CBS3.0技术在海林矿山生态恢复治理中的应用研究

金章利，刘高鹏

（1.湖北三峡职业技术学院，湖北 宜昌 443000；2.湖北金源绿通生态环境工程有限公司，湖北 宜昌 443000）

据统计，黑龙江省内各类矿产地有806处，矿产资源开采矿区为496处（包括基建、停采、闭坑矿区）植被遭受到不同程度的破坏。废弃矿山生态修复是山水林田湖草统筹治理的一项重要工作，其目的是利用生态修复的相关理论、技术、材料及工艺对因采矿活动破坏的生态系统修复至接近于矿山开采前的自然状态，或者将废弃矿山重建成符合人类某种有益有用的状态。而这些生态修复均是以恢复植被为主导，而目前常规的生态修复手段主要有：客土喷播法、植物毯覆盖法、台阶恢复法，这些方法在中国的矿山修复进程中功不可没。但是对于废弃矿山边坡而言，在生态修复的同时更加重要的要侧重安全防护，目前常见用于安全防护的手段主要有：混凝土框架梁、防护网悬挂、喷水泥砂浆防护等措施。此类措施基本上能够实现废弃矿山的安全防护。鉴于目前的生态修复方法和安全防护方法，二者存在着矛盾，能够实现安全防护的，生态修复效果较差，而生态修复效果较好的方法，安全防护效果略差。

本文针对矿山高陡边坡的生态修复技术难题，首次提出了全新的CBS3.0矿山生态修复模式，研究成果有AB菌生物调控技术+抗滑缓释营养系统+多孔质植生技术体系、寒旱地区矿山抗冻融基材及其制备方法、植被群落抗冻抗旱物种遴选配方。

1 海林市矿山生态治理项目概况

1.1 概况

牡丹江海林市，位于黑龙江省东南部，素有“中国雪乡”、“中国虎乡”之称。海林市帐篷山废弃矿山地质环境项目（二期）工程位于城市主干道可视范围内，石料开采形成了大量次生裸地（裸露山体边坡），存在滑坡、崩塌、水土流失、土地破坏、地貌景观破坏等生态环境问题。废弃矿山开采所形成的陡峭边坡依靠自然力量很难恢复植被。

矿山开采扰动后形成了陡峭的山体边坡、弃土（渣）边坡，这些都是以破坏生态环境为代价的工程，使原本脆弱的生态结构和功能、山体植被原貌、地质景观、自然生态景观等遭到破坏，带来地质环境和生态环境等方面的突出问题。

1.2 边坡特征

帐篷山二期废弃矿山，分为2个矿坑，需要治理的面积约15000平米。本地气候冬季寒冷漫长，岩面风化严重局部松动的掉块，坡度陡峭到达70°～80°，矿山停采面高度120m。长期裸露所形成的岩石裂隙，也本地植物榆树、杨树生长，山地植被覆盖较高。

1.3 矿山生境条件分析

帐蓬山废弃矿山与海浪河相望，山体后背是报恩寺，山顶经过园艺工人补栽松树，10余年已形成了茂密的山顶林地覆盖。海林当地气温在10约开始降至零下，冬季漫长而寒冷，开春直至来年的4月底至5月，土地开始解冻，植物才萌发生长。这样的寒冷气候条件，导致矿山植物措施施工短暂，预留植物生长期较短，施工期只有5～6个月，且需要为植物预留不低于3个月的生长周期，用于植物扎根，所以施工期只能控制在5、6、7月份。土壤以暗棕壤为主，占陆地面积的88.8%，草甸土、黑土、白浆土分别占4.2%、1.6%、1.5%，其余为水稻土、沼泽土等。矿山对面距离10m范围是海浪河流溪地，海浪河为牡丹江一级支流，发源由18条小河汇成，全长213公里，长汀镇以上河段为一级水质，长汀镇至海林镇河段及莲花湖下游为二级水质。

2 生态恢复治理技术措施应用

①露天矿山形成的1：0.75、100m以上的陡边坡，提出了一系列新型的边坡生态防护体系；②针对矿山复绿所用的材料，全新改进的AB菌生物添加剂的制备技术、改性材料进行了研究；③对高陡边坡固土方法、根系-岩土体的相互作用机制、土壤肥力与活化、植物群落人工调控及演替方面进行了研究。④创造性的提出了一种全新的CBS3.0矿山边坡生态恢复体系，能够使得边坡在具有稳定和安全防护的基础上，抵抗暴雨冲刷和局部扰动，同时实现了生态修复。结合工程实际，总结出了CBS3.0复绿方法和实施工艺，是一种全新的材料应用和一种全新的技术体系。

通过对生物材料的使用和防护结构体系的组合设计，实现安全防护和生态修复一体化，独特的AB菌生物调控技术实现了硬质边坡复绿，植被混凝土AB菌绿化添加剂可以改善植被混凝土生态护坡技术中水泥的添加造成基材结构不良、混凝土抑制植物种子萌芽生长的不足，AB菌的添加可以增加有益微生物菌群，改良基材通透交换性，提高根际环境的缓冲能力，起到群体的协同作用。能直接或间接为植物提供多种营养和刺激性物质，促进和调控植物生长。同时可生成低碱混凝土，在提高孔隙率同时显著改善混凝土的碱度过大问题。本技术增加了基材在高陡边坡上的握裹力和粘结应力，多孔质混凝土的界面结构优良，采用复合改性技术，在提高界面密实度和强度的同时，显著改善多孔质混凝土的碱度过大问题。黄麻纤维生物棒具有吸附和消减盐碱特性，络合营养结构网提高了冲击强度、拉伸强度，耐碱细菌孢子等材料优化了盐碱理化性质。对其28d的热重分析，其界面浆体的微孔孔径45%低于50nm，在电子显微镜下的效果更为优异。

抗滑缓释营养系统的同步植入，提升了基材稳定性和土壤附着力。陡边坡的客土不抗冲刷，较难持久附着于矿山高陡坡面。提出了抗滑缓释营养棒技术体系，抗滑棒采用聚丙烯PP长纤维布缝合成长筒状，筒内灌注AB菌和长效复合肥等营养物质（聚丙烯长纤维密度0.91g/cm3；抗拉强度460MPa；弹性模量>3500MPa；断裂延伸率>10%）。抗滑棒既可支撑基材，又可透水透气释放营养，弥补后期养分。是一种全新的矿山修复技术。筛选与培育出适宜矿山高陡边坡生境构建的耐贫瘠耐旱植物品种，目标群落种子包括建群品种、伴生品种，所述建群品种与伴生品种重量比为2～3:1，建群品种采用高羊茅，伴生品种采用多年生黑麦草。研究所应用的主要植物种类的生态适应性评价，制定了人工调控目标群落的技术措施。通过AB菌生物调控技术的应用对根系和株高有明显促进作用，协调营养平衡、抗旱抗寒、增强作物抗逆性等多重功能。

3 结论

本项目采用的生态修复技术与传统的废弃矿山、岩石边坡生态修复模式完全不同，创造性的使用了AB菌生物调控技术+抗滑缓释营养系统+多孔质植生技术体系，其独特的构造模式为生态修复提供了三位一体的防护效果，在安全防护的同时又实现了生态修复。并对各项材料进行了改良，有效改善了喷播基质的强度、水稳性、抗冲刷性。

现场取样试验表明，喷播基质的抗剪强度指标可以提高30%，含水量可以提高5%～10%，大大改善了植被生长的环境条件。构造独特，具有较多的连通孔隙，能够为植物的穿透生长提供条件；低碱环境，种植混凝土碱度较低，适宜植物生长，是一项很实用的产品和技术。本项技术已经用于国内若干废弃矿山的生态修复工程，获得了较好的边坡防护效果和生态效果，在目前国内矿山陡边坡的应用上处于领先地位。体系化的用于护坡起到较大的推动的作用，对于边坡防护的亚生态化起到极大的改善作用，也会产生巨大的经济效益、社会效益和生态效益。