露天礦山邊坡穩定化治理與生態修復技術探究

摘要：露天礦山在開采過程中形成的采場邊坡，不僅存在較大的地質災害風險而且對采區植被會造成毀滅性破壞。露天采場邊坡給礦山生產帶來巨大安全隱患的同時，還會引發地質災害，給礦山企業經濟及工作人員造成嚴重的威脅。為此，本文從保護生態和消除地質災害隱患的角度出發，探討了露天采場邊坡穩定化與生態修復的技術手段，為礦山地質環境與生態環境治理提供科學依據。

關鍵詞：露天礦山；生態修復；邊坡；穩定化治理

隨著我國經濟的飛速發展與人類對資源的迫切需求，越來越多的礦產資源被開采。礦產資源作為推動工業經濟發展的必需品，在推動區域經濟發展的同時，也對生態環境與自然資源造成了一定的破壞。目前，我國冶金礦山的開采方式，大多以露天開采的形式進行。露天礦山的開采破壞了區域的地形地貌，使植被遭到毀滅性破壞，從而加劇了水土流失的程度。礦山在開挖過程中，造成山體嚴重破壞、巖石裸露、邊坡失穩等現象，這些現象不僅給礦山生產帶來巨大的安全隱患，還會引發地質災害，給礦山企業經濟及工作人員造成嚴重的威脅。因此，對露天礦山開采所形成的邊坡及其他誘發地質災害的因素，進行監測與修復治理，對消除安全隱患，確保礦山安全生產與改善區域生態環境，具有十分重要的意義。

1.露天礦山邊坡特點

露天礦山邊坡，是露天采場在開采過程中，對采場周圍形成的、具有一定坡度的斜面，它由許多階段開采結束形成的階段平臺臺階與邊坡所組成[1]。露天礦山邊坡具有以下特點：1.1邊坡高度高，走向長。其高度一般從幾米到數十米不等，走向由數十米到數百米不等；1.2邊坡巖石主要為沉積巖，其巖石強度較低，分層顯著；1.3礦山在開采過程中，采用穿孔爆破以及生產機械開鑿沖擊振動等因素，對邊坡的穩定性造成一定影響；1.4礦山開挖過程中，造成邊坡巖石裸露且長期處于自然環境，缺少維護易遭受風化，出現裂縫；1.5隨著開采階段的推進，露天礦山邊坡自上而下形成，不同階段的邊坡，穩定性與保留時間不同。

2.露天礦山邊坡地質環境問題

2.1邊坡失穩引發滑坡、崩塌等自然災害

開采過程中對山體的開挖，破壞了表土層并使位于表土層內部的巖石裸露出來，改變了邊坡巖體內部應力，其在重力與應力的作用下發生位移。當邊坡巖體強度大時，位移不明顯，邊坡處于穩態；當邊坡強度小，巖體彈性模量小不足以消除重力與應力聯合作用時，就會產生較大位移，造成滑坡[2-3]。

造成邊坡失穩的因素有很多，其自身因素有水文地質、邊坡巖性、巖體結構、地質結構、應力等因素。外界因素主要有自然因素，如氣候變化、風化速度等；還有人為因素，如生產方式等。

2.2邊坡破壞地貌植被惡化生態環境

礦山開采形成的高陡邊坡，由于其坡度大、基巖石裸露、缺乏土層，使得在開采過程中遭到破壞的地表植被，很難通過自然修復的方式進行生態恢復。植被的破壞加劇了水土流失的程度，進入多雨季節，在暴雨強度較大的降水條件下，極易發生水土流失現象。水土流失的加劇改變了土壤有機質含量，破壞了土壤微生物群落。植被的減少，使得很多生物資源失去了賴以生存的自然環境，使區域生態系統遭到破壞，從而影響生物物種的多樣性。

3.邊坡穩定化治理技術

露天采場邊坡穩定化治理，是礦山地質環境治理的重要組成部分；其目的是消除地質災害隱患，改善區域地質環境，確保礦山安全生產。目前，常用的穩定化治理技術有：混凝土灌漿噴射、索桿錨固、修筑擋土墻抗滑樁、防水治水、削坡減載等技術[4-6]。

3.1混凝土灌漿噴射

混凝土灌漿噴射技術，是邊坡穩定化治理中常用的技術手段。當邊坡表面有裂縫時，可以將混凝土作為裂縫填充物進行充填。它可以改善邊坡的力學性能，增強巖體的內部抗裂強度，從而提高邊坡的穩定性。另外，對邊坡表面進行掛網噴漿，還可以保護邊坡表面，起到封閉裂縫的效果坡面經掛網噴漿治理后，可以提高邊坡的抗地表徑流沖刷強度和抗風化強度。混凝土噴漿結合長錨錨固技術，可以改變坡面巖體的內部受力情況，提高其抗拉強度、抗沖擊強度和抗剪切強度，從而達到穩定邊坡的效果[7]。

3.2抗滑樁、擋土墻

抗滑樁也是邊坡處治工程中，常見常用的處置方案之一從早期的木樁到近代的鋼樁和目前在邊坡工程中常用的鋼筋混凝土樁，斷面形有圓形和矩形，施工方法有打入、機械成孔和人工成孔等方法，結構有單樁、排樁、群樁，有錨樁和預應力錨索樁等。邊坡處治工程中的抗滑樁，是通過樁身將上部承受的坡體推力傳給樁下部的側向土體或巖體，依靠樁下部的側向阻力來承擔邊坡的下推力，從而使邊坡保持平衡或穩定（圖1）。

擋土墻是指支撐路基填土或山坡土體，防止填土或土體變形失穩的構造物。根據其剛度及位移方式不同，可分為剛性擋土墻、柔性擋土墻和臨時支撐三類。抗滑擋土墻主要優勢在于，對于山體天然平衡破壞小，而且穩定滑坡體效率高。在一些小型或者中型邊坡中，擋土墻可以單獨使用；在一些大型邊坡中，單獨的擋土墻不能夠滿足設計要求，經常需要與其他的支護方式結合在一起使用。

3.3防水治水

當邊坡發生失穩造成邊坡滑動，主要原因跟水有關，包括地表水以及地下水活動。因此，在邊坡防治中，往往首先要做的是排除地表水和地下水對坡體的作用，減少地表水對邊坡巖體的沖蝕以及地下水對邊坡的浮托，排除減少巖體抗剪強度的現象[8]。地表水徑流主要來源于大氣降水，對邊坡危害主要是雨水沖刷和內滲，通常采用修筑截排水溝進行防治。地下水防治，主要是采取降低地下水水位，疏干地下水，盡量減少甚至消除地下水對邊坡巖土體的影響。在實際勘查設計中，通常根據地下水的類型、埋藏條件以及工程地質條件，來決定具體采用的方式，包括：截水盲溝、支撐盲溝、排水廊道、集水溝和排水孔等。

3.4削坡減載

削坡減載是指采用對邊坡及時平整和刷幫，改善邊坡輪廓形狀，以便提高邊坡穩定性的邊坡危害防治方法。平整邊坡可減少積水對邊坡的危害，刷幫可減少邊坡滑坡體上的載荷，以利邊坡穩定[9]。對邊坡進行削坡處理，減小坡度，降低地表徑流的沖刷強度和邊坡的縱向受力。另外，在邊坡上方進行荷載運輸時，要降低荷載，使運輸設備的荷載力控制在合理范圍內。

4.邊坡生態修復技術

礦山開采過程中，對地表植被造成了毀滅性的破壞。開采后形成的邊坡、基巖裸露缺乏土層，且由于采區邊坡坡度較陡難以保持水土，植物難以落腳生根，植被很難通過自然生態恢復的方式達到修復效果。因此，必須采取適宜的技術手段來實施生態修復。目前，邊坡生態修復采用的工程技術方法主要有：覆土綠化、植生袋綠化、鉆孔綠化、掛網綠化、客土噴播綠化等[10-12]。

4.1覆土綠化

覆土綠化適合采區地勢平坦、面積較大的采場平臺，對礦山開采過程中形成的邊坡階段平臺或者終了平臺，進行廢渣清理、土地平整、覆土綠化的方式進行植被恢復。根據不同的修復地類，分別選取不同的覆土厚度。覆土綠化是礦山生態修復技術中最常用，也是最基本的修復技術。

4.2植生袋綠化

由于邊坡坡面缺少土壤植被難于生存，因此采用植生袋的方法進行綠化。將植物的種子附著在植生袋的內側，在袋內裝填經過復配的種植土。將坡面修整好并在坡底做好穩定基層，把封好口的植生袋按照一定的順序和方法鋪設在坡面上，后期對其進行灑水管護以達到邊坡綠化的效果。植生袋綠化技術適用于缺乏土層且高度不大的邊坡，其成本低、適用范圍廣、易于施工，可在短期內達到綠化的效果，但后期需要人工管護且需水量較大。

4.3鉆孔綠化

對于坡度較大的高陡邊坡，常采取鉆孔綠化的方式進行生態修復。在高陡邊坡坡面上，鉆直徑25mm～300mm口徑不等的鉆孔，在鉆孔內回填復配好的營養基質，在孔內種植攀爬類藤本植物，使邊坡達到綠化[13]。該技術適用于坡度大的高陡邊坡，但施工難度大、綠化率較低，而且受藤本植物自然攀爬方向的限制。

4.4掛網綠化

掛網綠化是在治理坡面上，設置鋼絲網并用鉚釘錨固；在掛網上鋪設有機植土層，使坡面上形成一個整體的有機層；將草種撒入有機層，經過一段時間的管護后，達到邊坡綠化的效果。這種方法，適用于坡度較緩缺乏土層的邊坡；對于坡度較大的高陡邊坡，不適宜采用這種技術。

4.5客土噴播綠化

客土噴播技術，就是將植物種子和按一定比例配置好的復合基質，采取噴射的方法將復合材料附著在邊坡坡面上，在邊坡表面形成一個類似于表土層結構的有機質層，從而滿足植物的生長條件，達到綠化的效果[14]。客土噴播所使用的復合基質，主要是由營養基質、保水劑、黏結劑和植物種子按照一定比例進行混合，其可根據綠化的植物類型和礦區的自然氣候，以及邊坡的地層和坡度進行調整[15]。該技術適應性較強，施工方便，可以在短期內達到綠化。

5.結語

礦山開采所形成的邊坡，不僅存在地質災害隱患而且對區域生態環境造成了一定的破壞。對其采取合理的工程技術手段進行穩定化治理，借以消除地質災害隱患并進行生態修復，能有效改善礦山區域生態環境，減少水土流失，提高礦區植被覆蓋率，改善礦山自然景觀，實現礦山區域經濟、環境和生態和諧發展。在解決礦山地質和生態環境問題的同時，具有一定的經濟效益和社會效益。

參考文獻：

[1]曾慶偉.露天礦邊坡穩定性分析方法的選擇和應用[J].世界有色金屬， 2021（5）： 163-164.

[2]劉建榮.露天開采邊坡穩定性分析方法及災害防治措施研究[J].內蒙古煤炭經濟， 2020， 32（1）： 131-133.

[3]李全明，付士根，王云海，等.露天開采邊坡穩定性分析方法及災害防治措施研究[J].中國安全科學學報， 2007（2）： 55-60.

[4]涂金地.露天金屬礦山邊坡穩定性的影響研究[J].世界有色金屬， 2021（3）： 188-189.

[5]范國敏，呂海棟，等.露天金屬礦山邊坡穩定性影響因素及防治措施[J].世界有色金屬， 2019（15）： 88-90.

[6]靳智明.探討露天礦山的邊坡治理安全技術[J].內蒙古科技與經濟， 2019， （18）： 90-92.

[7]胡亮，賀治國，等.礦山生態修復技術研究進展[J].礦產保護與利用， 2020（4）： 40-45.

[8]李順立，蘭娜，等.礦山地質環境保護與治理恢復技術探究[J].環境與發展， 2020， 32（1）： 105-107.

[9]劉斌.礦山地質災害防治與地質環境保護[J].江西建材， 2016（2）： 242-246.

[10]崔偉，劉苗，等.礦山生態環境的污染和生態修復[J].資源節約與環保， 2021， （2）： 38-39.

[11]王禹，黃磊，等.礦山生態的環境問題及地質修復[J].清洗世界， 2021， 37（2）： 73-74.

[12]谷陽.淺談礦山生態環境的污染和生態修復[J].黑龍江科技信息， 2015（8）： 64.

[13]陸瑩.礦山生態環境恢復治理和土地復墾探尋[J].智能城市， 2021， 7（1）： 103-104.

[14]李亞冬，孟令輝，等.綠色礦山生態修復與景觀設計[J].資源節約與環保， 2018（10）： 16-17.

[15]楊彩琴.礦山生態修復措施及合理的植物配置分析[J].農業與技術， 2021， 41（8）： 8109-8111.