砂石废弃矿山生态修复实践研究——以保定满城馒头山为例

谢 雄 刘明月

（中国葛洲坝集团生态环境工程有限公司）

近几年，在国家政策引导下矿山修复市场迅速升温，但由于存在历史欠账多、主体不明确、资金不足、技术碎片化等突出共性问题，在实际推进中困难重重，仅靠财政资金难以为继。

为加快推进矿山生态修复，吸引社会资本投入，推行市场化运作、科学化治理的新模式，自然资源部2019 年底印发《关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见》（自然资规［2019］6 号）在“谁破坏、谁治理、谁修复、谁受益”原则下，出台了矿山生态修复领域中的土地支持、废弃石料利用等利好政策，为市场化机制的建立完善提供了政策保障。

在京津冀一体化协同发展的核心区域，河北省保定市2020 年全面梳理了本地区的废弃矿山，重点确立以G05京昆高速沿线的矿山迹地作为首批试点，探索打造高标准矿山生态修复示范工程。

葛洲坝生态公司深入践行绿水青山就是金山银山的理念［1］，为开辟矿山生态修复新兴市场，通过驻点实地踏勘，参与政府方案设计，在学习国内外先进技术经验的基础上，成功中标了河北保定首个矿山生态修复试点示范项目——满城馒头山项目，本文以此项目为例，进行了系统介绍。

1 项目概况

1.1 区位及特点

馒头山治理区位于保定市满城区，原地形地貌已遭矿山开采破坏，形成高陡边坡、残山、渣堆、采坑等地貌形态，见图1。经调查，区内地面标高+62～+185 m，相对高差123 m，出露地层主要为第四系坡残积土层（Qel+dl），第四系洪坡积层（Qpl+dl）及上元古界蓟县系雾迷山组白云岩（Jxw3）。该区域属于狼牙山凹褶断束（IV 级）大地构造单元中断，未发现大型断裂及褶皱构造，地层呈单斜产出，地质构造条件简单。该区域属白云岩卡斯特地貌区，地下水位埋深较大，水文地质条件简单，治理工程不受地下水影响。区内基岩岩性单一，为厚—巨厚层状白云岩，矿物成分有白云石、方解石及少量燧石等，原矿山采用露天台阶式开采和地下采坑开采方式。

1.2 治理目标

（1）消除地质灾害。矿山地质灾害主要包括地表塌陷、地表裂缝、滑坡、崩塌、地下水及环境地质破坏等［2］。本区内遗留采面高耸陡立，局部破损，遗留危岩浮石。采面及边坡受风化、卸荷等影响，在降水、地震等作用下，极易发生崩塌类地质灾害。为了消除地质灾害隐患，亟待排查治理。

（2）改善环境面貌。治理区位于G05 京昆高速（满城段）可视范围内，因矿山历史开采而形成的采坑断面“白茬”，大面积山体祼露，与自然环境极不协调。此外，区内的渣坡、渣堆遇到大风天气极易形成风沙扬尘，对周边人居环境与大气环境产生严重影响。

（3）盘活存量资源。通过此废弃矿山迹地的治理利用，进一步盘活压占的土地资源，以作为新增建设用地或农用耕地等。对高度大于4 m、坡度大于1∶1.5 的边坡进行削坡开级［3］，将边坡合理整形绿化与周边环境协调一致，形成和谐自然景观，同时对产生的废弃石料进行充分利用。

2 研究思路与治理体系

依据现场地势地形、历史开采状况，进行整体设计布局。根据区内采面、平台、渣堆、渣坡及采坑等现状特点，从矿山历史开采产生的地质环境现状入手，结合项目治理修复目标，将任务层层分解，因地制宜、分区分块采取适宜的措施与方法，搭建项目治理技术体系，见图2。

本项目规划中充分考虑了当地政府诉求与产业发展特色，尽量实现矿山生态修复工程支出与项目新增收益（主要包括土地与砂石料资源）之间的总体平衡，通过项目自身价值提升，减轻政府财政支出压力。通过本工程的实施示范作用，快速形成可复制、能推广的项目实施模式，引导本地区的砂石废弃矿山生态治理工作全面加快推进。

3 修复技术与方法

目前，废弃矿山治理技术主要有4种，即消灾修复技术、工程修复技术、生态修复技术和生物修复技术［4-5］。本项目采用综合治理，在现有地形地貌基础上进行边坡稳定性评价，开展危岩浮渣排查清理，进行山体整形美化合理放坡，采用挡墙护坡、挂网喷播、绿植栽培、边坡V型槽、覆土绿化等多种技术措施。

3.1 危岩浮渣清理

因采矿影响，治理区内山体地形与植被遭严重破坏，山体固土保水能力下降，风化及开采碎石随意堆积。经现场调查，区内已形成12 个采面、10 处渣堆、18 处渣坡、3 处土堆，详见表1，治理区面积926 422 m²、破坏区面积450 246 m²。危岩浮渣清理主要指对高陡边坡坡面上的危岩、局部坡面的弃渣与土堆开展人工清理。对边坡和采面危岩（浮石）的清理方量是22 351.60 m3（平均清除厚度按20 cm计），渣堆、渣坡等场地内废弃料渣的清理方量为83 599.80 m3。在方便使用机械设备的位置，采用啄木鸟钻凿清除；对于孤立危石、突出鹰嘴石则采用人工钢钎撬毛或手风钻钻凿清除；当清理量大或人工清理难度大时适当采用小药量浅孔爆破清除。

3.2 山体整形美化

依现场地形削高填低和放坡，控制坡度在25°～30°。对于高陡采面、危岩体进行“平台+边坡”的削坡整形，设计台阶高度10 m、台阶宽度4 m、坡度60°。图3 为区内某典型治理工程剖面示意图。边坡削方整形采用机械爆破，通常用静态爆破、浅孔爆破及预裂爆破方式。用3D Mine 软件三维模拟计算本治理区内削坡工程量，因消除地质灾害和台阶绿化法共计削方总量1 994 292.12 m3、总填方量123 863.97 m3、净方量1 870 428.15 m3。

3.3 边坡防护加固

（1）浆砌石挡墙。就削坡后形成的平台与边坡相间分布的微地貌形态，在平台前缘0.5 m 位置处布置浆砌石挡墙，墙后覆土栽植乔木、灌木，从而抑制坡面被流水冲刷、防止水土流失，并恢复边坡整体生态。工程中浆砌石挡墙的设计规格为：横截面梯形，顶宽0.5 m，高1.2 m。其基底位于削坡形成的基岩平台上，挡墙结构设计详见图4。砌体块石选择坚硬或较坚硬的岩石，无贯通裂缝，单块厚度不小于20 cm。

（2）截排水沟。截排水沟主要布置于边坡坡顶和平台外侧，汇水最终沿原始沟道排出治理区。截排水沟设计过水断面为梯形，底宽0.5 m，开口宽0.804 m，有效深度0.5 m，沟壁超高0.2 m，壁厚0.418 m，结构设计见图5。工程中的截排水沟采用浆砌块石结构，采用M10 砂浆、MU30 块石砌筑，石料尺寸不小于20 cm。浆砌表面使用M10水泥砂浆抹面，厚度20 mm。

3.4 覆土植被绿化

（1）挂网喷播。将治理区位于G05京昆高速及省道可视范围内、+132 m 以上的边坡坡面采取挂网喷播方式恢复坡面植被，喷播厚度8～10 mm。施工工艺依次为清理坡面浮石→坡面整形→坡面铺设金属网→喷播植草→覆盖椰丝毯→养护管理。经坡面清理和锚固挂网后，采用客土喷播机将客土、植物种子和各种添加物均匀混合，以压缩空气或高压水流为输送载体，把混合物料喷涂于边坡表面，使之形成稳定的营养土层，达到保护边坡、恢复植被的目的。

客土喷播的基材配比为植壤土65%、植生基质35%、外粘合剂25 g/m2、保水剂30 g/m2。根据边坡立地条件、种子发芽率、植物生长速度等选择在本地区适应性强、耐干旱、耐贫瘠的植物种类，进行选种配比，详见表2。既保证植物的多样性，又实现了自然景观效果。

（2）V型槽。矿区中上部陡边坡，因不具备削坡条件，采取V 型槽为主的绿化措施，起到坡面植被覆盖目的。V型槽内部回填耕植土，种植灌木和藤本植物，竖向布置间距2～3 m，板厚80 mm，宽度1.0 m，与竖向呈45°布置，采用C25混凝土浇筑，V型槽结构设计见图6。V 型槽与坡面采用锚筋连接，锚筋采用C18@200 mm，锚孔直径不小于40 mm，采用M10砂浆锚固。

（3）绿植栽培。矿区地形整治后，对裸露岩面、平台、边坡及缓坡布置绿化工程。植被恢复依据因地制宜、适地适树的原则，植物选种上考虑项目区气候降雨等特征，根据所选植物的生长习性及所需种植条件，结合当地规划选择适宜树种，达到植被恢复效果。

本项目主要选用的苗木种类为本土树种以及周边已有植物种类，需适宜生长并能保证较高的成活率。选取种植侧柏、油松、刺槐、白榆及柿子、山桃等乔木进行绿化，间植灌木荆条、紫穗槐和迎春等。在边坡及采面坡脚种植地锦、凌霄和蔷薇等攀缘植物进行坡面绿化。坡面喷播种子包含高羊茅、早熟禾、紫花苜蓿、荆条、胡枝子等混合草籽播种。为保证绿化苗木成活率，为苗木栽植及草籽撒播设定的监测养护期为3 a。

4 工程效益

项目结合了现场实际，采取有效的生态修复工程措施，构建起植物丰富、自然协调、稳定健康的山体生态系统，完全改变了原矿区堆渣遍地的历史面貌，使治理区域整体恢复了生态屏障、水土保持、防风固沙、生物多样性保护的生态服务功能，为京津冀地区的类似矿山修复起到了示范作用，具有良好社会效益与环境效益。同时，本项目实施后能新增成规模平整土地125 亩，新增林地288 亩，开发利用废弃砂石资源近200万m3，经济效益十分显著。

5 结论

通过深入调研满城馒头山治理矿区的地质环境特点，充分结合当地政府的诉求，开拓创新项目实施模式，构建矿山治理技术体系，落实践行“因地制宜、一矿一策”的生态修复理念，综合运用危岩排查清理、山体整形美化，采用挡墙护坡、挂网喷播、绿植栽培、边坡V型槽、覆土绿化等多种技术措施，全面消除了治理区域内的地灾隐患，使之最大限度地回归原有自然状态并营造生态景观效果。而且，在项目设计与实施过程中，充分考虑并盘活原矿山迹地所压占的土地资源与废弃石料资源，创造出新的增长点与盈利点，产生了良好的经济效益，为该地区乃至我国类似矿山的生态修复提供了参考。