皖南某石灰巖礦廢棄礦山生態修復工程技術探討

許 峰，陳 銳，邵 蔚，姚慶健，莫福成

(中國建筑材料工業地質勘查中心安徽總隊，安徽 合肥 230031)

皖南地區石灰巖礦廢棄礦山分布較為廣泛，存在不同程度的地質災害隱患、地形地貌景觀破壞等地質環境問題，引起了社會的廣泛關注。開展礦山地質環境治理，消除地質災害隱患，重塑礦山地質環境，已經成為新時代生態文明建設的重要內容。因此，做好廢棄礦山生態修復治理工作已經成為我國礦業綠色高質量發展的重中之重。

本次以皖南地區某石灰巖礦廢棄礦山為研究對象，系統闡述了削坡降坡工程、綠化工程等重難點施工工序，重點探討綠化工作施工要點，通過成功實踐，總結出適宜皖南區域同類型廢棄礦山生態修復的工程經驗，并將此進行推廣應用，取得了良好的效益。

1 廢棄礦山現狀

廢棄石灰巖礦山治理區呈橢圓狀(圖1)，由于早期不規范開采，現狀分為原開采區域及壓占區域，開采區域包括北東側臺階邊坡區、中部宕底區及西側高陡邊坡區(表1)。其中，北東側邊坡區開采形成三級陡坎，均為高陡邊坡，坡高約20m，坡度近直立。西側高陡邊坡區為歷史開采遺留的孤立型邊坡，坡高約25.0m，邊坡坡度近直立。兩區域邊坡表面掌子面由于巖溶、節理裂隙發育等因素，已存在多處危巖體，局部已經發生垮塌變形，為地質災害隱患易發區域。中部宕底區地勢平坦，主要分布有2處降雨形成的水塘及5處堆石體，坡高均小于3m。壓占區域內，生產、加工機械設備已拆除，目前僅剩2座原磅房，場地坑洼不平，平整度較差。綜述，廢棄石灰巖礦山現狀主要存在地質災害隱患、地形地貌景觀破壞及土地挖損及占用等地質環境問題，亟待生態修復。

圖1 廢棄礦山現狀

表1 礦山地質環境現狀分區一覽表

2 治理方案

鑒于廢棄石灰巖礦山現狀存在的地質環境問題，本著“安全可靠、技術可行、經濟合理”的原則，采用的施工工藝主要分為三個階段，第一階段為削坡降坡工程+坡面危巖清除，旨在消除地質災害隱患；第二階段為場地平整+綠化工程，主要解決地形地貌景觀破壞、土地挖損及占用等地質環境問題；第三階段為截排水工程+安全警示工程+養護工程，力求生態修復效果最大化。

通過三個階段生態修復工程的實施，在消除地質災害隱患的同時，達到提高場地植被覆蓋率，植被的成活率以及與周圍自然生態相協調等多方面要求[1]。

結合廢棄石灰巖礦山現有地形地貌，采用淺孔爆破及機械破碎結合的方式對高陡邊坡進行削坡降坡,對削坡降坡坡面危巖清除后進行掛網噴播，宕底大地塊采取平整覆土植樹方法進行復綠，以喬、灌、草地復墾復綠為目的，并以輔助工程措施保障治理效果。根據主要生態修復工藝，將治理區劃分為臺階邊坡區、宕底底盤區、修整邊坡區，具體治理措施見表2。

表2 生態復綠分區一覽表

2.1 削坡降坡工程

削坡降坡施工工藝涉及臺階邊坡區和西側高陡邊坡區修復，利用淺孔爆破+機械破碎結合方式進行施工，對于坡體局部巖石裂縫裂隙發育切割較深，采用風鎬挖鑿方法徹底清理[2]。治理過程分區域分臺段施工，自上而下進行，清理危巖以機械清除為主，人工清除為輔。

經過削坡降坡工程后，西側高陡邊坡區降至宕底同標高，徹底清除地質災害隱患；臺階邊坡區邊坡治理后形成三級臺階，臺階標高分別為+75m、+57m、+39m、+24m(宕底)，邊坡角度為55°，平臺寬度大于5m，保證了邊坡穩定的同時，為第二階段綠化工程奠定了地形基礎。

2.2 綠化工程

綠化技術方案的設計遵循統籌兼顧、合理規劃、因地制宜的原則，融合了當地生態、人文環境，以體現生態、和諧、科學的設計理念[3]。充分利用了周邊的環境特點，樹種優先選擇本地物種，將人工改造痕跡降到最低，達到人與自然的高度協調的目標。創造良好的基礎條件，促進植物群落從低級向高級發展，最終融入當地生態和諧的系統中。

對比現有邊坡區域綠化重塑工程手段，掛網厚層基材噴播相較于植被混凝土噴播技術、孔(穴)式復綠技術，除適應性更強外，工程費用有明顯優勢。相較于團粒噴播技術，生態修復周期明顯縮短，相較于植生袋，除施工費用外，掛網厚層基材噴播技術方法綠化效果更好。因此，對削坡降坡后的邊坡采取了掛網厚層基材噴播技術。據此對臺階邊坡區，宕底底盤區以及修整邊坡區的綠化工程采取了相應的治理措施(表3)。

表3 分區綠化措施一覽表

(1)掛網噴播。

掛網厚層基材噴播是采用客土噴播機、空壓機等設備將植物纖維、適有機質、粘合劑、含氮、磷、鉀的復合肥、保水劑等組成的植物生長基質均勻噴射到巖質坡面上，形成有助于植物持續生長的土壤結構營養層，總厚度約13cm。經過水肥養護后植物種子發芽生長、自然演替。在掛網厚層基材噴播后，可以提高植被覆蓋度，降低水土流失，增加土壤總孔隙度，提高了土壤養分含量與綜合肥力指數[4]，具體技術參數如下。

①主要材料參數：14#鍍鋅鐵絲網：網孔5cm×5cm，網寬200cm，“L”型錨釘：Φ6mm，L=150mm。②主要工藝：鐵絲網搭接：距離不小于10cm，梅花形布置。錨釘：每平方米不少于5個；噴播厚度：大于13cm。③主要工藝流程：坡面清理→掛網→錨固→噴播植生基質→噴播種子→初期養護。

根據修復區的實際情況，為確保綠化質量和效果，經比選確定了噴播基材配比和噴播植物種子配比關系。單位面積噴播基材混合配比見表4。

表4 單位面積噴播基材混合配比

為達到巖質邊坡快速復綠、修復生態系統和護坡的目的，同時克服暴雨沖刷造成植生基材流失以及后續可能造成的基材營養不足，經比選，本工程植物配比方案的噴播草花種子采取了禾本科:豆科:其他科=2:1:0.1的配比組合，其中禾本科選擇高羊茅:狗牙根:黑麥草=1:1:1；豆科選擇紫花苜蓿:豬屎豆:山毛豆=1:1:1；其他科選擇荷蘭菊:馬蘭:波斯菊=1:1:1，見表5。

表5 單位面積噴播植物種子配比

(2)植樹復綠。

臺階邊坡區平臺采用采用穴植灌、草木結合的方式進行復綠，灌木樹種選擇紅葉石楠，設計灌木樹穴規格為長*寬*深=0.5m*0.5m*0.5m，株距、行距均為2m，根據平臺面積進行種植。

宕底底盤區與修整邊坡區復綠工作采用種植喬木、灌木、撒播草籽結合的方式進行復綠。喬木樹種選擇刺槐(或青檀)，喬木胸徑選擇為4～5cm，灌木樹種選擇紅葉石楠，種苗可選擇2年苗，灌木冠高選擇為10～40cm。株距、行距均為3m，具體參數見表6。

表6 分區綠化措施技術參數表

種植時間通常以春、冬兩個季節最宜，盡量避免在旱季種植[7]。本工程苗木種植工作在10月份后進行，種植時間適宜。種植時要進行兩次回填客土，每次先用泥漿涂抹在最低層，等干了之后用稻田土或者壤土回填。種植過程需要注意樹苗根部的完整、培土過程要做出饅頭的形狀并覆蓋好樹枝、樹葉等物，并且還要保證水分的充足。

2.3 養護工程

為鞏固綠化工程的工作成果，應加強后期養護工作，這是保障綠化工程植被成活率的關鍵。

(1)掛網噴播養護。施工后立即噴水，保持坡面濕潤直至植被發芽，種子前期養護一般為45天，發芽期15天，濕潤深度控制在2cm左右，幼苗期依據植物根系的發展逐漸加大5cm以上，前期養護每天2次，早晚各一次，避免在強光下噴水養護。植被基本長成后，根據植被生長情況，對灌草植被進行人工調配，必要時進行二次噴播，二次噴播總厚度不得小于10cm。

(2)植樹養護。幼苗生長期間應注意澆灌頻率，降雨期1次/5天，枯水期1～2次/1天，保持坡面基質濕潤，防止出現基質缺水，幼苗枯死現象。做好病蟲害防治，農藥施用必須符合國家農藥管理條例。后期維護時對植被稀疏及缺損區域，及時進行補播、補苗，防止水土流失。

(3)養護水源。已配備澆灌設施，植被養護工程用水采用降雨雨水與周圍水系相結合的方式進行水分養護，周圍水系指修復區西北側地勢較低區域小型河流(宋沖河)作為供水水源地。

3 生態修復效果

通過削坡降坡工程、掛網噴播、植樹復綠工程及養護工程，消除地質災害隱患的同時，提高了修復治理區內的環境質量，廢棄礦山巖質邊坡已完全被植物覆蓋，具備喬、灌、草搭配的多層次結構，宕底底盤區、修整邊坡區植被覆蓋率100%，植被生長良好，成活率100%(圖2)，改善了治理區的視覺景觀。

圖2 生態修復工程綠化效果

通過系統總結，分析生態修復削坡降坡工程、掛網噴播基材混合配比、植物配比方案、噴播工藝等施工要點，將本石灰巖礦廢棄礦山生態修復工程技術復制推廣至蕪湖某礦山，亦取得了良好的社會、經濟和生態環境效益。

4 結論與探討

(1)通過對廢棄石灰巖礦山采取削坡降坡工程、掛網噴播、植樹綠化工程以及養護工程，能有效解決石灰巖礦廢棄礦山存在的地質環境問題，尤其是采用了經濟有效的綠化重塑技術，恢復植被，有效改善了治理區的生態環境。

(2)本石灰巖礦廢棄礦山生態修復工程技術的成功實施，為域內礦山生態修復項目做出良好的示范、引領作用，并對皖南區域同類型廢棄礦山生態修復工作具有指導意義。

(3)該類廢棄石灰巖礦山生態修復措施，特別是綠化重塑工程，雖較于植被混凝土噴播技術、孔(穴)式復綠、團粒噴播技術以及植生袋等綠化技術，綠化效果更好，生態修復周期明顯縮短，但綠化效果成型周期仍較慢，與養護工程投入息息相關，因此如何選擇草籽配比及植樹樹種規格，需繼續進行工程實踐。