廢棄礦山生態修復技術及環境地質災害治理研究

華法恩，謝 珊

（江西省地質局第九地質大隊（原江西省核工業地質局二六三大隊），江西 吉安 343000）

多為露天開采的早期礦產小規模開采活動對環境破壞較為嚴重，主要礦山地質環境問題及危害表現為，一是地形地貌景觀破壞表現為山體破損、土地毀壞（主要指土壤侵蝕和毀損）、植被破壞等，礦區距國道、省道、高速公路、鐵路較近，可視創面十分醒目；二是礦山邊坡容易發生地質災害，如滑坡、崩塌等；三是采場周邊平緩區、低洼處有礦渣堆積，一方面壓占大量土地，造成土地資源浪費；另一方面，堆放造成嚴重的水土流失、局部形成滑坡。為盡可能彌補以往礦產無序開發催生的地質災害和環境破壞問題，環境地質災害治理和生態修復工作必須科學開展。

1 礦山環境地質災害治理方法

礦山環境地質災害治理應圍繞重點防治區、次重點防治區、一般防治區分別入手，有針對性地選用不同治理方法。

1.1 重點防治區治理方法

礦山環境地質災害治理需重點開展邊坡監測，做好邊坡參數設計，可設置擋墻穩固邊坡，有針對性地開展工程地質勘察也較為關鍵。需圍繞具體災害點開展預防，做好邊坡加固，為預防泥石流可設置攔渣壩，渣場的充分利用也需要得到重視。監測點的設置、監測記錄及分析也需嚴格開展，同時做好統一規劃，保證生態功能逐步恢復[1]。

1.2 次重點防治區治理方法

礦山生活區、進場公路建設會形成大量棄渣和邊坡，邊坡失穩問題可能隨之出現，引發塌方和滑坡，棄渣則可能引發水土流失、泥石流。因此必須對邊坡參數進行合理設計，做好支護和加固處理，排水溝可設置于邊坡上方，攔擋滾石設施設置、植樹還林等方法也需要科學應用。

1.3 一般防治區治理方法

一般防治區治理需解決地表巖體破碎引發的水土流失等問題，具體可從水土保持、植被保護等方面入手，削方減載護坡、前緣支擋、生物防治、搬遷避讓、雨天避讓等均屬于常用治理方法。

2 常用廢棄礦山生態修復技術

2.1 活性土壤修復技術

活性土壤修復技術可實現礦體巖石土壤化地加速，該技術大多配合客土噴播技術使用，巖層在兩種技術地支持下快速向有機狀態轉變，生態土壤環境也將隨之形成。廢棄礦山往往殘留大量礦渣和混凝土，為保證植物獲得穩定根系生長空間，活性土壤修復技術地科學應用極為關鍵。技術的具體應用需做好對土壤生物菌群多樣性的調查研究，以此設法廢棄礦山土壤活性度，常用措施包括機械化削坡、客土噴播，以此實現廢棄礦山供養能力激活。削坡角度需結合廢棄礦山不同區域針對性選定，監測設備的科學設立、植物種類優選及階梯狀分布設置也需得到重視[1]。

2.2 掛網客土噴播技術

將保水劑、粘合劑、調節劑、植物纖維、泥炭土、緩釋復合肥、水等通過噴播機械按比例攪拌均勻后，利用噴播液壓設備將攪拌后混合料送至噴射管口，噴射到釘網處理后的巖面上。對坡面采用掛網客土噴播的工藝在巖面邊坡坡面建立生態層，該技術在道路工程等邊坡綠化中的應用較為廣泛，同樣適用于廢棄礦山邊坡生態修復。掛網客土噴播技術適用于40°～70°的邊坡，種子和基材屬于該技術應用地關鍵，需保證其與周圍自然環境一致，技術應用還需把握坡面處理、材料配置、養護等要點，如清除坡面巖石等危巖體、梅花型排列掛網、定期澆水養護等。

2.3 三維土工網技術

對坡度較平緩區的坡面采用三維土工網播種復綠，該技術分為以下幾個部分：①坡面處理：將坡面上的浮石、碎石、覆土清理干凈，將低洼處回填夯實平整，確保坡面平順，此階段在地形整治過程中進行。②鋪設三維網：首先將三維植被網沿坡面由上至下鋪于坡面上，網與坡面之間保持平順結合，單條三維網鋪設面積不宜過大。三維網鋪于坡頂時需延伸40cm～80cm，埋于土中并壓實。隨后將三維網自下而上用ф6mm以上的U型鋼筋將三維網固定，U型鋼筋長15cm～30cm，寬約8mm，U型鋼筋間距1.5m～2.5m，中間用8﹟U型鐵釘或竹釘進行輔助固定。③覆土：三維植被網鋪設完畢，將耕植土均勻覆蓋于三維網上，將網包覆蓋住，直至不出現空包，確保三維網上耕植土厚度不小于10cm。客土肥力不足時需將肥料、生長素、粘固劑按一定比例混合均勻，施灑于表層。肥料復合肥，復合肥量為50g/m2。④播種：待覆土完畢后，均勻播撒混合草籽和灌木種子，草種可選用寬葉草、黑麥草、狗牙根、芒萁、假儉草等，灌木可選用胡枝子、多花木蘭、小葉女貞、火棘、鹽膚木等品種。草籽播撒量為20g/m2，灌木種子播撒量為15g/m2。⑤養護：在邊坡表面覆蓋薄膜，以保持坡面水分并減少降雨對種子的沖刷，促使種子生長；若溫度太高，則無需覆蓋，以免病蟲害的發生；依據植物生長規律和氣候，定期、定量澆水和施肥，同時加強防蟲害的管理[2]。

2.4 客土、植樹、撒播草灌籽復綠技術

針對廢棄場地平緩區和平臺區，對地形整治后進行客土或土壤改良、撒播草灌籽、植樹復綠，需采用客土工藝改良土壤，構筑綠化帶種植喬灌木綠化，以提高礦地的土地再利用。

2.5 噴灌技術

噴灌技術主要利用水泵加壓或自然落差形成的有壓水，通過管道、噴頭向灌區均勻散落，以此實現灌溉，廢棄礦山生態修復中噴灌技術同樣具備較高地應用價值。噴灌技術可細分為機組式噴灌、管道式噴灌兩類，在廢棄礦山生態修復中需結合地域實際優選，測量放線、溝槽開挖、鋪設和安裝管道、安裝噴灌系統、管道沖洗和試壓、砌筑蓄水池、試噴等均屬于噴灌技術應用要點，在噴灌技術應用下，廢棄礦山生態修復可在節約水資源的同時完成，該技術同樣可配合客土噴播技術、活性土壤修復技術共同使用。

3 實例分析

3.1 項目概況

以關閉多年的江西省吉安市井岡山經濟技術開發區梨塘村廢棄砂巖礦的全域廢棄礦山生態修復治理項目為研究對象，項目區域屬于剝蝕丘陵地貌，地形起伏較大，斜坡形態多為凸形，山頂多為渾圓狀，相對高差44m～70m，山體自然坡度22°～30°，微地貌為陡坡，區域內溝谷較發育，礦山周邊植被發育。該項目實際損毀面積11830㎡，露采形成高陡巖質邊坡及露采平臺，巖質邊坡高55m～70m，坡度50°～62°，見一級露采平臺，寬13m～18m，平臺高程標高180m～190m（見全景圖圖1）。露采邊坡基巖裸露，主要為石炭系下統梓山組石英砂巖，巖層產狀296°∠50°，坡向322°～340°，斜坡坡向結構為斜向坡，露采邊坡出露為強-中風化巖體，節理裂隙較發育，巖體較破碎，見2組節理裂隙，分別為①325°∠80°，長0.8m～0.9m，間距0.4m～0.5m，平直閉合，與坡向呈反向關系；②254°∠74°，長度0.5m，間距0.3m～0.4m，隙寬1mm～2mm，泥質充填，與坡向呈橫向關系；項目所在地震烈度小于VI度，區域地殼較穩定，地質構造不發育。

圖1 梨塘村廢棄砂巖礦全景圖

3.2 地質環境問題分析

受早期無序開采影響，該項目基巖裸露，存在高陡巖質邊坡，坡面存在的孤石、浮石崩塌等地質災害隱患。易風化剝落的石英砂巖存在臨空面，可能導致平面滑動，但產生破壞的可能性不高。因此，最終可確定項目區域存在邊坡斜向滑動可能性，巖體破碎的坡面容易引發局部崩塌，穩定性不足。

受山體破壞、無序開發等因素影響，項目區域基本不存在原始植物資源，山體基巖裸露、地表土剝落使得植物缺乏生長條件，場地內高低不平且存在廢棄渣土，水土流失問題嚴重，現已廢棄的采礦用地存在未能充分利用的土地資源，土地資源浪費嚴重。

3.3 地質環境整治

治理項目的地質環境整治主要采用四種措施：第一，浮石清理工程。對坡面上的松動巖塊、不良結構面、浮石和浮碴以及坡頂陡立坡面進行全部清除。坡面上的浮石、浮碴為殘存于坡面上大小不等的塊石，其直徑在0.1～2m不等。清理施工應采用自上而下的方式進行，禁止任何部位采取自下而上的施工方式；以機械和人工撬挖相結合的方法清除松動巖塊。浮石清理時做好安全防護措施，依據清理坡面的高度和坡度設置警戒線，防止落石損傷人員及器械的安全，同時盡可能降低斜坡坡度。邊坡坡頂存在陡立巖面時應對其進行清除，同時確保沿坡頂斜坡上無堆積物存在。第二，地形整治工程。對采場平緩區C1、C2、C3區采用推土機、挖掘機等機械設備平整土方，填平低洼處，降低C2、C3平臺連接處高度和坡度，方便車輛通行。對采場底部遺留的碎石、土方進行就地平整處理，在地形整治時對較大塊石就地破碎平整，填平低洼處。第三，截排水工程。通過設置科學合理的截、排水系統，做到“水流通暢，分流合理”，避免地表及地下水對邊坡面場地造成影響，有利于邊坡的永久穩定，又解決了區內水土流失現象[3]。根據地形特點，斜坡匯水面積分布及自然排水特點，在采場西側和工業場地內外側設置排水溝。治理區內地表徑流通過縱橫交叉的截排網絡排向治理區地勢低洼處的自然溝谷。第四，蓄水池工程。在排水溝匯集處開挖一處蓄水池兼做沉砂池，用于場地澆水養護。

3.4 生態修復方法

對于受破壞嚴重的原有山體、生態，生態景觀的恢復需要優選不同方法，露采邊坡近直立（＞70°）采用邊坡鉆孔植藤復綠，植生槽（盆）復綠、燕巢復綠；露采邊坡（35°～70°）采用覆網客土噴播、普通噴播、生態植被毯、臺階種植、植生帶、魚鱗坑穴種等植被重建方法；露采邊坡（15°～35°）的基巖區采用三維土工網播種復綠、生態植被毯復綠、票臺種植方法；平緩區（≤15°）采用穴種、播種方法；

基于上述方法，本治理項目主要復綠方法為：①坡底平緩地帶植樹、撒播草灌籽復綠，本項目的C1、C2、C3區覆土植樹撒播草籽復綠；②坡腳和坡頂種植爬藤復綠，T區種植爬藤向坡上生長對坡面進行復綠，因露采場基巖裸露，切坡高陡，大部分近直立狀，機械設備難以施工，坡頂原始植被發育，不具備削坡條件，在T區切坡底部采取機械挖溝槽，再回填耕植土種植爬藤植物復綠，分別沿坡腳挖溝槽，溝槽規格0.3*0.3*0.3m。開挖后回填耕植土，耕植土厚度不少于0.3m，種植爬藤植物，種植間距為0.5m一株。肥料復合肥，復合肥量為0.1kg/株。為讓葛藤更快地往上生長，管護期要加強人工干預，引導爬藤往坡面生長。；③掛網客土噴播復綠，P1、P2區坡面經修整坡面、掛網錨固、基質混配、噴播基質、噴播植物種子、覆蓋無紡布等步驟復綠；④補種復綠，B1、B2區對未達到復綠直觀效果區域，補種種植的喬灌草，使其成活率及植被覆蓋率60%以上（見平面布置圖圖3）；巖質坡面復綠主要應用掛網客土噴播等技術，為灌木、草木提供生存條件。采用14#規格的鍍鋅鐵絲網進行掛網施工，設置5cm×5cm網孔，網寬200cm；將鍍鋅鐵絲網向坡頂上方延伸60cm以上，用短錨釘固定后，回土壓實；坡頂固定好后，自上而下進行掛網，搭接距離不小于10cm，確保鋪網貼附坡面，坡面與網面間孔隙控制為3～4cm。錨釘采用L型鋼筋，規格為6mm，150mm長，具體布置按照50cm×50cm進行[4]。掛網完成后開展噴播，按照8～12cm控制噴射厚度，以營養液、植物種子、植生基質的混合料為噴播材料，植物品種包括鹽膚木、刺槐、火棘、馬棘、胡枝子、紫穗槐、狗牙根、百慕大、多花木蘭、紫花苜蓿，需結合季節調整配比。

圖2 治理平面布置圖

3.5 治理效果

結合地區經驗開展邊坡穩定性驗算，具體的穩定性分析由軟件模擬完成，選擇軟件Slide6.0，計算方法使用Morgen-stern-Price，基于折線滑動面的土巖截面形態，對最危險界面自動搜索。通過軟件模擬可確定，治理后一般工況、地震工況的邊坡安全系數分別＞1.35與＞1.15，一級邊坡等級要求得到滿足，案例區域地質隱患通過地質環境整治消除；在應用上述生態修復方法后，將該區域的生態景觀及山體形態恢復，當地環境得以改善，符合當前政府提倡可持續發展政策，可促進經濟和社會的可持續發展，有利于和諧礦區、和諧社會的建設，土地資源因此實現充分利用[5]。

4 結論

綜上所述，廢棄礦山環境地質災害治理及生態修復需關注多方面因素影響。在此基礎上，本文涉及的地質環境問題分析、地質環境整治、生態修復方法等內容，則提供了可行性較高的治理和修復路徑。為更好地開展地質環境治理和生態修復，新型技術的積極應用、軟件模擬的科學開展、各部門的通力協作同樣需要得到重視。