹枝）的粉碎物，其中新鮮有機質的粉碎物在基材配制前應做發酵處理。也可以采用草炭土、木纖維來充當有機質。

2.2.4 肥料

選用有機肥與復合肥配合使用，能為草籽發芽生長提供足夠肥力。有機肥：復合肥比例為2:1。

2.2.5 保水劑

一般選用吸水樹脂，吸水樹脂能吸收數倍于自身體積的水分，在植被混凝土中添加少量吸水樹脂，能顯著提高噴播層的抗旱性能。

2.2.6 草種

伍房礦山高陡邊坡坡度較陡，不適合喬木植被生長，按照灌、草、藤相結合以及兼顧景觀的原則，在綜合考慮地質、地形、植被環境、氣候條件等因素基礎上，選擇搭配冷、暖兩型混合種子，并考慮適當配置本地可噴植草種[3，4]。在植被混凝土噴層中，植生基層含有草種，封閉層不含草種。

表2 草種配方表（單位：g/m2）

3 施工工藝流程

常德鼎城區石板灘鎮伍方礦山邊坡生態修復施工流程為：坡面清理→錨釘安裝→鍍鋅鐵絲網鋪設→噴植植被混凝土→養護。

3.1 坡面清理

由上向下清除作業面雜物及松動巖塊，對坡面轉角處及坡頂的棱角進行修整，使之呈弧形，盡可能將作業面平整，作業面的凹凸度平均為±10cm，最大不超過±15cm；對低洼處適當覆土夯實回填，或者填充生態袋。

3.2 錨釘安裝

按照設計深度、角度要求開孔，開孔后放置錨釘。錨釘選用HRB400直徑18mm螺紋鋼筋，并進行防腐處理。錨釘采用1：2水泥砂漿壓漿固定，灌漿必須飽滿密實。錨釘縱橫向間距為2m，邊坡四周、低凹部位或節理、裂隙發育部位可適當調整鋼筋間距。

3.3 鍍鋅鐵絲網鋪設

鍍鋅鐵絲網采用菱形網孔規格為5×5cm，直徑2.5mm。

網片由上至下鋪設，鐵絲網間重疊不少于10cm，并用18#鐵絲進行綁扎，在錨釘接觸處也一并用18#鐵絲與錨釘綁扎牢固，與坡面保持3cm～5cm的距離，否則用墊塊支撐。

3.4 噴植植被混凝土

植被混凝土基層分兩層：第一層為封閉層，厚度2cm；第二層為植生基層，厚度8cm。植被混凝土噴植采用噴錨機（干噴）、分三次進行，第一次噴射封閉層，厚度2cm，材料為1:3水泥砂漿，第二次噴射植生基層，厚度6cm，種子含量為種子總量的30%，第三次噴射植生基層，厚度2cm，種子含量為種子總量的70%。

3.5 養護

為了保證種子的發芽率，選用16g/m2無紡布從上至下進行覆蓋。

植被混凝土的養護作業主要包括了水分、肥料以及病蟲害的防治三個方面的內容[1]。噴播完成后一個月，應全面檢查植草生長情況，對生長明顯不均勻的位置予以補播。養護期一年。

4 生態修復效果

目前伍房礦山邊坡生態修復施工已經完成，邊坡草籽已經發芽長綠，從效果看，達到了生態修復的目的。通過生態修復，高陡邊坡周邊區域的生態質量都將得到有效的提升，并能為大量的動植物提供生存環境，逐步建立當地的生態群落；在經濟效益方面，植被混凝土生態修復技術自身具備投入較少、后期維護費用較低等特點，經濟效益優于傳統的高陡邊坡治理辦法[4]；施工后兩月內發生過一定規模的降雨，植被混凝土植生基層、封閉層均未發生龜裂等現象，強度上達到了設計預期[5]。

生態修復效果見圖4、圖5。

圖4 施工后效果（一月）

圖5 施工后效果（兩月）

5 結語

常德鼎城區石板灘鎮伍房礦山露天開采形成的高陡邊坡，通過采用植被混凝土生態修復技術，達到了預期效果，這表明在南方區域露天礦山邊坡的生態修復中，植被混凝土具有較大優勢，工藝簡單、操作方便、選材方便、后期養護方便，具有較好的生態、經濟和環境效益。

目前湖南省五大礦區均有露天開采礦山，普遍遺留有露天開采形成的高陡邊坡，對于遺留的高陡邊坡的生態修復也是國家長江經濟帶重要工作內容。

植被混凝土植生基材可根據區域和氣候條件調整配方，既能保持水土、涵養水源，又能恢復邊坡生態環境，綜合效益顯著，值得在南方礦山生態修復中大力推廣，助力國家長江經濟帶的發展。