廢棄礦山高陡鏡面巖體生態修復治理措施研究

文章編號：1674-6139（2025）06-0167-06

中圖分類號：X171.4文獻標志碼：B

Study on Ecological Restoration and Treatment Measures of HighSteep MirrorRock Mass in Abandoned Mine

Kang Xiangyang’，Huang Xinyu1，Zi Yong1，Shi Chong2，Zhang Cong2 （1.CNNC Geo-Ecological Technology Co.，Ltd，Beijing 100010，China; 2.Geotechnical Research Institute，Hohai University，Nanjing21Oo98，China）

Abstract：AbandonedminesseriouslyafectthenaturalenvironmentaroundthecityWithouttimelytreatment，itisasytoleadto continuousdeteriorationofecologicalenviroentBasedonthecologicalrestorationproectofanabandoedmineinBeijinghecom prehensive protection and treatment measures of“ geocell + FSA spraying-seeding”were proposed，aiming to solve the dificult problem ofecologicaleviroentmangeentofgheeporockass.Tecostructiotechologandechicalequirementsofiet stagesofecologicalstoationdtreaentofeseresstematicallalydndetramntctasompreesielyevalu ted.Theresearchsowsthatteproposedshemecanralizethereconstructionofthesoillayerofteighstpockslope，ffectively improvetheeologicalgologicalnvirontofteexposdmiorockassinsortpriodoftieTesurvialateofspradplants can reach more than 85% and the vegetation coverage rate can reach 90% after two years of the treatment of the damaged mountain surface，whichhasiedagodcoloicalprotetionectTersearchsultscanproideferenceforologicalrestoratioofrock slopes in similar mines.

Keywords：abandoned mines；mirrored rock mass；ecological restoration；geocell；FSA spraying-seeding

前言

礦產資源對國民經濟的快速發展至關重要，但是高強度、大規模的采礦活動造成了一系列的生態環境問題[1-2]。鏡面巖體屬于一種特殊巖質邊坡，特點是裂隙不發育，植物不易存活，生態環境修復難度較大[3-4]。圍繞礦山生態修復問題國內外學者開展了一些研究。凌秀權等[5]采用長袋法對某廢棄礦山生態修復工程進行治理，發現該技術可提升裸露山體的植被覆蓋率。李冰美[等研究表明綠化基質是礦山邊坡生態修復當中重要的影響因子。ALDAY[7]等對廢棄礦山修復后生態演替規律進行了研究分析。王耀建等[8提出利用噴混植生技術進行邊坡修復，可以控制水土流失。郭東升等對客土噴播技術的作用原理、優缺點和經濟可行性進行了分析，并將該技術應用于礦山生態治理工程，取得了良好的生態防護效果。羅藝偉[10]應用三維植被網護坡技術進行生態修復，發現該技術能有效改善裸露山體的生態面貌。

通過上述可知，礦山生態治理領域取得了一定成果，但是對于高陡鏡面巖體生態修復問題研究較少，工程經驗匱乏，亟待總結實踐經驗進行解決。文章以北京某廢棄礦山生態修復工程為背景，運用“土工格室 + 團粒噴播\"技術重建破損山體邊坡生態系統，取得了良好的治理效果。

1 工程概況

依托工程位于北京市昌平區，距昌平中心城區7.5km ，位于京藏高速西側，屬于歷史遺留廢棄礦山。治理區屬于暖溫帶半濕潤半干旱大陸季風氣候區，平均氣溫為 11～12^°C ，年平均降雨量為 570.12mm ，降雨多集中在7、8月份，占總降雨量的 60%～70% 。治理區地勢西北高、東南低，區內最高點海拔 268m， 最低點 137m ，相對高差 131m ，屬丘陵地貌。裸巖坡面垂直高度 130m ，斜面高度 180m ，巖面坡度均在45度以上。坡面灰白色，局部有凹腔、危石，坡體主要為白云質灰巖，局部出露花崗片麻巖，白云質灰巖呈中風化；花崗片麻巖灰黃色，強 ～ 中風化，邊坡植被整體發育較差。

由于人類采石的嚴重干預，采石場原有的自然地貌及植被遭到了嚴重破壞，城市景觀受到巨大影響。根據現場調查及三維激光掃描成果，山體中部邊坡存在大量鏡面巖體區域，將邊坡裸露鏡面巖體分為 A，B，C，D，E，F 六個區域，總面積約為37900m² ，如圖1所示。鏡面巖體區域植被基本不發育，地質條件較差，山體生態環境問題受到了巨大影響，亟需采取措施進行生態恢復。

2生態修復技術措施

該生態修復項目最大的技術難點在于對邊坡裸露鏡面巖體進行植被復綠，原因主要有以下幾點：（1）邊坡所處位置地形高陡且存在碎石、危巖體，在自身重力、降水作用下極易產生崩塌、墜石現象；（2）坡面巖性主要為白云質灰巖，巖石堅硬光滑、裂隙不發育且難以保留水分，客土極易剝蝕，致使植物根系無法生長；（3）高陡鏡面巖質邊坡修復技術目前還沒有很好的工程經驗可以借鑒，加之當下無法對擬采用的技術措施進行試驗驗證，存在生態修復失敗的可能性。

綜上所述，對多種治理方案進行比選，最終確定“土工格室 + 團粒噴播”修復方案對山體裸露鏡面巖體進行了生態修復。該治理方案相較于常規生態修復技術增加了土工格室、植生槽密度及團粒噴播厚度等綜合技術措施。總體修復工藝流程為：邊坡整治 $$ 開設根系引導孔并刻槽 孔內填充營養袋 $$ 鋪設土工格室 客土噴播 $$ 坡面掛金屬防護網 $$ 分層噴播營養基層 $$ 噴播種子層 $$ 鋪設椰紅毯（噴播防沖刷層） $$ 養護。邊坡典型修復斷面見圖2。

2.1土工格室 + 團粒噴播修復技術

土工格室是高強度材料HDPE條帶焊接而成，對土壤可提供很好的防側向位移力，具備以下優點：（1）能夠有效固定土壤，防止高陡邊坡水土流失；（2）格室之間帶有排水孔，能夠提供植物生長所需的水分、養分，保證植物良好的生長環境；（3）網格連接簡單快捷，格室大小可隨意調整，根據現場施工的地質條件，可合理調整格室尺寸。團粒噴播是采用特定的噴播設備，將富含種植土、有機復合肥、保水劑、粘合劑、植物種子等復合材料噴播到山體邊坡上，從而發生團粒反應形成具有理想土壤結構的一種工程技術。該土壤培養基抗侵蝕能力強，有良好的保水性和透氣性，既能防止水土流失，又有利于植物生長?！巴凉じ袷?+ 團粒噴播”生態修復技術充分結合了二者的優勢，能夠有效解決高陡鏡面巖體邊坡生態復綠的技術難題，提高該類礦山生態修復的成功率。

2.2 邊坡整治

山體裸露邊坡為順層邊坡，邊坡長約 700m ，坡度較陡。坡體節理裂隙較發育，多為卸荷裂隙、風化裂隙，邊坡散落分布浮石，局部有凹腔、危石。出于施工安全的考慮，首先要對高陡邊坡進行必要的邊坡整治，如圖3所示。具體整治方法為：（1）坡面定點放線，按設計高度與坡率自高向低清理;（2）清理方式以機械填挖為主，人工為輔，高挖低填，采取就近平衡原則；（3）開挖或回填至設計高度 ±0.5m 時，應采取人工方式作業，以保證在設計覆土厚度0.3m 內土質疏松，便于種植;（4）坡面清理后測量與設計進行對比，并確保邊坡穩定性滿足要求。對于坡面局部存在的高陡渣坡可以采用削坡措施，以緩解坡面降低渣坡坡度，提高邊坡穩定性，從而達到綠化用地的基本標準，廢渣可清運至地形低洼處填埋。經過處理后的邊坡更適合植被根系發育生長，為防止降雨的沖刷，在山體頂部設置了截水溝，從而提高了邊坡的穩定性。

2.3修復工藝流程設計

在對鏡面巖體進行生態修復時，首先要開設均勻交錯排列的根系引導孔，根系引導孔用風鉆在巖面鉆孔，孔深約 0.5m ，直徑 0.05m ，每平米布設4個根系引導孔。然后在巖面上進行刻槽（如圖4（a）所示），刻槽使用風鎬進行破除，近似圓形，槽深0.2m ，直徑 0.3m ，每平方米設置一個巖石槽穴，在開設好的根系引導孔內填充營養袋，營養袋由土工布制成，袋內裝有草炭土、保水劑、緩釋肥、珍珠巖、蛭石、腐殖土、纖維、微生物等營養混合物。坡面上的植物根系可以通過根系引導孔進行營養物質的汲取，水分、礦物質又可以通過根系引導孔隨時流人基質層進而補充基質層的養分。這種結構將鏡面巖體與外界基質層之間的封閉格局打破，并且在交換的過程中補充了基質層的營養成分，使得巖石表面營養基層的養分得以補充，進而保持了坡面上生態層的生長效果，同時坡面通過加糙處理，對于后期邊坡水土保持也起到了良好的效用。

在已刻槽的鏡面巖體上鋪設土工格室（如圖4（b）所示），為避免施工過程中對土工格室結構造成破壞，鋪設時應盡量貼緊掌子面，土工格室采用錨桿固定。土工格室鋪設完成后進行客土噴播，客土噴播前先進行灑水待巖體濕潤后再噴播，噴播厚度約為10cm 左右?？屯羾姴ズ笃旅驿佋O金屬防護網（如圖4（c）所示），金屬防護網在噴播時起到骨架和固定作用，可防止鋪設好的土工格室發生滑落、破壞等問題。金屬防護網采用正六邊形，材料為單層14號加塑鐵絲網，網目邊長不大于 5cm ，網間搭接不小于 20cm 。鋪設時由上向下鋪設，由錨桿固定，錨桿間用鋼筋和鐵絲網連接進一步加固。

圖4

金屬防護網鋪設好后通過噴射植物營養基層制造植物生長基礎，植物營養基層包括泥炭土、水、當地肥土、保水劑、粘合劑等材料，營養基層噴射厚度約為 10cm 左右。然后在營養基層表面上進行團粒種子層噴播（如圖4（d）所示），種子層為充分混合攪拌后的草本、灌木混合物，種子選用耐寒耐旱、耐貧瘠植物，噴播厚度約為 2cm 。為防止高陡邊坡雨水沖刷，保障種子能夠順利出牙生長，在噴播層表面加鋪一層椰絲生態保護毯（如圖4（e）所示）。噴播后進行養護，養護遵循“少量多次”的原則。為確保后期養護灌溉具有充足的水源，治理區設置了三座蓄水池，在山體全坡面布設微噴系統（圖4（f）所示），單個微噴點覆蓋半徑為 2m～5m 。團粒噴播后適當養護30天后植被覆蓋率達到 60% ，半年后整個綠化坡面植被覆蓋率可達 90% 左右。

3 治理效果評價

前期對山體裸露邊坡進行了坡面清理與渣坡整治，中期根系引導孔、土工格室以及金屬防護網技術措施的應用，后期土壤營養基層與種子層的噴播，完成了對邊坡鏡面巖體土壤層的重塑。山體坡頂設置的截水溝與坡面椰紅毯防護措施的應用，能夠有效防止植物營養基和草籽受到雨水的沖刷，治理區布設的微噴灌溉系統又能夠提供充足的水源以滿足植物生長所需的水分。

“土工格室 + 團粒噴播”生態修復技術首次在該項目應用，取得了良好的景觀治理效果。坡面修復工程于2019年4月底竣工，為更好地分析高陡鏡面巖體治理后的效果，對實際的噴播情況進行了為期2年的跟蹤記錄，坡面整體和局部治理效果如圖5所示，鏡面巖體治理技術經濟性能如表1所示。從圖5治理結果可以看出，邊坡裸露鏡面巖體治理效果良好，噴播植被生長茂盛，山體破損面生態環境得到有效改善。由表1統計結果可知，在治理完成兩年后，邊坡破損面基本實現了 90% 覆蓋綠化，鏡面巖體植被生長良好，噴播植物存活率達到 85% 以上，在較短的時間內達到了修復破損山體的目的。治理完成后山體經歷了數次大風強降雨，未出現水土流失、山體滑坡等現象，邊坡設置的土工格室、坡面金屬防護網等技術措施未發現破環的情況。由此可見，通過\"土工格室 + 團粒噴播”生態修復治理技術的應用，成功實現了礦山裸露鏡面巖體的生態恢復和重建，提升了當地的生態地質環境質量，有效解決了原始地形地貌破壞、地質災害等問題，保護了新地形地貌和生態環境的完整性，反映出良好的生態修復效果。該項目的順利完成亦為成功舉辦北京世園會、冬奧會營造了良好的外部環境。

4結論

文章針對北京某廢棄礦山采石場項目，開展高陡鏡面巖體生態修復治理措施的研究，提出了“土工格室 + 團粒噴播”綜合治理技術，對修復技術進行了評價，得出以下結論：通過采用“土工格室 + 團粒噴播”綜合治理措施對裸露巖質邊坡進行治理，完成了對鏡面巖體植物營養基層的重塑，打破了鏡面巖體與團粒種子之間的封閉格局，最終實現了高陡鏡面巖質邊坡植被復綠。基于現場跟蹤記錄結果，治理后的山體裸露巖質邊坡植被覆蓋率達到90% 左右，團粒噴播植物存活率達到 85% 以上，治理區經歷數次強降雨后未出現水土流失現象，植被生長良好，實現了在短期內修復破損山體、提升生態環境的目的。介紹了“土工格室 + 團粒噴播”生態修復技術在實際項目中的成功應用，系統分析了治理過程中不同階段施工工藝流程和技術要求，為后續開展類似巖質邊坡生態修復工作提供了技術依據。

參考文獻：

[1]張進德，郗富瑞.我國廢棄礦山生態修復研究[J].生態學報，2020，40（21）：7921-7930.

[2]代宏文.礦區生態修復技術[J].中國礦業，2010，19（8）：58-61.

[3]張家明，陳積普，楊繼清，等.中國巖質邊坡植被護坡技術研究進展[J].水土保持學報，2019，33（5）：1-7.

[4]夏冬，李富平，袁雪濤，等.露天礦巖質邊坡生態重建技術研究現狀及發展趨勢[J].金屬礦山，2018（1）：1-10.

[5]凌秀權.長袋法在廢棄礦山高陡巖質邊坡生態修復中的應用[J].環境生態學，2023，5（2）：61-64；96.

[6]李冰美，郭曉明，趙同謙，等.礦山邊坡綠化基質的優化配比[J].環境工程學報，2017，11（2）：1233-1241.

[7]AlDAY JG.Vegetation convergence during early succession on coal wastes：a6-year permanent plot study[J].Journal of Vegetation Science，2011（22）：1072-1083.

[8]王耀建，王永喜，夏兵，等.基于噴混植生的高陡巖質邊坡生態修復新思路—以梧桐山道立交邊坡為例[J].中國水土保持，2019（1）：29-31.

[9]郭東升，張顯.客土噴播技術在礦山地質環境治理中的應用[J].中國環境管理干部學報，2016，26（1）：86-89.

[10]羅藝偉，羅建軍，龍文強.花崗巖的三維網植被護坡技術與工程實踐[J].公路工程，2014，39（3）：238-240；255.