CBS3.0技術在海林礦山生態恢復治理中的應用研究

金章利，劉高鵬

（1.湖北三峽職業技術學院，湖北 宜昌 443000；2.湖北金源綠通生態環境工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

據統計，黑龍江省內各類礦產地有806處，礦產資源開采礦區為496處（包括基建、停采、閉坑礦區）植被遭受到不同程度的破壞。廢棄礦山生態修復是山水林田湖草統籌治理的一項重要工作，其目的是利用生態修復的相關理論、技術、材料及工藝對因采礦活動破壞的生態系統修復至接近于礦山開采前的自然狀態，或者將廢棄礦山重建成符合人類某種有益有用的狀態。而這些生態修復均是以恢復植被為主導，而目前常規的生態修復手段主要有：客土噴播法、植物毯覆蓋法、臺階恢復法，這些方法在中國的礦山修復進程中功不可沒。但是對于廢棄礦山邊坡而言，在生態修復的同時更加重要的要側重安全防護，目前常見用于安全防護的手段主要有：混凝土框架梁、防護網懸掛、噴水泥砂漿防護等措施。此類措施基本上能夠實現廢棄礦山的安全防護。鑒于目前的生態修復方法和安全防護方法，二者存在著矛盾，能夠實現安全防護的，生態修復效果較差，而生態修復效果較好的方法，安全防護效果略差。

本文針對礦山高陡邊坡的生態修復技術難題，首次提出了全新的CBS3.0礦山生態修復模式，研究成果有AB菌生物調控技術+抗滑緩釋營養系統+多孔質植生技術體系、寒旱地區礦山抗凍融基材及其制備方法、植被群落抗凍抗旱物種遴選配方。

1 海林市礦山生態治理項目概況

1.1 概況

牡丹江海林市，位于黑龍江省東南部，素有“中國雪鄉”、“中國虎鄉”之稱。海林市帳篷山廢棄礦山地質環境項目（二期）工程位于城市主干道可視范圍內，石料開采形成了大量次生裸地（裸露山體邊坡），存在滑坡、崩塌、水土流失、土地破壞、地貌景觀破壞等生態環境問題。廢棄礦山開采所形成的陡峭邊坡依靠自然力量很難恢復植被。

礦山開采擾動后形成了陡峭的山體邊坡、棄土（渣）邊坡，這些都是以破壞生態環境為代價的工程，使原本脆弱的生態結構和功能、山體植被原貌、地質景觀、自然生態景觀等遭到破壞，帶來地質環境和生態環境等方面的突出問題。

1.2 邊坡特征

帳篷山二期廢棄礦山，分為2個礦坑，需要治理的面積約15000平米。本地氣候冬季寒冷漫長，巖面風化嚴重局部松動的掉塊，坡度陡峭到達70°～80°，礦山停采面高度120m。長期裸露所形成的巖石裂隙，也本地植物榆樹、楊樹生長，山地植被覆蓋較高。

1.3 礦山生境條件分析

帳蓬山廢棄礦山與海浪河相望，山體后背是報恩寺，山頂經過園藝工人補栽松樹，10余年已形成了茂密的山頂林地覆蓋。海林當地氣溫在10約開始降至零下，冬季漫長而寒冷，開春直至來年的4月底至5月，土地開始解凍，植物才萌發生長。這樣的寒冷氣候條件，導致礦山植物措施施工短暫，預留植物生長期較短，施工期只有5～6個月，且需要為植物預留不低于3個月的生長周期，用于植物扎根，所以施工期只能控制在5、6、7月份。土壤以暗棕壤為主，占陸地面積的88.8%，草甸土、黑土、白漿土分別占4.2%、1.6%、1.5%，其余為水稻土、沼澤土等。礦山對面距離10m范圍是海浪河流溪地，海浪河為牡丹江一級支流，發源由18條小河匯成，全長213公里，長汀鎮以上河段為一級水質，長汀鎮至海林鎮河段及蓮花湖下游為二級水質。

2 生態恢復治理技術措施應用

①露天礦山形成的1：0.75、100m以上的陡邊坡，提出了一系列新型的邊坡生態防護體系；②針對礦山復綠所用的材料，全新改進的AB菌生物添加劑的制備技術、改性材料進行了研究；③對高陡邊坡固土方法、根系-巖土體的相互作用機制、土壤肥力與活化、植物群落人工調控及演替方面進行了研究。④創造性的提出了一種全新的CBS3.0礦山邊坡生態恢復體系，能夠使得邊坡在具有穩定和安全防護的基礎上，抵抗暴雨沖刷和局部擾動，同時實現了生態修復。結合工程實際，總結出了CBS3.0復綠方法和實施工藝，是一種全新的材料應用和一種全新的技術體系。

通過對生物材料的使用和防護結構體系的組合設計，實現安全防護和生態修復一體化，獨特的AB菌生物調控技術實現了硬質邊坡復綠，植被混凝土AB菌綠化添加劑可以改善植被混凝土生態護坡技術中水泥的添加造成基材結構不良、混凝土抑制植物種子萌芽生長的不足，AB菌的添加可以增加有益微生物菌群，改良基材通透交換性，提高根際環境的緩沖能力，起到群體的協同作用。能直接或間接為植物提供多種營養和刺激性物質，促進和調控植物生長。同時可生成低堿混凝土，在提高孔隙率同時顯著改善混凝土的堿度過大問題。本技術增加了基材在高陡邊坡上的握裹力和粘結應力，多孔質混凝土的界面結構優良，采用復合改性技術，在提高界面密實度和強度的同時，顯著改善多孔質混凝土的堿度過大問題。黃麻纖維生物棒具有吸附和消減鹽堿特性，絡合營養結構網提高了沖擊強度、拉伸強度，耐堿細菌孢子等材料優化了鹽堿理化性質。對其28d的熱重分析，其界面漿體的微孔孔徑45%低于50nm，在電子顯微鏡下的效果更為優異。

抗滑緩釋營養系統的同步植入，提升了基材穩定性和土壤附著力。陡邊坡的客土不抗沖刷，較難持久附著于礦山高陡坡面。提出了抗滑緩釋營養棒技術體系，抗滑棒采用聚丙烯PP長纖維布縫合成長筒狀，筒內灌注AB菌和長效復合肥等營養物質（聚丙烯長纖維密度0.91g/cm3；抗拉強度460MPa；彈性模量>3500MPa；斷裂延伸率>10%）。抗滑棒既可支撐基材，又可透水透氣釋放營養，彌補后期養分。是一種全新的礦山修復技術。篩選與培育出適宜礦山高陡邊坡生境構建的耐貧瘠耐旱植物品種，目標群落種子包括建群品種、伴生品種，所述建群品種與伴生品種重量比為2～3:1，建群品種采用高羊茅，伴生品種采用多年生黑麥草。研究所應用的主要植物種類的生態適應性評價，制定了人工調控目標群落的技術措施。通過AB菌生物調控技術的應用對根系和株高有明顯促進作用，協調營養平衡、抗旱抗寒、增強作物抗逆性等多重功能。

3 結論

本項目采用的生態修復技術與傳統的廢棄礦山、巖石邊坡生態修復模式完全不同，創造性的使用了AB菌生物調控技術+抗滑緩釋營養系統+多孔質植生技術體系，其獨特的構造模式為生態修復提供了三位一體的防護效果，在安全防護的同時又實現了生態修復。并對各項材料進行了改良，有效改善了噴播基質的強度、水穩性、抗沖刷性。

現場取樣試驗表明，噴播基質的抗剪強度指標可以提高30%，含水量可以提高5%～10%，大大改善了植被生長的環境條件。構造獨特，具有較多的連通孔隙，能夠為植物的穿透生長提供條件；低堿環境，種植混凝土堿度較低，適宜植物生長，是一項很實用的產品和技術。本項技術已經用于國內若干廢棄礦山的生態修復工程，獲得了較好的邊坡防護效果和生態效果，在目前國內礦山陡邊坡的應用上處于領先地位。體系化的用于護坡起到較大的推動的作用，對于邊坡防護的亞生態化起到極大的改善作用，也會產生巨大的經濟效益、社會效益和生態效益。