植生袋技術在強山礦礦山地質環境治理中的應用研究

［關鍵詞］礦山地質，生態修復，植生袋復綠

我國采礦業在過去的幾十年里取得了非常大的成績，為我國的經濟建設做出了突出的貢獻，但是伴隨采礦造成的地質環境日益惡化問題十分突出。習近平總書記曾強調：“良好的生態環境是經濟社會持續健康發展的重要基礎，要把生態文明建設放在突出地位，把青山綠水就是金山銀山的理念印在腦子里，落實在行動上，統籌山水林田湖草系統治理，讓祖國大地不斷綠起來，美起來。”在貫徹“綠水青山就是金山銀山”的理念過程中，蕪湖市淘汰和關閉了所有的硫鐵礦、煤礦和絕大部分受資金、技術、設備等條件限制的小型礦山。這些礦山關閉之后存在水土流失、環境污染、滑坡等各種地質災害風險，地質環境生態修復迫在眉睫[1]。

1. 礦山地質環境治理概況

1.1項目概況

強山礦廢棄礦山位于繁昌縣新港鎮大磕山，原為山坡露天爆破開采，礦山政策性關停數年，開采礦種主要為建筑石料用灰巖礦，停采后邊坡呈現高陡裸露巖面，節理裂隙發育，形成大面積的“白色污染”，對周邊環境造成嚴重影響。該廢棄礦山有一個開采宕口和一個露采邊坡。宕口南北向長約300 m，東西向寬約68 m；露采邊坡最大高差約67 m，邊坡角最長55°～75°。露采邊坡上部分布一個土質滑坡隱患點。現狀采場底盤、工業場地已經平整并恢復為耕地并通過驗收；邊坡南側約80m，已基本自然復綠。繁昌縣屬亞熱帶濕潤性季風氣候區，氣候溫和，四季分明。多年平均氣溫15.8℃，7、8月為高溫期，最熱月平均氣溫28.1℃，極端最高氣溫40.7℃（1961年7月23日），12月及翌年1月為低溫期，最冷月平均氣溫2.7℃，極端最低氣溫-13.8℃（1977年1月31日）。區內氣候濕潤，雨量充沛，年降水量在1200～1500 mm之間，多年平均降水量為1340 mm。主要降水發生在每年3—9月，占全年總降水量的80%，6月降水量最大。據統計，在1957-2015年，1983年降水量2040.7 mm，1999 年降水量2050.3 mm，顯著偏大；而1978年降水量僅777 mm，顯著偏小。在短時間降水強度特征上，日降水量≥50mm的降水主要出現在3-11月，而以6-7月最多；日降水量≥100 mm的強降水主要發生在6-9月，亦以6-7月出現最多。區內光、熱、水資源豐富，但災害性天氣較為頻繁，每年６月下旬至8月上旬區內常出現強對流暴雨天氣，而突發性滑坡災害多發生在高強度、連續集中降水的時間段。暴雨是繁昌縣滑坡、泥石流的主要誘發因素之一[2]。

1.2礦山地形地貌

治理區位于沿江丘陵平原區，微地貌形態為高丘陵及山前斜地，區內總體地勢特征是南東高、北西低。區內地形起伏較大，分布標高50.0～302.0 m，最高點位于治理工程區的南東側，標高為302.0 m；最低點位于治理工程區北西側，標高為50.0 m，相對高差252.0 m。根據工程治理區的地貌形態，結合海拔高度、切割深度等，將工程治理區及外圍區域劃分為高丘陵、山前斜地兩個微地貌類型。山前斜地分布于治理工程區外圍的北西側，地形微起伏，坡度較緩，一般為3°～8°，分布標高50.0～82.0 m，組成巖性主要為第四系中更新統殘坡積含碎石粉質黏土。高丘陵分布于治理工程區及外圍，丘頂多呈圓頂、平頂，地形坡度18°～33°，丘頂標高235.0～317.04m，切割深度＜100m，組成巖性為主要為三疊系（下統南陵湖組灰巖、大理巖）。

1.3礦山水文工程地質條件

地下水類型主要有：（1）松散巖類孔隙水，水量極貧乏的孔隙含水巖組（單井涌水量小于10m3/d）分布于山前斜地，含水層由第四系中更新統殘坡積積物組成，含水層巖性為粉質黏土碎石，富水性差，單井涌水量小于10 m3/d，溶解性總固體lt;0.3 g/L，水質類型為HCO₃—Ca·Mg型。（2）碳酸鹽巖巖溶裂隙水，水量中等的碳酸鹽巖巖溶裂隙水含水巖組（單井涌水量100～500 m³/d），含水層巖性為三迭系下統南陵湖組下段（T₁n¹）大理巖，地下水主要賦存于溶蝕裂隙中，該巖組巖溶發育程度一般，主要發育溶蝕裂隙，部分段發育小溶孔、小溶洞，地下水富水性中等，單井涌水量一般在100～500 m³/d，地下水礦化度為0.1～0.3 g/l，水質類型為HCO₃—CaO型。大氣降水是地下水主要補給來源。治理區水文地質條件簡單，地下水類型為第四紀松散巖類孔隙水及巖溶裂隙水。前者為殘坡成因的粉質粘土碎石，分布于丘陵坡體的表層，土體結構松散，厚度小，含水量弱，基本不含水。三疊系下統南陵湖組下段（T₁n¹）大理巖，富水性中等。

根據《安徽省區域地質志》及《1/20萬宣城幅、廣德幅區域地質調查報告》，區域地層區劃屬華南地層大區揚子地層區下揚子地層分區蕪湖—安慶地層小區，治理區及附近出露主要為三疊系下統南陵湖組下段（T₁n¹）。下段（T₁n¹）：下部灰色薄層微晶灰巖、生物碎屑灰巖、礫屑灰巖，底部黃綠、肉紅色瘤狀灰巖夾薄層微晶灰巖，厚56.99 m。上部淺灰—灰色薄—中薄層微晶灰巖，底部為薄—中層白云質微晶灰巖，厚度大于37.36 m。治理工程區灰巖已大理巖化，為白色大理巖。上段（T₁n²）：下部為灰色中層含砂屑微晶灰巖，片—薄層蠕蟲狀微晶灰巖，瘤狀灰巖，泥晶灰巖。底部礫屑灰巖，厚67.32 m。中部淺灰—灰色片—薄層微晶灰巖，蠕蟲狀灰巖，頂部薄層泥晶灰巖，厚154.36 m。上部淺灰色中—中厚層微晶灰巖，含骨屑、砂屑亮晶灰巖，粒屑亮晶灰巖，薄—中薄層含骨屑微晶灰巖，厚度65.11 m。產狀為73o∠41—45o。第四系地層分布于治理工程區及外圍，為第四系中更新統殘坡積（Q₂）含碎石粉質黏土，棕紅色，碎石呈棱角狀，成分為灰巖、大理巖，分選程度一般，大者為10～18 cm，一般為5～8 cm，小者為0.2～2 cm，充填物為粉質黏土，結構致密，厚1.0～3.5 m。

2. 礦山治理目的及設計方案

2.1礦山治理目的及坡面現狀

項目的總體治理目的是針對裸露邊坡進行礦山地質環境復綠，通過坡面植被復綠（植生袋技術）等工程手段，恢復礦山生態環境，消除交通干線沿線的視覺污染（圖1）。礦山露采邊坡最大高差約67 m，邊坡角55～75°，原有地形地貌景觀和植被環境遭到破壞，郁郁蔥蔥的青山變得滿目瘡痍，生態環境遭到嚴重破壞，造成嚴重的水土流失及生態環境破壞，與周邊優美的自然景觀形成了極大的反差。

2.2礦山治理設計方案

由于工程的主要目的是通過坡面復綠手段恢復礦山生態環境，消除視覺污染，所以在設計方案中優選了植生袋技術復綠[3]。在地形凹陷處，利用現有凹坑和微小平臺采用管狀植生袋技術復綠。管狀植生袋是由粗目纖維編織如無紡布等材料做成的可裝營養土的管狀袋子。管狀植生袋規格：φ70～90 mm，長300～2000 mm，袋內裝耕植土、復合肥、草籽等混合材料。根據凹坑、微平臺外邊緣形狀，多為半圓形、長條形或波紋形[4]。采用錨釘固定管狀植生袋，錨釘宜采用Φ16 mm螺紋鋼，錨釘間距70 cm，有效錨固深度35cm，非錨固段長度15 cm。對于局部地段也可以采用漿砌塊石護砌加固措施；也可采取吊掛措施進行放置[4]。邊坡局部形成的凹陷地塊，采用植生袋復綠技術復綠。

3. 治理效果、應用要點及關鍵技術

3.1治理效果

植生袋是在坡面復綠中的重要手段之一，主要有適合高陡坡面、施工重量輕、安裝方便等特點。植生袋安裝完成后，在經過了春夏兩個季節的養護后我們發現坡面的復綠效果不佳，植生袋草籽發芽率不足百分之四十，部分植生袋已經從坡面墜落（圖2），沒有達到預期效果。

3.2應用要點及關鍵技術

按照原設計進行施工后，效果不佳，沒有達到預期效果，但是在整個植生袋地質環境復綠過程中，我們經過跟蹤檢測研究分析，得出了植生袋技術在礦山地質環境治理中的應用要點及關鍵技術有以下幾點：

（1）植生袋設計直徑不宜過小，且設計布局要合理，在施工后應加強對植生袋的養護管理，防止植生袋中土壤干燥結塊，導致種子不能發芽[5]；

（2）植生袋材料選擇：要選用透氣性和穿透性好的材料，讓種子萌芽后有足夠的空氣支持芽苗生長，且芽苗能穿透植生袋；

（3）植生袋土壤選擇：植生袋使用土壤為外購土壤（客土），必須經過添加有機質、緩釋肥等物質發酵才可使用，也就是“養土”環節，經過該環節，可以使植生袋中土壤的肥力能滿足種子后期生長要求；

（4）植生袋種子選擇：植生袋中選用的種子應根據項目所在地的氣候、環境進行選擇；

（5）植生袋安裝位置選擇：安裝位置布局要合理，根據植生袋技術的特性，在安裝布局時應該是呈無序狀態，將植生袋安裝于坡面凹陷處、有裂隙處，或者按區域滿布，這樣既能保證植生袋不會墜落，又能保水保濕。

（6）植生袋形態選擇：根據項目的具體情況，可以改變植生袋的形態，如使用植生孔及植生槽等方法。

4 結論與對策

在礦山地質環境治理中采用植生袋復綠技術時，在使用前要對地形、地貌、地質條件、邊坡坡度以及植生袋參數等諸多因素進行充分論證以及綜合考量，應評估其使用后能達到什么樣的生態復綠效果[6]，在使用時應注意上述植生袋技術的應用要點及關鍵技術，加強養護管理。