以某废弃矿山为例探讨岩质边坡生态修复方案的选择

刘文芝

（中色资源环境工程股份有限公司，北京 101304）

随着社会发展，人们对生态环境越发重视，对生态质量要求也愈高。以往矿山高速开采、急剧扩张时期留下的生态遗留问题也愈发明显。在习总书记的“绿水青山就是金山银山”理念提出以后，矿山生态修复逐渐成为解决区域生态问题、形成国土空间开发利用与保护格局的重要措施。随着技术的发展与实践，矿山生态修复技术呈现出时间、空间及点、线、面的差异性。

1 生态修复技术

1.1 生态修复技术

在矿山生产中应当采取边采边复、留台处置等措施。分析对生态修复技术的调研结果，结合工程实践经验，按照边坡坡度变化，总结目前常用的岩质边坡生态修复技术如下：

表1 岩质边坡主要生态修复技术表

1.2 生态修复技术选择

以北京市某废弃灰岩矿山为例，探讨岩质边坡生态修复技术。

1.2.1 坡度、坡向及边坡稳定性分析

在前期勘查工作的基础上，采用无人机航飞数据解译地形数据，利用ArcGIS软件制作坡度、坡向图，分析边坡稳定性。

图1 坡度图

图2 坡向图

1.2.2 生态修复技术选择

目前矿山的生态修复治理技术，主要分点、线、面三类，其绿化率、绿化效果、施工难度及工程造价等也各不相同。

在绿化植被的选择上，优先选择耐寒、耐旱、耐贫瘠的乡土优势树、草种，引进外来优良物种时，参照周边或相似气候条件治理区的经验；坡脚及外缘种植攀缘植物，上攀下垂，绿化坡面。考虑植被覆盖性，一般选择乔、灌、草混种。在考虑植被适应性的同时，也要考虑与周边环境的适宜性，对范围较大的矿山区域，还要考虑搭配以便于后期形成植物群落。

（1）25°以下岩质边坡。对25°以下岩质边坡（或边坡上的平台、马道）一般采用挡墙+客土+绿化技术。因坡度较缓，主要考虑在坡脚及平台、马道外缘砌筑挡墙+客土+绿化。挡墙主要以防止冲刷及挡土作用为主，可选择浆砌石、干砌石、石笼、生态挡墙（可用生态袋码砌）等。其中，干砌石挡墙仅可用于坡脚，石笼、生态挡墙砌筑于外缘起挡土作用时，考虑土体侧向压力，须植入钢筋。客土分直接客土及客土后植筋再上覆椰丝毯。对相对高程不高、风力影响较小的区域，可直接客土后绿化；对相对高程较高、风力影响较大的区域，客土后需覆盖椰丝毯以防止水土流失，且能起到一定的美观效果。绿化方案则可根据坡面面积大小选择，如面积较大，可考虑乔木+灌木+草混合种植模式；如面积较小，考虑灌木+草或直接播撒灌草籽的模式。

（2）40°以下岩质边坡。对40°以下岩质边坡，可采用骨架防护、种植孔（穴）、生态袋护坡等技术。骨架防护：目前主要有混凝土骨架及土工格室（也可称植生格室）等技术，矿山生态修复应用较多的为土工格室。该法一般采用成品土工格室铺设，辅以锚杆固定，上方铺镀锌铁丝网，确保土工格室和金属网随坡就形，贴紧坡面；坡度如较陡，为防止土体流失，还可上方铺设椰丝毯。该方法适应坡度可达45°，但坡度增大后，在降水及土体、植被自身重力影响下，可能增加整体滑落的风险。种植孔（穴）：对岩石节理裂隙较发育的、周边自然恢复坡体上可见植被分布，有天然生长条件的坡面，可选用种植孔工程。在坡面上打竖向钻孔（或造穴），孔（穴）内填充混合基质营养土、植生棒（块）或容器苗，种植耐寒耐旱的乡土优势小灌木，孔（穴）内填充混合基质营养土时候，可添加麦秸秆、稻草等增加土壤之间的凝聚力，使土壤不易滑出。生态袋护坡：对顺层岩面及岩土工程条件较差坡面，可采用生态袋护坡，在防护坡面的同时，还可绿化坡面。生态袋内装入一定比例配制的种植土、有机质、保水剂、肥料、灌草及攀缘植物种子等，通过袋内预掺的种子生长来绿化边坡。

（3）40°以上岩质边坡。对40°以上岩质边坡，可采用种植孔等点状、种植槽（V型槽）等线状、挂网喷播（高次团粒喷播、生态注浆灌浆、植被混凝土等)等面状生态修复技术。但据调研及工程实践经验，坡度＞70°时，绿化工程一般造价较高，工程实施的生态环境、经济、社会效益投资转换率不高，特别是对于阴面边坡。种植孔：技术见上述，适于0°～60°坡面，沿岩层层面及节理裂隙布孔，孔俯角45°～65°；坡面上需刻槽收集雨水，坡度越大，越不利于自然灌溉。种植槽（V型槽）[1]：适于＞70°基本稳定的岩石边坡，钢筋锚固后浇注种植槽混凝土在槽底部，设一排泄水孔，槽内回填种植土（添加复合肥、生物肥、保水剂、泥炭土等）后种植灌草及攀缘植物，通过上攀下垂达到坡面绿化效果。高次团粒喷播：一般适于＞40°岩质边坡，钢筋锚杆固定后，挂镀锌铁丝网及生态棒（生态棒中填充营养基质及种子），配制培养基，培养基以种植土、草炭、锯末、稻草纤维、钙镁磷、复合肥、团粒剂（底基层）等为主。用喷播机分3～5次进行喷播，顺序为营养基质→中层基盘→含种子的培养基，喷播后上覆椰丝毯。生态注浆、喷浆(湿）：一般适于＞40°岩质边坡，在坡面裂隙注浆后，在坡面铺设镀锌铁丝网，锚杆固定后，将种植土、草炭土、保水剂、生物酶固化剂、复合肥、有机肥、种子和水搅拌均匀，经过液压喷浆机喷到坡面上。面层喷射完后，覆盖一层无纺布保湿，以利于种子快速发芽。植被混凝土：一般适于＞60°岩质边坡，以水泥为粘结剂，锚杆固定镀锌铁丝网，用空气压缩机先喷射不含种子的混合料，再二次喷射加入粘合剂、腐殖土、泥炭土、经催芽处理植物种子、有机物、肥料、保水剂等的混合质，形成基质层，喷播后上覆椰丝毯。

2 生态修复方案的选择

在对矿山地形地貌、气象水文、地层岩性、构造、地震、岩体物理力学性质、植被土壤及施工条件等综合分析基础上，选择适宜的生态修复技术，形成修复方案。

（1）生态修复技术选择影响因素简述。①地形地貌：在勘查工作基础上，针对生态环境现状，划分治理范围；结合地形地貌资料，比照3D模型、坡度图、坡向图等，对治理区根据微地形地貌特征进行针对性治理。②气象水文：生态修复技术选择过程中，首先需要考虑坡面的截排水措施。在做好坡面截排水基础上，根据气象与水文资料，选择适宜的工程措施及植被。③边坡稳定性：不仅关系到生态修复技术的选择，还影响后续的施工安全问题。对欠稳定边坡，需首先消灾除险。④岩体物理力学性质：岩体作为挡墙及挂网喷播锚杆的持力层，必须满足承载力要求才能选择相应工程措施。⑤植被土壤：植被调查及土体性质，关系植被选型、生物群落构建。

（2）生态修复技术综合分析。①客土绿化：面状分布，为目前生态修复技术最适宜、效果最佳的一种技术，其工程造价低，绿化率及绿化效果均很好，施工难度低，与周边环境适宜，易于形成植物群落。②土工格室：面状分布，工程造价适中，绿化率及绿化效果均较好，施工难度较低，工程措施痕迹较重。③种植孔（穴）：点状布置，绿化率及绿化效果均较差，坡面较陡时，需搭设脚手架，施工难度及工程造价随坡度而增加，与周边环境适宜性较好。④生态护坡：面状分布，绿化率及绿化效果均较好，造价适中，与周边环境适宜性较好。⑤种植槽（V型槽）：线状分布，需搭设脚手架，施工难度较大，工程措施痕迹重，坡面整体绿化率适中，绿化效果中等。⑥高次团粒喷播：对40°～60°左右坡面治理后整体绿化率较高，绿化效果好，但对局部大于75°的陡立边坡及凹腔喷播效果不理想，造价高。施工工艺单一，施工设备、设施投入量较小，施工难度较大。⑦生态注浆、喷浆：对40°～60°左右坡面效果较好，绿化率较高，绿化效果一般，施工难度较大，造价高。⑧植被混凝土：特别适于高陡边坡，绿化率较高，绿化效果一般，施工难度较大，机械化程度高，生产能力大，造价最高。

（3）生态修复方案综合比选与确定。对矿区生态环境现状及存在问题、恢复植被的各项特征参数及当前岩质边坡治理的各种生态修复技术进行调研。从工程造价、绿化率、绿化效果、施工难度及与周边环境适配度等几个方面，按各因素影响性，综合比选，选定适宜的生态修复方案，实现岩质边坡生态修复目标，同时实现对岩质边坡治理思路的多元化考虑和治理工程安全耐久、经济高效、生态环境融合的目标。

3 分析与建议

①矿山环境生态修复治理过程中，首先考虑的是对崩、滑、流等地质灾害的勘查与治理方案，在消灾减灾的基础上再进行矿山的生态修复；②笔者按边坡角度对生态修复技术的选择划分，受限于自身实际经验、项目区个体差异性，不具有普适性。③当前矿山生态修复项目，养护期一般为2～3年，选择生态修复方案时，不仅要考虑短时效应，还需考虑长期效应。本次方案比选未纳入养护期以后的指标。④对于岩质边坡，在地质环境条件允许下，可优先选择攀缘植物绿化，上攀下垂，其坡面绿化面积大，绿化效果好，且造价低，养护易，植被生存能力强。⑤对于40°以上边坡，考虑养护工作的实施，还应配套相应的蓄水、滴灌、喷灌工程，以保证修复效果。⑥在综合比选的同时，要结合周边原生环境及其他边坡采用修复措施，考虑景观的一致性与观赏性，选择适宜的生态修复方案。