石灰岩露天矿山生态修复治理方案浅析——以福建三明南方水泥伍家坊矿区为例

陶 付

(中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001)

0 前 言

伍家坊水泥用石灰岩矿为在建矿山，开采矿种为水泥用石灰岩，开采方式为露天开采，生产规模为200万t/a，矿山开采标高+360～+669.8 m，矿区面积1.268 3 km2。前期矿山开采面不规范，历史遗留诸多问题，典型的矿山环境问题主要为：矿区环境与周边环境不协调；矿山功能区划分不合理；矿山地质环境存在地质环境问题，如矿山开采面不规范、存在地质灾害问题等。

1 矿山地质环境背景

矿区地处闽赣边界地带的怀玉山余脉东北麓，地貌以侵蚀剥蚀为其特色，周边无污染源，植被发育，矿区内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害不易发生，周围空气、水质优良-良好，未受污染。矿区距离204省道仅3 km，距高速公路互通口13 km，交通极为便捷，当地社会安定、村民朴实，自然环境现状良好。矿区目前正在开采，地形坡度较陡，地形切割较强烈，极有利于大气降水的径流和自然排泄。基岩零星裸露，大多为残坡积、坡洪积物所覆盖，原始地质现状较好，不存在崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害隐患，原始环境地质条件良好。

2 矿山环境问题成因

2.1 功能区布置不合理

矿山管理区、生活区、机修区主要有天津矿山公司、运矿车队、排土车队及挖掘机车队等管理生产人员，各自独立占用一块区域，且功能多重复，利用率较低且安全隐患较大。办公楼、食堂、机修和宿舍紧连混合使用，搭建严重，占地面积较大，矿部办公室、会议室、值班室、财务室、活动室等场所不足，无标示标牌，未设立专门的监控室。区域植物绿化率几乎为零，路面坑洼不平，油桶、废弃轮胎、汽车配件等随地堆放于办公区周边，场地杂乱无章。生活垃圾无固定堆放处置场所。

2.2 开采技术落后

本矿露天开采优势明显，故矿山采用露天开采。矿业活动基本按照“矿山资源开发利用方案”进行规划开采，贯彻“采剥并举，剥离先行，贫富兼采”的方针，矿山采用自上而下水平分层方法进行开采，开采台阶高度为15～20 m。矿山爆破采用中深孔爆破技术，采用非电起爆网络。开采面凹凸不平。近年来，企业通过不断加大对矿山的投入，聘请专业采矿队伍进行开采生产管理，500平台以下终了剖面及平台更为规范，取得了较好的效果。

2.3 地质环境恢复不及时

矿山开采过程中未及时采用有效的综合治理措施、矿山环境恢复治理方案，导致矿山终了边坡形成高陡挂白边坡，影响感官。矿区处在“三区两线”范围内，对福建省建设生态文明建设影响较大，仍然存在对开采形成的终了边坡生态恢复治理不及时问题，暂未建立地质环境监测系统，如：高陡终了边坡稳定性监测等。图1为治理前矿山终边坡，图2为治理后矿山边坡。

图1 治理前矿山终边坡

图2 治理后矿山边坡

3 矿山环境总体评价

3.1 功能区布置不合理

1)生产区、管理区、生活区和生态区等功能分区布局不合理，生产、运输和贮存管理不规范，生产区设置操作提示牌、说明牌、路线示意图牌等标牌缺失。

2)生态修复区主要有3处：①矿区西侧形成一面终了边坡；②2号老采场；③排土场南侧堆存区。西侧终了边坡已形成11个不规则的终了平台，台阶坡面角50°～80°，局部台阶垮塌，台阶高度10～30 m，台阶平台宽度0～10 m，中间主要为基岩，周边为覆土层。土质边坡坡度较陡，大部分坡度大于45°，最大土质坡面角可达60°，坡高约15～20 m，受降雨影响，土质边坡多处出现崩塌、掉块现象。两侧多处垮塌，几乎没有平台。岩质边坡坡度较一般大于60°，局部接近直立。且因开采爆破震动和岩层构造节理裂隙影响，现场调查，+530 m开采平台多处存在裂缝，局部沉陷，潜在崩塌方量约5 000 m3，并存在滑坡等灾害隐患的可能。

3.2 开采技术落后

因矿区矿石质量较差，对剥离的覆土层未用作水泥配料，废石较多，矿山水资源较缺，但未对降雨进行综合利用。

3.3 地质环境恢复效果差

前期已对部分终了边坡进行生态修护，没有部署养护工程，但效果差，大片基岩仍裸露，部分铺防尘网，排水沟没有形成系统，且大部分被堵塞，除最上面坡面外，其他开采平台、坡面均需要进行重新生态修复，面积约67 200 m2。局部还需进行坡面整理。

4 绿色矿山实施方案

4.1 重新布置功能区

生产区、管理区、生活区和生态区等功能分区布局合理，生产、运输和贮存管理规范有序，生产区设置操作提示牌、说明牌、路线示意图牌等标牌，生产区道路硬化。根据目前矿山人员特点，本着尊重历史的原则，在整合现有资源的基础上，拆除大部分搭盖，优化矿部布局，将矿山办公及生活有效分开，改善职工办公环境。

4.2 地质环境恢复措施

生态区终了边坡坡度近乎45°～50°，各平台台阶坡度介于55°～65°，土质边坡施工工序为清危-平整坡面-钻孔-插筋(锚杆)-C20水泥砂浆灌注封孔-挂网-喷播-遮荫网覆盖-养护等，具体方案如下。

1)边坡修整：为保证边坡坡面无浮险石残留，确保后期复绿施工安全，需对矿区西侧终了边坡坡面及各平台进行人工或机械清坡，清坡土方。此外，对开采平台通过机械推平、挖方填方等工程进行场地整平，矿山道路应修整处理，为后期施工与养护提供施工便道。

2)截排水工程：为防止雨水对覆绿坡面的冲刷、增强边坡表层坡体稳定性，在采坑边坡上部、开采平台内侧修建截排水沟，将坡面、平台截排水汇集到两侧。

3)边坡加固：终了边坡土质坡面采用50 mm×50 mm间距的Φ6 mm镀锌铁丝网加固，镀锌铁丝网从坡顶沿坡面顺势铺下，坡顶处铁丝网伸出坡顶80 cm，将其置于坡顶浆砌片石底下固定，坡面铁丝网固定在Φ12 mm钢筋锚杆上，锚杆与网连接处用Φ1.6 mm钢丝绑牢，竖向每30 cm用钢丝绑扎，网与网搭接宽度10 cm，锚杆间距为1 m×1 m，孔径Φ18 mm，锚杆伸出坡面12 cm，孔内灌注M20水泥砂浆封孔，长度土质为1 m，岩质为0.8 m。根据现场调查，560、575 m平台存在表层崩塌现象，未见深层滑动，采用井字型锚杆框架加固，预应力锚杆采用Φ32 mm钢筋锚杆，设计锚杆长度25 m，锚孔直径130 mm，设计拉力200 kN，锚杆布设间距2.5 m×2.5 m，设计共需锚杆约3 120 m。框架63梁体采用C30混凝土浇筑，框架梁嵌入坡面10 cm，其基础先铺砌2～5 cm厚砂浆调平层，再进行钢筋的制安，遇局部架空采用M10浆砌片石嵌补。岩质边坡区域，岩质边坡区域在镀锌铁丝网加固的基础上，采取SNS主动柔性防护网进行加固，主动防护网每张为4 m×4 m(或4 m×2 m)的DO/08/300型钢绳网和S0/2.2/2.25×10.2格栅网组成，DO/08/300型钢绳网直径为8 mm、网孔菱形边长为300 mm、网块形状为矩形(或正方形)。主动柔性网铺设前需安装钢绳锚杆，钢绳锚杆采用Φ16 mm钢绳锚杆，锚杆网度4 m×4 m。

4)干砌石挡墙：在宽度大于4 m的终了岩质基岩平台外缘距坡口1～2 m处沿地形设置一道干砌石挡墙。干砌石挡墙高0.3 m，顶宽0.2 m，底宽0.35 m，胸坡1∶0.5，背坡直立。

5)坡面采用植生混凝土。该终了边坡坡度较陡，局部有陡坎等存在，设计采用植生混凝土对坡面喷播进行复绿。植生混凝土(绿色混凝土)喷播技术是采用特定配方对岩石边坡进行防护绿化的新技术。适用于边坡较为稳定，坡度大于45°的岩石、碎石土边坡或风化边坡坡面。植生混凝土(喷播)由绿化基材、种植土、纤维、植被种子等按照一定比例组合，植生混凝土由425#水泥、生植土、腐殖质、长效肥保水剂、混凝土绿化添加剂按重量比12%∶74%∶12%∶1%∶1%充分拌和。植物种子；乔木：马尾松、杉木；灌木：黄荚槐、合欢。草种：狗牙根、百喜草、高羊茅、白三叶、弯叶画眉草，形成植被混凝土干料，并搅拌均匀，高压喷射到挂有底网的坡面上，形成类似于自然土壤且能储存水分和养分适宜植物生长的基层，喷射完毕后，覆盖一层防晒网防晒保墒，经过一段时间洒水养护，青草就会覆盖坡面，揭去防晒网，茂密的青草自然生长。植物恢复后，发达的根系可通过基材深入到岩石裂隙中，与底网、锚杆、基岩结合成一个有机整体，从而达到护坡固坡、植被修复的效果。植生混凝土喷播厚度不小于10 cm，土壤以本地富含植物种子的表层土或种植土为主。边坡各平台采取喷播植草籽进行复绿，其中，干砌石挡墙后按照2 m的间距修建种植巢穴，种植巢穴高度0.8 m，长宽0.8 m×0.8 m，种植松类等植物。

6)喷播后，应建设养护系统，其中喷管(即竖向管)水平间距20 m，喷头间距9 m。滴管(即横向管)竖直间距3 m，滴管孔间距1 m。由于地形条件复杂，部分管距可做适宜调整。喷头采用喷雾喷头。喷管管径50 mm，滴管管径25 mm。由于缺少类似地区绿化混凝土养护经验，建议施工时先做试验段，从养护效果方面进一步确定喷头、管材及加压设备。

7)高陡边坡顶部开采边界外围每隔50 m设立安全警示牌。

5 结束语

1)矿山地质环境关系到生态系统完整性，周边环境协调性。目前矿山绿色矿山建设已取得显著效果。

2)绿色矿山实施方案根据本矿山特点综合利用具体治理方法进行综合治理，采取有效的措施，为福建省其他石灰岩地区石灰岩矿山的绿色矿山地质环境恢复治理提供了新的思路。

3)工程完成后，将使矿山在矿容矿貌、环境保护、生态修复等方面存在的问题得到显著改善与提升，极大促进企业的长期健康、稳定发展，给企业带来良好的社会、经济、生态效益。

4)三明南方伍家坊矿山环境恢复治理方案，为福建周边地区石灰岩矿山环境恢复治理项目提供有效借鉴。

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