矿山高陡边坡生态修复问题探究

李好飞

（河南省资源环境调查二院 河南洛阳 471000）

引言

目前，为切实优化生态环境保护效果，我国针对原有存在的生态环境问题进行修复处理，不断提升生态环境的保护力度。矿山的开采是很多山区的主要经济来源，但矿山开采生产中，往往会形成较为明显的生态环境破坏问题，如地质安全隐患、地形地貌景观破坏、土地资源破坏及水土流失等，因此矿山开采引发的生态环境问题引起了广泛关注。由于矿山开采后的生态修复难度较大，且矿山高陡边坡作为比较特殊的组成部分，其生态修复难度更大，因此必须在明确具体问题后，针对性地选择合适的生态修复手段，促使矿山开采带来的各类生态环境问题得到有效修复重要且必要。

1 项目概述

本项目位于河南省洛阳市宜阳县，项目为宜阳县历史遗留废弃矿山生态修复，项目确定总治理面积为127.73 hm2，并依据治理区位置划分为33 个治理区，共包含12 个乡镇。其中，治理面积最大的乡镇是锦屏镇，面积最小的为高村镇；治理区最多的为樊村镇，治理区最少的为高村镇、韩城镇、城关镇等6 个乡镇。宜阳县历史遗留废弃矿山生态修复工程治理措施主要是通过地质安全隐患消除、矿山地质环境综合治理来改善治理区的生态环境，提高治理区内及周边环境生态质量，改善周边农民生产生活条件[1]。

在本项目中，低山地貌区域的治理区是以各类历史遗留废弃石料矿山为主，受历史遗留露天矿山开采的影响，地形地貌被严重破坏，区内大大小小的采坑星罗棋布，碎石、渣堆随意堆放，破旧的开采设备在区内随处可见，基岩裸露，植被稀疏，遗留开采边坡普遍较陡，甚至呈直立状态，尤其是治理27 区北侧，最高单级边坡落差最大可达141m。区内工程地质条件主要受岩性、地貌、地质构造等因素控制,根据区内各类岩土体工程地质特征，将其划分为岩浆岩建造、变质岩建造、碎屑岩建造、碳酸盐岩建造4 个建造，以及坚硬的块状侵入岩岩组、坚硬的块状喷出岩岩组、较坚硬的块状片麻岩岩组、坚硬的中厚层状钙质/硅质胶结砂岩/砂砾岩岩组、较坚硬的薄层状砂岩/页岩/夹薄层灰岩岩组、软弱的中厚层状泥灰岩/泥岩/砂岩/砂质砾岩/页岩岩组、坚硬的碳酸盐岩组、黄土岩组类别的 8 个工程地质岩组。因此，项目在治理中比较关键的任务是高陡边坡生态环境的修复处理，也是难度相对较大的治理修复环节，但工作人员在全方位调查了解项目实际状况的基础上，选择了适宜合理的生态修复方案，已取得了理想修复效果。

2 项目生态环境问题分析

本项目生态环境问题较为突出，不仅直接表现在绿色生态环境方面，还受到了其它因素的干扰和限制，如地质结构、岩土状况等，同样都是不容忽视的关键问题。该治理区地质安全隐患主要是崩塌，因为治理区均为露天开采，因开采无规划，露天开采不是一层一层剥离，产生了很多开采面，采面叠加形成危岩与陡崖，存在安全隐患，受震动易失稳，进而发生崩塌[2]。同时，开采活动导致岩土面落差大，孤峰和矿柱林立，使山体遭受破坏，基岩、河滩、黄土裸露，破坏了原始地形地貌景观，造成现有地形地貌景观与周边环境不协调。而勘查区内土地资源的破坏问题同样不容忽视，采坑现状满目疮痍，地势凹凸不平，无法耕种，并且在长期露天开采背景下，植被和表层土层同样受到影响，不仅原有的大量绿色资源被严重破坏，现有土地的种植功能也完全丧失，成为严重危害生态环境的问题。此外，该区域还存在着明显的水土流失问题，由于区域中85%～95%以上的植被完全破坏，难以形成理想的保水保土效果，受降雨影响易出现水土流失问题。

3 矿山高陡边坡生态修复策略

3.1 总体生态修复方案

矿山高陡边坡生态修复应该着重考虑到项目实际状况，结合治理区的地形地貌条件、周边土地利用类型、水土植被资源情况和治理区周边村民意愿，确定各治理区的复垦方向，明确各个主要治理目标和核心问题。宜阳县历史遗留废弃矿山生态修复项目结合各方面资料，采取消、整、挖、填、挂、植、复垦等综合治理措施，对取土场、采砂坑、采石场形成的高陡边坡进行危岩体清除，对采坑和废渣压占破坏土地资源进行挖高填低、场地平整等综合整治。然后，对整治后的各个地块根据“宜耕则耕、宜林则林、宜草则草”的治理原则，逐步恢复各个地块土地的价值。

高陡边坡以在边坡底部种植爬山虎为主，局部边坡采用挂网喷播技术进行覆绿。旱地、林地主要根据调查地块坡度情况以及周边村民意愿确定恢复为旱地、林地。对基地为基岩的旱地地块先覆渣，再覆土0.8m；对基地为基岩的林地先覆渣，再覆土0.5m，覆渣厚度根据各治理区挖填石渣方量；对基地为碎渣或者黄土的旱地在平整后的地块上部直接覆土0.8m，林地直接覆土0.5m，恢复为草地的地块直接覆土0.3m。为保障农作物与草木的成活率，覆土选用外购客土。同时，对恢复成旱地的地块，进行土壤改良工程，增加土壤耕种能力[3]。

3.2 生态修复要点

3.2.1 生态修复准备

为防止治理区内危岩体突然滑塌伤害施工工人及机械设备，设计对高陡边坡和平台表面的破碎岩体、松散岩块、危石、突出的岩石进行清理，清除残留危岩，减小陡崖面坡度，最终达到边坡稳定的状态。危岩体采用定点人工机械清除和爆破的方式进行清除，即对于施工过程中人工机械可达到施工的采用人工机械清除，无法进行人工机械清理的区域方可采用爆破清理，同时根据岩石性质及特点，爆破采用浅孔、小排距加强松动爆破技术。浅孔松动爆破布设采用垂直眼或斜眼，多排矩形、梅花形排列。

为了使治理区采场与周围地貌景观相得益彰，与周边地形地貌连接成片，对历史遗留矿山开采后形成的地表高低不平采坑及周边残留的残山孤包、采矿残留的废弃渣堆等，采用南方cass软件方格网法和三角网法进行整平高程控制，对采坑及周边残山孤包和废弃渣堆进行挖填计算。挖填主要有机械开挖和爆破2 种方式。本次挖填方工程设计包括对采坑进行挖填平整（机械开挖）、对采坑内残留的残山孤包进行挖方消除（机械开挖和爆破）、对采坑内部及采坑周边残留的废渣进行挖高填低（机械开挖）3 个方面[4]。治理区采坑回填根据设计高程要求，并结合治理区的实际地形，采取网格剖面控制，利用挖填产生的废弃矿渣和崩落体对采坑内低洼不平处进行回填压实，填方工程采用人工和机械结合。

3.2.2 覆土

由于本项目中存在较多且不能满足种植耕作层要求的平台基岩裸露以及采坑表面基岩区域，因此为了恢复这些区域的生态环境功能，本项目对各治理区内的地表基岩裸露或覆盖层较薄区域进行表层覆渣、覆土，以满足植被生长的要求。本项目在危岩清理和平台挖填平整之后，对平台和斜坡进行覆渣、覆土，将其复垦为旱地、林地、草地。对恢复成旱地的区域平台先覆渣后覆土，覆渣石渣粒径不大于30mm，再覆土0.8m。为保证林地树苗的成活率，对恢复成林地的先覆渣后覆土，石渣粒径不大于50mm，上部覆土0.5m，恢复成草地的区域直接覆土0.3m，旱地和林地的覆渣量根据各区挖填计算均能够满足各治理区覆渣量要求。另外，对设计在斜坡形成的平台进行覆渣、覆土后，使平台外高内低，坡度不大于5º，以防水土流失。

3.2.3 植物种子喷播

本项目生态修复处理中，喷播是比较重要的核心手段，也是促使项目边坡形成良好绿化效果的关键所在。为了确保喷播效果，本项目为有效防止坡面表面局部崩塌或滑坡发生，同时给喷播后的坡面植被提供一个稳定的生长基础，在边坡表面铺设直径为2mm、孔径为5cm×5cm 的菱形镀锌低碳铁丝网，同时采用铁锚固件对网体进行固定，按一定的间距梅花形垂直坡面方向制作锚孔，并按不少于1.5个/m2的要求合理构建锚固件[5]。

然后采取人工上料方式，结合“高次团粒喷播生态修复技术”的相关要求，促使基料的配比较为适宜合理，并借助高次团粒喷播机进行均匀混合，形成理想的喷播应用条件。具体到现场喷播处理中，技术人员应先喷播没有植物种子的基料，在确保其达到设计厚度后，再喷播含有种子的基料，由此形成理想的喷播后种子生长条件。一般而言，不含种子的基料喷播厚度应该控制在6～7cm，而含有种子的基料应该控制在2～3cm。

本项目采用DN75 型号5.6mm 和 DN63 型号4.7mm 的PE 主供水管布设山体整个骨架，次主管道采用DN50 型号4.6mm 的PE 管沿着坡面进行布设，支管选用DN32 型号3mm 的 PE 管沿着山体从上至下左右间距5m 进行布设，喷淋管选用DN25 型号2.3mm 的PE 管在管道上下间距5m进行布设，喷头选用直径2mm 的喷头，保证喷淋系统均匀全部喷洒到位。

3.2.4 整体绿化

本项目中，生态修复所应用的大量绿化植物，其植被类型选择遵循“乔灌草藤”结合的原则、生物多样性原则、与周边生态协调的原则、环境适应性的原则。并根据治理区及其周边现状条件下自然生长的植被情况，结合治理区干旱、少雨和土壤层较薄的特点，植被优先选择抗旱能力强、耐贫瘠、生长速度快的植物。同时，对未利用地块覆土后进行植树并播撒草树籽，恢复为林地或草地，树苗选用侧柏、油松、刺槐、臭椿。在树苗类型选定后，技术人员针对树苗的分布状况进行严格控制，促使树苗可以在整个项目中形成良好的分布态势，规避可能出现的树苗应用不当问题。而为了促使树苗在应用中发挥出理想的作用价值，技术人员还考虑到了树苗未来生长状况，促使其可以在较长时间内形成理想的整体效果，避免出现苗木本身方面的问题。

为了更好优化项目整体绿化效果，促使其具备更强的生态效益，技术人员在选择好恰当绿化植物后，还对其分布状况予以优化控制，以便促使播种量可以得到有效设定，以此规避可能存在的整体绿化效果不佳问题。在本项目整体绿化中，播种量控制为30kg/hm2。在林木间隙也进行了草籽撒播，草地和林木间隙播种量均为30kg/hm2；在高陡边坡上下种植爬山虎，爬山虎抗逆性强，耐寒、耐旱、适应性强，并且可以向上攀爬，可以对治理区内陡坡起到拦挡绿化的作用，爬山虎间距0.5m，植株长不少于1m，且严格控制所选爬山虎的生长状态，促使其可以具备理想的成活条件。另外，为促使爬山虎的生长符合高陡边坡治理需求，技术人员还可对其生长方向进行有效调节，由此规避爬山虎生长混乱现象，最大程度提升高陡边坡生态修复应用价值[6]。

3.3 环境保护效果

宜阳县历史遗留废弃矿山在采用上述生态修复方案后，确实取得了不错成效，尤其是项目中的高陡边坡修复，更是形成了理想的生态效益，有效解决了原有问题，发挥出了较强的生态环境修复以及保护作用。

3.3.1 矿山地质更稳定

在生态修复方案应用后，宜阳县历史遗留废弃矿山的地质不稳定问题得到了有效改善，以此营造出了较为理想的环境保护条件，解决了这一根源性问题。在生态修复工作完成后，原有高陡边坡存在的地质岩体松动问题，不仅借助于各个工程手段，形成了稳固效果，同时还有赖于生态修复手段的运用。如，在高陡边坡底部种植的爬山虎，在后续快速生长的背景下，能够有效实现对于高陡边坡的生态修复和固结处理，不容易在未来出现岩土脱落等问题，且持续性改善相应岩土结构，促使其地质结构更为安全稳定，成为环保效益凸显的重要前提条件。

3.3.2 地形地貌景观改善

宜阳县历史遗留废弃矿山生态修复项目还有效改善了地形地貌景观，促使其具备理想的生态效益和绿化效果，满足环境保护相关要求。在宜阳县历史遗留废弃矿山生态修复项目中，技术人员在针对项目中的不稳定岩土结构进行处理和固结的背景下，还着重运用了多种生态修复手段，实现了相应区域内整体绿化率的明显提升。伴随着项目所处区域绿化率的提升，必然会在地形地貌景观改善方面发挥积极作用，成为环保效益体现的直观因素。

3.3.3 防控水土流失

宜阳县历史遗留废弃矿山生态修复项目还实现了水土流失问题的防控，这也是切实优化环保效果的重要表现。在生态修复方案实施后，项目中的高陡边坡以及其它区域均形成了植被覆盖效果，并在适宜基料喷播的基础上，对乔、灌、草、藤等多种植物进行结合运用，凸显生物多样性的同时，还针对相应区域内的土体结构予以改善，由此体现出了较为理想的水土保持效果。该区域即使未来经受降雨冲刷，也不会出现严重的水土流失问题，环境保护效果较为突出。

结语

综上所述，矿山高陡边坡生态修复的难度较大，工作人员需对矿山高陡边坡进行综合全面地分析，准确掌握其主要问题和缺陷后，再有针对性地予以修复处理，才能事半功倍。目前，常用的矿山高陡边坡生态修复方案有消、整、挖、填、挂、植、复垦等综合治理措施，因此工作人员需匹配性选用和规范化控制，才能实现理想的生态修复效果。