石灰巖露天礦山生態修復治理方案淺析
——以福建三明南方水泥伍家坊礦區為例

陶 付

(中國建筑材料工業地質勘查中心福建總隊，福建 福州 350001)

0 前 言

伍家坊水泥用石灰巖礦為在建礦山，開采礦種為水泥用石灰巖，開采方式為露天開采，生產規模為200萬t/a，礦山開采標高+360～+669.8 m，礦區面積1.268 3 km2。前期礦山開采面不規范，歷史遺留諸多問題，典型的礦山環境問題主要為：礦區環境與周邊環境不協調；礦山功能區劃分不合理；礦山地質環境存在地質環境問題，如礦山開采面不規范、存在地質災害問題等。

1 礦山地質環境背景

礦區地處閩贛邊界地帶的懷玉山余脈東北麓，地貌以侵蝕剝蝕為其特色，周邊無污染源，植被發育，礦區內崩塌、滑坡、泥石流等地質災害不易發生，周圍空氣、水質優良-良好，未受污染。礦區距離204省道僅3 km，距高速公路互通口13 km，交通極為便捷，當地社會安定、村民樸實，自然環境現狀良好。礦區目前正在開采，地形坡度較陡，地形切割較強烈，極有利于大氣降水的徑流和自然排泄。基巖零星裸露，大多為殘坡積、坡洪積物所覆蓋，原始地質現狀較好，不存在崩塌、滑坡、泥石流等地質災害隱患，原始環境地質條件良好。

2 礦山環境問題成因

2.1 功能區布置不合理

礦山管理區、生活區、機修區主要有天津礦山公司、運礦車隊、排土車隊及挖掘機車隊等管理生產人員，各自獨立占用一塊區域，且功能多重復，利用率較低且安全隱患較大。辦公樓、食堂、機修和宿舍緊連混合使用，搭建嚴重，占地面積較大，礦部辦公室、會議室、值班室、財務室、活動室等場所不足，無標示標牌，未設立專門的監控室。區域植物綠化率幾乎為零，路面坑洼不平，油桶、廢棄輪胎、汽車配件等隨地堆放于辦公區周邊，場地雜亂無章。生活垃圾無固定堆放處置場所。

2.2 開采技術落后

本礦露天開采優勢明顯，故礦山采用露天開采。礦業活動基本按照“礦山資源開發利用方案”進行規劃開采，貫徹“采剝并舉，剝離先行，貧富兼采”的方針，礦山采用自上而下水平分層方法進行開采，開采臺階高度為15～20 m。礦山爆破采用中深孔爆破技術，采用非電起爆網絡。開采面凹凸不平。近年來，企業通過不斷加大對礦山的投入，聘請專業采礦隊伍進行開采生產管理，500平臺以下終了剖面及平臺更為規范，取得了較好的效果。

2.3 地質環境恢復不及時

礦山開采過程中未及時采用有效的綜合治理措施、礦山環境恢復治理方案，導致礦山終了邊坡形成高陡掛白邊坡，影響感官。礦區處在“三區兩線”范圍內，對福建省建設生態文明建設影響較大，仍然存在對開采形成的終了邊坡生態恢復治理不及時問題，暫未建立地質環境監測系統，如：高陡終了邊坡穩定性監測等。圖1為治理前礦山終邊坡，圖2為治理后礦山邊坡。

圖1 治理前礦山終邊坡

圖2 治理后礦山邊坡

3 礦山環境總體評價

3.1 功能區布置不合理

1)生產區、管理區、生活區和生態區等功能分區布局不合理，生產、運輸和貯存管理不規范，生產區設置操作提示牌、說明牌、路線示意圖牌等標牌缺失。

2)生態修復區主要有3處：①礦區西側形成一面終了邊坡；②2號老采場；③排土場南側堆存區。西側終了邊坡已形成11個不規則的終了平臺，臺階坡面角50°～80°，局部臺階垮塌，臺階高度10～30 m，臺階平臺寬度0～10 m，中間主要為基巖，周邊為覆土層。土質邊坡坡度較陡，大部分坡度大于45°，最大土質坡面角可達60°，坡高約15～20 m，受降雨影響，土質邊坡多處出現崩塌、掉塊現象。兩側多處垮塌，幾乎沒有平臺。巖質邊坡坡度較一般大于60°，局部接近直立。且因開采爆破震動和巖層構造節理裂隙影響，現場調查，+530 m開采平臺多處存在裂縫，局部沉陷，潛在崩塌方量約5 000 m3，并存在滑坡等災害隱患的可能。

3.2 開采技術落后

因礦區礦石質量較差，對剝離的覆土層未用作水泥配料，廢石較多，礦山水資源較缺，但未對降雨進行綜合利用。

3.3 地質環境恢復效果差

前期已對部分終了邊坡進行生態修護，沒有部署養護工程，但效果差，大片基巖仍裸露，部分鋪防塵網，排水溝沒有形成系統，且大部分被堵塞，除最上面坡面外，其他開采平臺、坡面均需要進行重新生態修復，面積約67 200 m2。局部還需進行坡面整理。

4 綠色礦山實施方案

4.1 重新布置功能區

生產區、管理區、生活區和生態區等功能分區布局合理，生產、運輸和貯存管理規范有序，生產區設置操作提示牌、說明牌、路線示意圖牌等標牌，生產區道路硬化。根據目前礦山人員特點，本著尊重歷史的原則，在整合現有資源的基礎上，拆除大部分搭蓋，優化礦部布局，將礦山辦公及生活有效分開，改善職工辦公環境。

4.2 地質環境恢復措施

生態區終了邊坡坡度近乎45°～50°，各平臺臺階坡度介于55°～65°，土質邊坡施工工序為清危-平整坡面-鉆孔-插筋(錨桿)-C20水泥砂漿灌注封孔-掛網-噴播-遮蔭網覆蓋-養護等，具體方案如下。

1)邊坡修整：為保證邊坡坡面無浮險石殘留，確保后期復綠施工安全，需對礦區西側終了邊坡坡面及各平臺進行人工或機械清坡，清坡土方。此外，對開采平臺通過機械推平、挖方填方等工程進行場地整平，礦山道路應修整處理，為后期施工與養護提供施工便道。

2)截排水工程：為防止雨水對覆綠坡面的沖刷、增強邊坡表層坡體穩定性，在采坑邊坡上部、開采平臺內側修建截排水溝，將坡面、平臺截排水匯集到兩側。

3)邊坡加固：終了邊坡土質坡面采用50 mm×50 mm間距的Φ6 mm鍍鋅鐵絲網加固，鍍鋅鐵絲網從坡頂沿坡面順勢鋪下，坡頂處鐵絲網伸出坡頂80 cm，將其置于坡頂漿砌片石底下固定，坡面鐵絲網固定在Φ12 mm鋼筋錨桿上，錨桿與網連接處用Φ1.6 mm鋼絲綁牢，豎向每30 cm用鋼絲綁扎，網與網搭接寬度10 cm，錨桿間距為1 m×1 m，孔徑Φ18 mm，錨桿伸出坡面12 cm，孔內灌注M20水泥砂漿封孔，長度土質為1 m，巖質為0.8 m。根據現場調查，560、575 m平臺存在表層崩塌現象，未見深層滑動，采用井字型錨桿框架加固，預應力錨桿采用Φ32 mm鋼筋錨桿，設計錨桿長度25 m，錨孔直徑130 mm，設計拉力200 kN，錨桿布設間距2.5 m×2.5 m，設計共需錨桿約3 120 m。框架63梁體采用C30混凝土澆筑，框架梁嵌入坡面10 cm，其基礎先鋪砌2～5 cm厚砂漿調平層，再進行鋼筋的制安，遇局部架空采用M10漿砌片石嵌補。巖質邊坡區域，巖質邊坡區域在鍍鋅鐵絲網加固的基礎上，采取SNS主動柔性防護網進行加固，主動防護網每張為4 m×4 m(或4 m×2 m)的DO/08/300型鋼繩網和S0/2.2/2.25×10.2格柵網組成，DO/08/300型鋼繩網直徑為8 mm、網孔菱形邊長為300 mm、網塊形狀為矩形(或正方形)。主動柔性網鋪設前需安裝鋼繩錨桿，鋼繩錨桿采用Φ16 mm鋼繩錨桿，錨桿網度4 m×4 m。

4)干砌石擋墻：在寬度大于4 m的終了巖質基巖平臺外緣距坡口1～2 m處沿地形設置一道干砌石擋墻。干砌石擋墻高0.3 m，頂寬0.2 m，底寬0.35 m，胸坡1∶0.5，背坡直立。

5)坡面采用植生混凝土。該終了邊坡坡度較陡，局部有陡坎等存在，設計采用植生混凝土對坡面噴播進行復綠。植生混凝土(綠色混凝土)噴播技術是采用特定配方對巖石邊坡進行防護綠化的新技術。適用于邊坡較為穩定，坡度大于45°的巖石、碎石土邊坡或風化邊坡坡面。植生混凝土(噴播)由綠化基材、種植土、纖維、植被種子等按照一定比例組合，植生混凝土由425#水泥、生植土、腐殖質、長效肥保水劑、混凝土綠化添加劑按重量比12%∶74%∶12%∶1%∶1%充分拌和。植物種子；喬木：馬尾松、杉木；灌木：黃莢槐、合歡。草種：狗牙根、百喜草、高羊茅、白三葉、彎葉畫眉草，形成植被混凝土干料，并攪拌均勻，高壓噴射到掛有底網的坡面上，形成類似于自然土壤且能儲存水分和養分適宜植物生長的基層，噴射完畢后，覆蓋一層防曬網防曬保墑，經過一段時間灑水養護，青草就會覆蓋坡面，揭去防曬網，茂密的青草自然生長。植物恢復后，發達的根系可通過基材深入到巖石裂隙中，與底網、錨桿、基巖結合成一個有機整體，從而達到護坡固坡、植被修復的效果。植生混凝土噴播厚度不小于10 cm，土壤以本地富含植物種子的表層土或種植土為主。邊坡各平臺采取噴播植草籽進行復綠，其中，干砌石擋墻后按照2 m的間距修建種植巢穴，種植巢穴高度0.8 m，長寬0.8 m×0.8 m，種植松類等植物。

6)噴播后，應建設養護系統，其中噴管(即豎向管)水平間距20 m，噴頭間距9 m。滴管(即橫向管)豎直間距3 m，滴管孔間距1 m。由于地形條件復雜，部分管距可做適宜調整。噴頭采用噴霧噴頭。噴管管徑50 mm，滴管管徑25 mm。由于缺少類似地區綠化混凝土養護經驗，建議施工時先做試驗段，從養護效果方面進一步確定噴頭、管材及加壓設備。

7)高陡邊坡頂部開采邊界外圍每隔50 m設立安全警示牌。

5 結束語

1)礦山地質環境關系到生態系統完整性，周邊環境協調性。目前礦山綠色礦山建設已取得顯著效果。

2)綠色礦山實施方案根據本礦山特點綜合利用具體治理方法進行綜合治理，采取有效的措施，為福建省其他石灰巖地區石灰巖礦山的綠色礦山地質環境恢復治理提供了新的思路。

3)工程完成后，將使礦山在礦容礦貌、環境保護、生態修復等方面存在的問題得到顯著改善與提升，極大促進企業的長期健康、穩定發展，給企業帶來良好的社會、經濟、生態效益。

4)三明南方伍家坊礦山環境恢復治理方案，為福建周邊地區石灰巖礦山環境恢復治理項目提供有效借鑒。

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