團粒噴播技術在北京市房山區礦山修復治理中的應用

賈 斌

改革開放至今，我國經濟呈現快速發展趨勢。當時為促進經濟發展而采用的早期掠奪式采石，導致現在生態環境問題嚴重。社會和諧穩定發展，離不開良好的生態環境。習近平總書記在時任浙江省委書記時，就指出綠水青山就是金山銀山的發展理念。尤其在2017年，該理念被寫入到黨十九大報告中。從此種角度來講，修復治理廢棄的礦山地質環境，解決礦山開采后形成的裸露山體、地質災害隱患問題等，是尤為必要的。而因礦山開挖導致采石場絕大部分形成裸露坡面，植物自然生長難度較高。所以，需要要加強對人工改造措施的重視。為此，本研究具有一定的現實價值。

1 北京市房山區礦山項目概述

1.1 房山區石灰廠基本情況

本項目為北京市房山區礦山項目，項目位于房山區河北鎮半壁店村北0.5km處左右。該項目與北京市中心和房山區主城區的距離，分別是37.5km和15km，與中國房山世界地質公園距離較短，僅有3.0km。房山區石灰廠屬于暖溫帶半濕潤地區，四季分明，冬季寒冷干燥且夏季炎熱多雨，氣溫、降水量分布呈現出不均勻的趨勢。夏季與冬季氣溫最高分別是23.8℃和-3.2℃，平均降雨量在625mm左右，以6月份至8月份為主。白天與夜間的主導風向不同，前者的主導風向為東北風，后者的主導風向為西南風。不過，山谷風的強度，會伴隨季節變化而發生改變，冬季的山谷風最強。房山區域內的河流，均屬于海河水系，且有10余條大小河流，大石河、拒馬河和小清河等是比較主要的河流。其中，大石河發源于本區的西北部山區，自西向東流，河道長達108km，流域面積為918.7km2，該流域，是房山區非金屬主要礦產地，石灰石、煤是該區域的支柱性產業。因人類在房山區的經濟活動比較強烈，所以該地區的自然環境受到了比較嚴重的破壞。區域內的原生植被比較少，以狗尾草為主的草本植物比較常見，周邊植被的覆蓋率能夠達到30%左右。項目區內中有比較簡易的施工便道，且該道路與房東路相連接，交通便利。從行政區域劃分來講，該項目屬于房山區河北鎮管轄。對該礦山區進行的歷史勘查記錄進行調查，發現該礦山區最早的開采時間為上世紀七十年代末。開采出的礦石，主要是為了燒制白灰。礦區內的開采方式，以露天開采為主。結合房山區礦山項目的現場實際勘查情況，該礦山區目前屬于廢棄礦山。由于大量開采礦石，導致該礦山區域內的地質環境被嚴重破壞，急需要修復治理。

1.2 石灰廠區域地質情況

在對北京市房山區石灰廠修復治理前，掌握其地質情況是尤為必要的。房山區位于華北平原與太行山脈的過渡地帶，區域內的地貌比較復雜。地貌走勢由南向北，依次有中山、低山、丘陵、崗臺地、洪積沖積平原、沖積平原，山地和丘陵等。因其周邊有世界地質公園，山巒起伏且溝壑縱橫，山體以東南-西北走向為主，屬于低山地貌類型。對該區域內的山體、陡坡情況進行考察，發現區域內的水土流失比較嚴重，礦山開采形成的創面基巖基本全部裸露在外，且近似直立。陡崖下，緩坡與兩側平臺部位，分布大量的碎塊石堆，粘性土的比例比較小，需要客土后，方能夠種植植被。目前，該區域內的植被發育相對較差，偶爾會見小型灌木、雜草、榆樹等分布其中。局部相對平緩區域，是人工砌建而成的梯田，樹木比較少。房山區石灰隸屬于房山區的河北鎮，區域內的自然生態系統相對脆弱。在人類大量活動的影響下，山體植被受到比較嚴重的破壞，無論是山體的固土能力還是保水能力，均有所下降。較高的邊坡坡度，與周圍生態環境不搭。因長期采礦，形成了高陡巖質邊坡，且原有植被遭到破壞，導致大量植物死亡，在雨水的沖刷下，水土流失比較嚴重。而且，區域內的巖體裸露嚴重，風化破碎形成的微小固體顆粒物，會在大風天氣被卷入空氣中，形成揚塵污染。所以，結合房山區石灰廠的實際情況，合理修復治理是尤為必要的。

1.3 石灰廠邊坡及坡面情況

通過對北京市房山區石灰廠實際情況的了解，勘查區屬于山體邊坡。按照坡度、坡高及坡向，可將邊坡分成A、B、C三個區域，區域總面積53729.53m2。A區域中，含有邊坡、緩坡、平臺和土堆各2個、4個、1個和1個；B區域中，含有邊坡、緩坡和平臺各6個、1個和1個；C區域中，含有邊坡和緩坡分別是4個和1個。

A區域邊坡的坡高11.1-46.2m，坡度27-35°，是礦山開采后，形成的基巖裸露邊坡，坡面的風化現象比較嚴重，節理裂隙較為發育，零星植被。緩坡坡度高9.9-1.3m，坡度5-12°，是礦山開采形成。坡面風化與節理裂隙情況，與邊坡相同。平臺長度和寬度分別是185.5m和19.8m，由耕植土組成，植被覆蓋率低。土堆由雜填土組成，有少量碎石。

B區域邊坡的坡高9.5-30.7m，坡度24-68°，是礦山開采后形成的基巖裸露邊坡，坡面的風化現象比較嚴重，節理裂隙較為發育，無植被。緩坡坡高和坡度分別是22.1m和15°，是礦山開采形成，坡面的風化現象比較嚴重，節理裂隙較為發育，零星植被。平臺長度與寬度分別是19.8m和6.7m，由塊石、少量碎石土組成，零星植被。

C區域邊坡的坡高19.5-52.4m，坡度21-74°。是礦山開采后，形成的基巖裸露邊坡，坡面的風化現象比較嚴重，節理裂隙較為發育，均有零星。緩坡坡高7.5m，坡度5-11°，是礦山開采形成，坡面的風化現象比較嚴重，節理裂隙較為發育，零星植被。平臺以裸巖分布，邊坡坡寬232.1m，坡度68-74°，坡高85m，坡度較陡。

2 團粒噴播技術

2.1 團粒噴播技術簡介

團粒噴播技術，是當前比較新穎的人工改造技術。通過對該技術的分析，其主要是按照特定的比例，充分攪拌客土、輸送材料、穩定劑、粘結劑、長效緩釋肥料及種子等，攪拌均勻后以濕式噴播的方式，利用輔助工程手段，將其噴灑至被破壞的土質邊坡或是巖石上，且噴灑的團粒土壤要有一定厚度。由此，實現對植物群落的建造，屬于比較理想的工程技術。進一步分析團粒噴播技術的原理，該技術的主要施工對象，以邊坡和綠化困難的地帶為主。其中，邊坡包括硬質土邊坡和基巖邊坡；綠化困難地帶包括干旱地帶、酸堿性土壤、瘠薄山區地或是水土流失比較嚴重的地帶。在應用團粒噴播技術時，選擇客土材料，此類材料是經過特殊生產工藝制成的，內含豐富的有機質、粘粒，以濕式噴播的手法，噴灑于需要建植的區域內。客土材料在噴播的瞬間，會在空氣作用下，瞬間與團粒劑混合，發生團粒性反應。隨后，會形成人造土壤，此種人造土壤與自然界表土有同種的團粒狀結構。而且，其團粒結構比較特殊，團粒結構內部團粒彼此間孔隙大小不一，不同孔隙的作用不同。大的孔隙，是用于排水、通氣；小的孔隙，是用于保持養分、水分，能夠為植物提供比較穩定的生存條件。團粒噴播后，會發生疏水反應。因而，粘結力比較強的人造土壤，會與坡體表面牢牢吸附，能夠在一定程度上抵抗風雨的侵蝕，避免因暴雨天氣造成水土流失。

2.2 團粒噴播技術特點

現階段，團粒噴播技術已經受到相關部門的重視。就團粒噴播技術而言，其有比較鮮明的特點。

其一，團粒噴播技術的應用范圍比較廣泛，適用性比較強。通過對團粒噴播技術應用現狀的調查，發現該技術不僅能夠應用于林業和環保領域中，也能夠應用于交通和國土領域中。對于多種無法綠化的區域，都能夠起到作用，比如酸堿性土壤、貧瘠土地、干旱土地、硬質或是砂質的土邊坡等。通過對特殊材料、噴播機械的利用，能夠培育出相對理想的木本植物。可以在最短的時間內，取得良好的綠化效果。而且穩定后，并不需要人工的養護或是干預，其自身就能夠很好的保持植物自然生長功能。

其二，施工方便安全。團粒噴播技術，主要是利用工程技術，將客土材料以噴播的方式，將其噴射到所要建植的區域內。施工過程比較簡單，能夠快速的完成施工，且有一定的安全性。通常情況下，施工3月至6月就能夠初見成效。

其三，人造土壤優勢顯著。團粒噴播技術后形成的人造土壤，與自然表土中的團粒狀結構相同。人造土壤下的團粒結構具有一定的保水性，也能夠透氣，可以為植物生長提供良好的環境。而且，噴播形成的疏水反應，會使人造土壤粘結在坡體表面，可有效實現對風雨侵蝕的防御，形成相對穩定的植物根，牢固在土壤內。其對于邊坡生長基質具有保護性作用，可避免水土流失現象。

其四，尊重自然，綠色環保。植物種子在選取時，通常需要對當地自然植物群落結構進行考慮，根據所要噴播區域內的實際地質環境，選擇合理的種子配料。灌木、喬木、草本植物等都是比較常見的種子配料，具體選擇哪種種子配料，可具體問題具體分析。通常來說，種子配料的選擇，可以選擇一種也可選擇多種。多種選擇，能夠提高物種的多樣化水平。在選取時，要盡可能的選取綠色環保植物，在達到綠化景觀的同時，也可達到凈化空氣的目的。使所建造的植物群能夠與當地的植物群落相符合，促進團粒噴播區域走向綠色化與生態化。

其五，后期養護管理相對簡單。在團粒噴播技術下，種植的綠色植被養護相對簡單，并不需要人工時刻維護和看管，偶爾澆水、定期做好病蟲害防治工作即可。

3 團粒噴播技術在礦山修復治理中的應用要求

3.1 坡面加固的技術要求

因房山區石灰廠項目中有坡面，所以在應用團粒噴播技術時，要明確坡面加固技術要求。

其一，確定金屬網的規格。金屬網規格應為5.5×5.5cm，且鋪設順序應為由上至下，坡頂采用主錨固件進行固定，且固件最好不要成排搭設，而是要錯落有致。金屬網在搭接時，長度要至少超過2個網眼，也就是超過10cm。

其二，確定錨固件。錨固件屬于鐵質品，一般分成主錨固件和次錨固件，主錨固件的端部，需要銳化處理，而次錨固件不需要。在主錨固件中的兩種規格中，第一種規格主要用于坡頂，長度4.5m，間隔10m就需要設置錨固件。第二種規格主要用于坡面，長度1m至3m，長度不等，嵌入基巖需要超過0.5m，地表裸露長度在0.2m至0.3m之間。次錨固件，長度0.5m至1m。

其三，錨固件的加固。巖石中的裂隙處，需要打入錨固件。若沒有裂縫，需要鉆孔后將錨固件打入。鉆孔方式，以電錘為主，孔方向與坡面應該保持垂直，孔徑在20mm至50mm之間。主錨桿、局部關鍵部位的固定，可采用水泥砂漿。水泥砂漿在拌制成水泥時，需要以1：1的比例配制，以425號普通硅酸鹽水泥為主。錨固件，呈現出不規則的梅花狀，以坡面凹陷位置或是凸起位置為主[13]。依據房山區石灰廠項目坡面的具體情況，對錨固件進行布設時，要在每平方米范圍內設置1.5個。

其四，金屬網的設置。若坡面凹凸起伏相對較大，金屬網的設置要盡可能的貼近坡面。若坡面比較平滑，可以選擇墊塊，墊起金屬網，墊塊的厚度，與噴播厚度相同。

其五，噴播完成處理。在團粒噴播完成后，至少超過60%的金屬網都要被基盤覆蓋，至少30%的金屬網需要暴露在土壤培養基外。

3.2 噴播技術的應用要求

北京市房山區石灰廠在應用團粒噴播技術時，要明確噴播技術的應用要求。

其一，噴播前的設備檢查。在未噴播時，相關人員就需要詳細對噴播設備、配件等進行詳細的檢查，查看設備、材料或是配件等是否有包裝袋破損的現象。若發現有破損，需要立即更換，不能夠以次充好。

其二，有序調配投料。在對團粒噴播投料進行調配時，需要嚴格按照相關配比和投料要求，加入規定的配料比例，且按照相應的投放順序投放，嚴格禁止投放比例過多或是過少、不按順序投放的現象。

其三，控制攪拌時間。在對用水量、材料進行攪拌時，要嚴格按照相應的攪拌時間進行攪拌，禁止偷工減料現象。一般來說，投料的攪拌時間需要超過10分鐘。

其四，做好預試驗。在噴播前，為確保攪拌好材料的質量，房山區石灰廠相關技術人員要在攪拌好的材料中取樣，做預試驗，通過試驗數據的總結，實現對攪拌好材料物理性能、團粒反應程度的調查，從而確保所攪拌的投料符合相應設計要求。

其五，密切觀察。在房山區石灰廠團粒噴播過程中，相關人員要密切的觀察團粒反應發生情況，依據實際情況以技術手段，確保團粒反應良好。

其六，合理噴播。通常來說，為確保均勻性的綠化效果，在團粒噴播時要盡可能的保持均勻噴播。不過，結合房山區石灰廠的實際情況來看，可以在有植物生長或是植物生長狀態比較好的區域內，薄噴；而在沒有植物生長或是生長狀態較差的區域內，厚噴。

其七，噴播厚度與配置原則。房山區石灰廠相關技術人員要依據現場實際情況，確定基本的噴播厚度是6cm左右，在配置噴播植物時，要選擇抗旱性強、耐貧瘠性強且有一定抗病蟲害的植被。在房山區石灰廠項目中，選擇的植物噴播計劃為榆樹、喬木、秋子梨；灌木噴播計劃為胡枝子和紫穗槐；草本植物噴播計劃為紫花苜蓿。

3.3 團粒噴播的養護要求

在對團粒噴播技術特點的分析下，可以明確的是該技術在種植植物后，只需要簡單的養護就可以。而且，在植被穩定后就基本上不需要養護。所以，在植被徹底穩定前，需要結合各地區的實際情況，合理養護。在北京市房山區石灰廠項目修復治理中，對于團粒噴播面的養護管理時間，在2年左右。團粒噴播技術下，將種子噴播后，相關養護人員需要在種子發芽期間、幼苗成長期間，定期的澆水養護。發芽與幼苗成長階段的時間，大概在1個月至3個月左右。而且，具體的澆水量，需要根據房山區礦山項目的降雨量合理決定。從原則上來講，在降雨量相對穩定的情況下，每周澆水1次，而且每次澆水要澆透。在團粒噴播技術施工后至少半年，房山區石灰廠要在顯眼的地方掛標牌“嚴禁踐踏。違者罰款”，且要加強內部人員的宣教，避免相關人員在養護時踐踏。在此期間，要根據植被可能出現的病蟲害情況，最好病蟲害的防治工作，避免病蟲害導致植被群建植失敗。對坡面澆水時，因坡面有幅度，所以為了將植被區澆透，要重復對坡面區域噴灑。具體來說，先澆一側坡面，從該坡面依次延伸移動式噴灑，噴灑一圈后再重新返回最初澆水坡面，再次澆水，確保澆透。在防治病蟲害時，房山區石灰廠相關養護人員要嚴格遵循“三早”原則，其一是早預防；其二是早發現；其三是早施藥。房山區石灰廠的養護人員要在工作期間，要經常檢查坡面上的苗木。結合天氣變化實際情況及病蟲害高發階段，提早采取預防措施，盡可能避免病蟲害發生后采取治理措施。投放到坡面的種子，在調配時就要進行消毒。

4 結語

近些年來，長期采礦活動使社會經濟發展迅速。不過，也導致地形地貌被毀，生態環境遭到嚴重的破壞。礦山開采后，粉塵污染、水土流失等問題日益凸顯，不僅影響城市面貌，同時也會對人們的身體健康產生危害。在新的發展環境中，借助先進的綠化技術實現對礦山的修復治理，是比較迫切的問題。團粒噴播技術，是現代社會中比較重要的人工綠化措施。利用該技術，能夠有效改善城區周邊的生態環境，恢復城區周邊生態系統。不過，受多種因素的影響，團粒噴播技術的應用水平并不高。所以。文章以北京市房山區礦山項目為主，探討該技術在礦山修復治理中的應用。期望通過本次相關內容的探究，能夠為日后提高團粒噴播技術在礦山修復治理中的應用水平，促進礦山區域生態環境的改善，提供相應建議。