客土喷播基质团粒化改良及其在石英砂岩型矿山治理中应用

刘玉华

【摘 要】通过试验对客土喷播类基质进行团粒化改良技术研究，确定适合于石英质砂岩型边坡治理的基质配比，并通过实际工程来验证后的基质配比的可靠性及可行性。

【关键词】客土喷播；团粒化；矿山治理

1. 前言

（1）边坡绿化行业出现的时间不长，技术方法却比较多，如：客土喷播技术、TBS技术、厚层基材技术、植被混凝土技术、喷混植生技术等等。但是其基本原理都利用喷射机将有机基质喷射到坡面上，有机基质在压力的作用下与坡面紧密结合，形成一层可供植物生长发育的基质层。该技术各自命名的基准是根据其基质配方而定。客土喷播、TBS及厚层喷射基质附着性一般，在石英砂岩型矿山岩面上喷射的基质受雨水冲刷易脱落，南方多雨水，此工艺在石英砂岩矿山治理中很难达到预期效果。植被混凝土技术及喷混植生技术都是指在基质里加入一定比例的水泥及特制添加剂，在一定程度上加大了基质与坡面的附着力，但是由于加入水泥，导致基质碱性偏高，乔、灌木无法生存，草本成活后却需要细致的养护，且易退化，后期养护成本过高，在矿山治理中不经济。

（2）针对此问题，笔者结合多年矿山地质环境治理的施工经验及实验室分析，探讨适用于石英砂岩质坡面的喷播基质结构团粒化改良技术。

2. 基质分析

对比常规下普通客土类基质及含水泥类基质客土配方，并通过室内实验分析出其化学结构（见表1、表2）。

3. 实验添加剂对基质的影响分析

普通客土基质中粘合剂又分为乳化沥青及合成树脂两种，笔者通过大量实验将采用聚丙烯酸钾作为粘结剂及吸水树脂作为吸水剂，并通过实验来调整其用量。最终使得喷播基质结构团粒化，使其抗侵蚀能力增强，增加孔隙度，维持良好的渗透性及透气性，并通过调整成分测试其最佳配比量（见表3）。

3.1 聚丙烯酸钾对基质功能影响测试。

（1）本次实验模拟自然降水通过增加聚丙烯酸钾用量来测定降水对基质侵蚀量的影响（见图1）。 从实验数据可以看出，聚丙烯酸钾用量增加到一定程度后，基质抗侵蚀能力并未能随之增强，理论最佳聚丙烯酸钾用量为110g/m3。

图2（2）本次实验模拟通过增加聚丙烯酸钾用量来测定基质中稳定团粒含量的影响（见图2）。 从实验数据可以看出，聚丙烯酸钾用量增加到一定程度后，基质中稳定团粒含量并未能随之增强，理论最佳聚丙烯酸钾用量为120g/m3。

（3）本次实验模拟通过增加聚丙烯酸钾用量来测定基质中孔隙度的影响（见图3）。 从实验数据可以看出，聚丙烯酸钾用量增加到一定程度后，基质中孔隙度并未能随之增强，理论最佳聚丙烯酸钾用量为110g/m3。

（1）本次实验模拟通过增加吸水树脂用量来测定基质中饱和水含量的影响（见图4）。 从实验数据可以，看出吸水树脂用量增加到一定程度后，基质中饱和含水量并未能随之增强，理论最佳吸水树脂用量为1000g/m3。

（2）本次实验模拟通过增加吸水树脂用量来测定基质中最大有效含水量的影响（见图5）。 从实验数据可以看出，吸水树脂用量增加到一定程度后，基质中最大有效含水量含量并未能随之增强，理论最佳吸水树脂用量为1000g/m3。

3.3 实验后的配比：根据实验确定喷播基质团粒化后的配比为砂壤土0.40m3，纤维40Kg，有机肥3Kg，水50L，聚丙烯酸钾110g，吸水树脂1000g。

喷播基质团粒化改良后能有效解决一般类基质附着性差、团粒性差的缺点，又不改变基质的PH值。

4. 工程应用

仁庄废弃露采矿山原为建筑用石英砂岩矿山，自2004关闭后，一直未进行相应的治理工程，开采高差达93m，开采坡度近70°，地层主要为志留系茅山砂岩（Sm1-2），为典型的苏南太湖地区的岩质边坡。该工程自2009年开工建设，至2010年9月已完成削坡工程，共设4个平台，每级边坡高度约20m，坡度50°，坡面绿化采用挂网客土喷播。喷播基质采用了实验后的配比值，草种有狗牙根、黑麦草、火棘、刺槐、胡枝子。本次施工初次喷射基质厚度为15cm，第二次喷射基质（含草种）厚度为4cm，并采用人工扦插小叶女贞苗（为了保证冬季绿化效果和检验基质的PH值对灌木的影响情况），密度为3株/m2。随后进入初期养护阶段。初期养护是很重要的环节，需检查基质保持和草种发芽情况，并需即使补喷。在施工结束3个月后，基质均无流失现象，坡面绿化覆盖率为100%，均为前期草本，刺槐出芽率超过95%，小叶女贞成活率也达95%以上。施工结束6个月后，基质均无流失现象，草本经过冬天退化，覆盖率为90%左右，成活的小叶女贞无枯死现象，刺槐已达40～60cm，但密度过大，此阶段需减少刺槐的密度，为了给小叶女贞的成长空间，本工程养护期刺槐密度仅保留了2株/m2。后期未进行人工浇溉，施工结束2年后，坡面基质保持率仍在90%以上，此时草本已退化至50%左右，小叶女贞（株高达50cm左右）及刺槐（株高达2m左右）的覆盖率已达85%以上，坡面实现了四季常绿的效果，而且完全可进入自然生态系统。

5. 结语

（1）近年来的实践经验来看，喷播基质团粒化改良后能有效提高基质附着性和含水性，能有效解决苏南太湖地区石英砂岩型岩质边坡养分贫瘠的特性，为喷播初期的草本及后期的乔灌木的生长提供足够养分，并缩短了人工养护的时间，大大节约了成本。

（2）喷播基质团粒化改良并不改变基质的PH值，能为乔灌木提供良好的生长环境，由于基质附着性得到大幅提高，乔灌木根系有足够的时间长入砂岩的裂隙中，也保证一定时期后当植物群落演替能取代喷播植被，使得边坡覆绿效果更稳定，更自然。