矿山边坡的生态修复浅析

聂 守 智

(中国有色金属工业西安勘察设计研究院有限公司，陕西 西安 710054)

0 引言

矿山环境恢复治理是矿山生产过程中不可缺少的一个环节。而矿山边坡的生态修复问题更是矿山环境恢复治理中的重中之重[1]。本文就某矿山边坡现状，探讨其存在问题，并提出生态修复方案，为矿山边坡生态修复[2]提供更加可靠的论据。

1 矿山边坡概述

1.1 地理位置

项目区位于铜川市耀州区，距县城约20.0 km，交通便利。

1.2 地形地貌

项目区属于中部残塬沟壑区，地形呈波状，沟谷密度大而深切，梁峁交错，塬面破碎，水土流失严重。矿区内沟系呈东西向展布，在不利外应力作用下，加之长期的肆意开采矿石，塬边斜坡和开采面时常有滑坡、崩塌等地质灾害发生。

1.3 气象

项目区属暖温带大陆性季风半干旱、半湿润气候区。四季冷暖干湿分明，冬季干燥寒冷，夏季炎热多雨，年降水变化大，全区年均降水量616.3 mm，降雨分布趋势是由东南向西北递增。年平均地面蒸发量为1 117.9 mm，干旱指数1.82。年平均气温12.3 ℃，平均相对湿度61%，无霜期228 d，平均日照2 400 h，最大冻土深度38 mm。

项目区沟道常年为干沟，为季节性沟道，洪水由暴雨形成，汇入河中。

1.4 工程地质条件

1)地层。

③强风化石灰岩O2：风化，浅灰色，块状构造，岩石的组织结构大部分已破坏，裂隙发育。

2)地质构造。

项目区地层平缓、构造简单，其主体为向北西缓倾斜的单斜构造，其间发育有宽缓的背向斜和断层，但断层少且规模小，对区内地质灾害的影响较小。

3)地震。

根据GB 18306—2015中国地震动参数区划图，项目区地震动峰值加速度为0.10g，设计特征周期为0.45 s。

4)地下水。

该区属于黄土残原沟壑区，地下水类型主要为第四系松散岩类孔隙水，以潜水的形式存在。地下水补给主要来源于大气降水，其次为各种地表水渗漏。地下水的径流排泄主要以地下径流方式排出区外。

1.5 岩土体物理力学指标

项目区边坡各地层的物理力学性质指标见表1。

表1 岩土体物理力学性质指标

2 边坡地质灾害隐患

2.1 边坡现状

项目区内分布有3处开采边坡，均由风积黄土和灰岩组成，分为KC1,KC2和KC3。

开采区KC1长约80 m，最大高差约35.0 m，开采面积约2 028 m2，坡度约71°。土层厚约5 m，岩层厚约30 m，土体结构较为致密，岩体较为破碎，岩层节理极为发育，局部裂隙宽2 cm～8 cm，产状135°∠65°。

开采区KC2长约277.0 m，最大高差约73.0 m，开采面积约11 997 m2，坡度约75°。土层厚约15 m，岩层厚约58 m，局部裂隙宽1 cm～6 cm，产状115°∠80°。

开采区KC3长约300.0 m，最大高差约79.0 m，开采面积约9 244 m2，坡度约72°。土层厚约18 m，岩层厚约51 m，局部裂隙宽2 cm～7 cm，产状320°∠80°。

2.2 边坡稳定性分析

通过理正软件进行赤平投影分析，KC1边坡主要受产状135°∠65°和160°∠60°两组裂隙控制，岩体是稳定的。KC2边坡主要受115°∠80°和165°∠80°两组裂隙控制，有滑动的可能。KC3边坡主要受320°∠80°和120°∠75°两组裂隙控制，较稳定。

3 边坡生态修复方案

3.1 边坡修复对比分析

开采区边坡主要为矿山露天开采过程中开挖山体形成的裸露土岩结合边坡，岩质边坡整体稳定，受其不同方向层面、节理面所切割，裂隙张开度较大，坡面岩体破碎，呈向临空面下滑趋势，在强降雨、地震等作用下，局部发生掉块。上部土质边坡较陡，局部处于欠稳定状态。边坡工程治理常用技术见表2。

3.2 土质边坡分析

对于土质边坡，采取锚杆框架梁、复合土钉墙、挡土墙、抗滑桩措施治理费用高，相对施工技术要求高，施工条件不便利，故对土质边坡采用分级刷坡的工程治理措施，刷坡形成的坡面平台进行植树绿化[3]。现可结合分级刷坡的工程治理措施，采取无土混合纤维植被复绿技术进行生态修复。

表2 边坡治理常用技术

无土混合纤维喷播复绿技术是采用以天然纤维、木材加工剩余物为原料制成的纸纤维和木纤维作为混合种子、长效缓释有机肥料、专用有机营养基质、土壤改良材料(如保水剂、粘合剂、泥炭等)及水分的载体，搅拌混合制成浆体状混合物，均匀喷附到作业面，形成交织连接的“植生营养毯”，快速实现坡面防护和植物建植的坡面复绿技术。喷播初期，“植生营养毯”既可防止风、雨对坡面的侵蚀，又具有优良的保水、保温性能，可大大提高种子发芽率和植被覆盖率。该技术工艺简单、节水环保，可快速实现目标区域的生态恢复与绿化。

3.3 岩质边坡分析

治理区矿山岩质边坡整体稳定，坡面岩体破碎。而锚杆框架梁、复合土钉墙及抗滑桩等适用于边坡整体不稳定条件，不适用于本项目。主动防护网主要限制坡面岩土体风化剥落掉块，可结合绿色植物栽植起到景观效果。故对岩质表层破碎边坡采用主动防护网加固方案。

对75°以上边坡采用工程措施进行防护，采用坡顶种植爬山虎等爬藤植物进行复绿。对75°以下边坡选用高次团粒客土喷播技术进行生态修复[4]。高次团粒喷播绿化是指用专业的客土喷播设备，由专业人员在被破坏植被的高陡裸露岩石边坡上，瞬间制造出具有最优异性能的“土壤培养基”，使边坡快速形成理想的植物群落。本技术不仅能培育出稳固的边坡及与周边植物环境和谐统一的坡面绿化效果，还能够有效的防止水土流失、提高边坡安全性，随着时间的推移，这种边坡防护功能愈加显现，同时能净化空气、美化景观、恢复生态平衡。

3.4 边坡修复方案

边坡下部岩质边坡坡度小于75°采用团粒客土喷播绿化相结合进行治理，坡顶局部种植爬藤植物(爬山虎、紫藤)进行复绿。对开采边坡上部土层采用分级刷坡，植树种草绿化方案。

1)主动防护网设计。

根据坡面现状，清理坡面孤石，保证坡面基本平整，防护网与坡面紧密接触。设计挂网锚杆长6.0 m，间距4.5 m，孔径120 mm，内插2Φ16的螺纹钢筋，孔内注入M25水泥净浆液，水灰比0.45∶1，注浆压力0.5 MPa～3.0 MPa。挂主动防护网防护。

主动防护网由纵横交错的φ16横向支撑绳和φ12纵向支撑绳与4.5 m×3 m模式布置的锚杆相联结并进行预张拉，支撑绳构成的每个4.5 m×3 m网格内铺设一张DO/08/300/4×4 m型钢丝绳网，每张钢丝绳网与四周支撑绳间用缝合绳缝合联结并拉紧，在钢丝绳网下铺设小网孔的SO/2.2/50型格栅网，以阻止小尺寸岩块的崩落或限制局部岩土体的破坏。

2)团粒客土喷播绿化设计。

高次团粒喷播绿化可选择刺槐、紫穗槐等灌木，紫羊茅和白三叶等草本植物。由专业队伍按照工程所在场地条件进行材料配比，形成后客土厚度6.0 cm～10.0 cm。

3)分级刷坡。

对开采边坡一上部土层按1∶1刷坡，分为三级边坡，每级边坡高度8.0 m～10.0 m，各台阶平台宽度3.0 m。对开采边坡二上部土层按1∶1刷坡，分为5级～8级边坡，每级边坡高度10.0 m，各台阶平台宽度5.0 m～15.0 m。

平台宽度10.0 m以上种植花椒，其余平台种植油松，间距3.0 m。在树行间撒种紫花苜蓿草、黑麦草、早熟禾与高羊茅沙打旺紫穗槐等草种，采用人工撒播，播种密度约为13.3 kg/亩，播后适当压实。

边坡坡面采用无土纤维喷播绿化，种子可选择刺槐、紫穗槐等灌木，紫羊茅和白三叶等草本植物。由专业队伍按照工程所在场地条件进行材料配比，形成喷射厚度2.0 cm～5.0 cm。

4 结语

通过对矿山边坡现状进行调查，提出边坡岩土体物理力学性质参数，进而对边坡稳定性进行分析，提出从工程措施和生态措施两方面入手，整体考虑，系统修复的方针，其中工程为基，生态为辅，两者相辅相成。工程措施保障了治理的安全性，生态修复为工程治理点亮了效果。通过本项目治理思路的分析为全国矿山边坡生态修复提供基础论据，并提供指引方向。