废弃矿区综合治理方法研究——以泉州市泉港区驿坂废弃矿区为例

林国评

(泉州市市政工程管理处 福建泉州 362000)

0 引言

废弃矿区，是指在矿产开采过程中，被开采活动所破坏造成汇水面积大、水流速度快、冲刷能力强并同时缺少植物生长所需的土壤、养分、水分等自然条件，以致影响矿区表面的不稳定性，山体坍塌，水土流失，给人民群众的生命财产带来严重威胁，同时对周边自然生态环境造成严重影响而无法使用的地块。为保护矿区山体的稳定性，恢复自然生态环境，建设绿色矿业，促进经济社会的和谐发展，对现有的废弃矿区进行行之有效的综合治理，是目前从事专项治理工程人员急需探索和研究的课题。

本文拟以泉州市泉港区驿坂废弃矿区为例，针对其现状地形、地貌特征，探索其对该废弃矿区所采取的综合治理措施，以期为类似工程治理改造提供借鉴。

1 自然地理与环境现状

泉港区属亚热带季风气候区，气候温暖湿润，雨量充沛，夏季多雷雨，常有台风及暴雨袭扰；秋季较干，冬季雨量较少，多年平均降水量1010.9mm～1412.1mm，雨水集中出现，每年4～8月雨季，占全年降雨量的73.2%，10、11、12、1月份雨量最少,仅占全年11.2%。不均匀的降水，使区内地表水和地下水具有明显季节性变化规律。

驿坂废弃矿区，地处东南沿海丘陵，地貌属风化剥蚀台地，位于驿坂山南西缘，面积31 060m2。现状形成一个朝南东开口的采坑，平面上呈“Ω”型，地势北东高、南西低，海拔高程44m～122m，除80m～90m处开挖面尚有一个不平整小台阶外，其余未设置台阶，底盘未平整。开采后的边坡，坡面陡立，整体坡度大于65°，局部倒倾，最大相对高差78m。坡体上部岩石风化形成第四系残坡积土层，厚度1m～8m，平均约3m，中部厚度大，两侧薄，局部基岩裸露，残坡积土层之下岩石节理裂隙发育，局部呈破碎状，边坡顶易形成不稳定的岩块崩落。周边自然生态环境良好，坡顶植被茂盛，汇水面积小，矿区地表水自然排泄条件良好。

根据现场调查，场地改变了原有地形地貌景观，地表植被严重破坏，含水层受到影响，水源得不到涵养，与周边自然生态环境极不协调，极易造成水土流失，产生崩塌地质灾害可能性大，而底盘又没有任何拦挡措施，后果不堪设想，急需整治，如图1所示。

图1 治理前实景图

2 治理工程方案

治理工程的方案，对采区立面分台阶削坡,设置多级台阶,形成安全稳定的边坡。同时，建设截、排水沟，构建供水等设施，恢复植被，达到消除灾害、防止水土流失、恢复生态的目的，如图2所示。

图2 治理工程方案总平面图

治理工艺：台阶削坡→底盘回填平整→给排水等配套工程→覆土→覆绿→竣工验收。

2.1 台阶削坡

根据矿区地形、开采破坏形成的立面、底盘现状特点，设置底盘高程45m～47m，自上而下以台阶高度15m设置5级台阶，即+115m(110m～115m)+100m(90m～104m)+85m(80m～87m)+70m(70m～80m)+55m(55m～65m)。为便于施工，+115m台阶面宽度2.5m，其余台阶面宽度4.5m，包括各台阶排水沟、台阶挡墙。在转角处，坡面允许时适当加宽。台阶坡面角岩石≤59°、坡比≤1∶0.6；台阶坡面角土层≤45°、坡比≤1∶1，如图3所示。

图3 台阶削坡局部剖面图

削坡工艺：风化层剥离→潜孔凿岩→爆破→机械铲装→回填底盘→场地清理。土层、破碎岩层采用挖掘机开挖，坚硬岩层采用爆破。

对风化层进行表土剥离并临时集中堆放，用于后期覆绿用土。

凿岩时，根据现状地形、设计的台阶合理布置钻孔位置，以浅孔爆破为主，部分中深孔爆破。由高到低分台阶逐级向下削坡。

爆破方法采用浅孔爆破法和中深孔爆破法相结合，多排孔微差挤压爆破技术，即在工作面残留有爆堆的情况下采用多排孔微差爆破[1]，孔距根据孔深、最小抵抗线灵活确定。爆破警戒范围由爆破施工单位确定，警戒区边界设置明显标志并派出岗哨。

由于露天作业，爆破作业采用2号岩石硝铵乳化炸药配合非电导爆管雷管，起爆采用激发枪。该项治理工程爆破主要是控制边坡形成，因此采用光面爆破或预裂爆破，钻孔倾角与设计台阶坡面角一致，控制适当超深。单位炸药消耗量较一般露天采矿爆破要高，预计1.0～1.2kg/m3。

削坡顺序由上到下，多个台阶同时作业时，只能在治理区北、东、南3面各安排一个作业点，作业点之间距离大于50m，同一立面不安排两个台阶同时作业。

2.2 底盘回填平整

底盘回填与削坡开挖同步，分层回填。回填前先施工拦渣坝(含基础清挖)。

回填时，底部要求先填半风化或新鲜岩石，风化岩石回填于表层，最后回填种植土。填方石方来自削坡挖方的石方，挖、填就地平衡。回填顺序由低到高，逐层回填，分层厚度小于1.0m。块度由浅及深：深度0m～0.5m、块度直径小于0.1m；深度0.5m～1.0m、块度直径小于0.3m；深度1.0m以上、块度不作要求。

2.3 给排水等配套工程

2.3.1拦渣坝及底盘蓄水池

为了回填后边坡的稳定，也为了有效拦挡砂石土，设置拦渣坝。拦渣坝下设底盘蓄水池，两者接贴构建。底盘地表径流水，由拦渣坝内通过块石、碎石之间的孔隙渗透到蓄水池内，兼作蓄水池上方沉淀作用。底盘回填前，首先在底盘向南西开口处同步筑拦渣坝、底盘蓄水池，结合场内道路、排水、沉淀渗透进行，如图4～图7所示。

图4 拦渣坝平面图

图5 拦渣坝横剖面图

图6 拦渣坝纵剖面图

图7 底盘蓄水池剖面图

2.3.2截、排水沟

坡顶设置截水沟，经沉淀后排入自然山谷。各台阶沿坡底线设排水沟、场内道路内侧设排水边沟，汇入底盘后从拦渣坝渗透到坝后蓄水池，供下游耕地使用，溢流及洪水就近排入山谷。

2.3.3给水

在矿区最高处设置坡顶蓄水池，来水引自下游水塘，利用高压水泵将水引至坡顶蓄水池内。根据现场不同立地条件，分别从蓄水池内引水布设于台阶、坡面、底盘等区域，安装地埋式自动喷淋系统、滴灌系统和手动喷灌系统供绿化养护使用，各系统分片区单独控制。

2.3.4台阶挡墙

挡墙设于各削坡台阶的坡顶线边缘，考虑后期填土厚度，挡墙高度设为0.6m，顶宽0.25m，底宽0.5m，断面呈直角梯形，采用块石浆砌。

2.4 覆土

治理后形成的台阶基岩裸露，底盘堆填的石方均不适合覆绿要求，采用种植土回填。底盘回填厚度1.0m，台阶面0.7m。为保证土壤肥力，种植土回填时加基肥拌均。基肥充分利用当地种植蘑菇后的种植基质废料，掺入3%～5%的过磷酸钙堆沤，充分腐熟后以半干状计量0.5kg/m2与土拌均施用。回填后进行平整，台阶面中部略高，两侧略低。底盘由北东向南西缓倾，开口处最低,以利排水。

2.5 覆绿

边坡覆绿充分发挥植物根系的力学和水文效应，发挥护坡固土、稳定边坡的作用，并与周边自然环境相协调，达到自然和谐。因此，在植物搭配时注重乔、灌、草、藤相结合，形成多层次、多品种的绿化结构，苗木和种子的品种选择均为耐旱、耐贫瘠、生长速度快的当地优良乡土植物和先锋植物。

针对矿区高陡岩质边坡的实际情况，采取了如下治理措施进行综合治理，以期达到自然、和谐、有效的生态恢复效果。

(1)台阶面栽植多品种、多层次结构的绿化苗木

台阶面栽植有竖向观赏性乔木(小叶榕、台湾相思等)、上爬藤本类植物(爬山虎、凌霄花等)、悬垂和匍匐生长类植物(三角梅、葛藤、非洲蟛蜞菊等)，力求快速有效地遮挡边坡，形成自然生态环境。

(2)岩质边坡面采用厚层基材挂网喷播种子

①挂网锚固(含挂植生袋)

由于将坡面铁丝网固定后再加挂植生袋难于施工，且无法保证植生袋效果，最后导致植生效果的失败[2]。所以，先在边坡坡顶300mm处用锚杆将铁丝网的一端固定，接着将铁丝网沿坡面顺势铺下，铺设时拉紧网，铁丝网与坡面保持平顺，然后在铁丝网和坡面之间加挂植生袋，最后打锚杆固定铁丝网、垫方木条、喷播。坡面采用14号包塑镀锌铁丝网, 孔径50mm，镀锌铁丝直径2.0mm，包塑层0.2mm。

加挂植生袋：在铁丝网和坡面之间加挂植生袋，沿水平方向布置，行距500mm～700mm。植生袋制作用无纺布(厚度必须是20g/m2)包缠混合料而成，直径50mm～60mm，混合料成分为有机质(必须是泥炭土、生物菌土等)、壤土、保水剂、纤维及种子等。

用机具在坡面上打孔，用锚杆将铁丝网固定。锚杆以长锚杆和短锚杆自上而下固定，锚杆φ16，长400mm～1000mm，横向及纵向间距 1000mm，长短间隔交错布置。固定时，根据需要在锚杆中埋入不同厚度的砼垫圈，以使铁丝网与坡面间保持40mm～60mm间距。铁丝网之间搭接处为100mm，在坡顶处铁丝网伸出坡顶300mm，用锚杆砸紧埋于土下。在坡底埋有300mm的铁丝网置于平台填土中。

为确保镀锌铁网的牢固，铁网上垫方木条(规格：40mm×40mm×400mm)，平均5根/m2，再用锚钉(直径6.5mm～8mm，长170mm)加固。

②搅拌混合料

利用搅拌设备，将有机质(泥炭土、堆肥等)、肥料、保水剂、PH缓冲剂、种子(第二层喷射时加入)及水等按比例搅拌均匀。

种子选择经催芽后健康饱满、出芽率高、无病虫害的种子，注重乔木(台湾相思、大叶相思、小叶榕)、灌木(肯氏相思、银合欢、木豆)、草及草花(高羊茅、狗牙根、野菊花)、藤本(葛藤、爬山虎、凌霄花)相结合，按比例科学混合调配，力求营造植物生态多样性，有利边坡稳定。

③喷射有机材质

通过湿喷机将混和料均匀喷射到坡面上，分2次喷射。第一次喷射平均厚度约80mm～100mm(最薄处要求60mm以上)作为基质层覆盖镀锌网；第二次喷射混有种子的混合基质材料20mm～40mm。总体平均厚度大于120mm。

④覆盖

选用无纺布(12～15g/m2)从上至下进行铺盖并固定。覆盖无纺布不仅能保护施工工作面，而且形成温室效应，保温、保肥、保湿，促进种子生长。

⑤养护

三分种植，七分管养。管养对于植物初期生长、绿化成果的巩固及今后逐步过渡到近自然生长状态具有重要的意义。

成活期养护：完工后12个月内，经常浇水保持基质层湿润，保证种子发芽、成坪期和苗木恢复生根期所需要的水分。同时，注重施肥、补植、除草、排涝及病虫害防治等日常管养工作。

后期管养:于成活期结束后24个月。主要是在旱季视天气情况定期浇水，适时追肥、除虫、排涝、间苗等护理，使其逐步进入自然生长状态。

养护期后植物自然生长能力预期：具有固氮生物特性的种子已成苗，能长期为苗木提供生物肥料，达到自给自足。3～5年后呈现以灌木为主，草、藤为辅，局部小乔木点缀，具有较强护坡固土和良好景观效果的雏形，基本达到简养护状态的植物群落。15～20年后能营造自然协调生长和演绎的植物群落。

(3)底盘区采用液压喷播种子技术

底盘区覆土1.0m厚，经土壤改良、平整后即喷播复合种子(种子配比同厚层基材喷播种子)，覆盖无纺布，精心养护，培植成林。

2.6 竣工验收

施工时做好各项记录、日常安检、巡查监测等工作，工程结束后及时完成竣工测量、结算和总结等内业资料，提请验收。治理效果如图8所示。

图8 治理后实景图

3 施工安全

根据工程特点，影响安全的主要危险有害因素及安全防范措施如下:

(1)边坡坍塌：边坡施工遵循“自上而下，分台阶削坡”的原则，施工中台阶及边坡的各个参数严格按照设计确定的参数进行作业。按设计的台阶宽度施工，保持各台阶坡面角、坡底不得超挖。施工过程中若遇到破碎岩石，适当减缓台阶最终坡面角，并及时处理危石。

尽量避开雨季或雨天施工，防止边坡失稳滑落或崩塌。台风、暴雨时马上停止作业，并将移动设备撤离到安全地点。

(2)水害:严格按照设计要求建立排水系统。施工及后期管护过程中，定期检查排水设施的完整情况，发现损坏，立即进行修复。暴雨天气应派人及时清理排水沟，确保排水设施畅通[3]。

(3)物体打击:加强边坡及台阶边缘松土、浮石、危石的清理和观测检查等日常工作，防止危石下落伤人损机。作业人员严禁在垂直方向上同时作业，所有作业人员坚持正确佩戴符合安全要求的安全防护用品。

(4)高处坠落:在边坡和排险等高处施工环节作业时，佩戴安全带、系好安全绳，安全绳固定端选择牢固的木桩固定好。安全绳使用前认真检查，发现过度磨损现象及时更新，经检查合格后使用。施工时禁止多人共用一条安全绳。

(5)车辆伤害:台阶备有足够的工作空间,铲装运输设备不得过于靠近台阶边缘行走。车辆在场内道路低速行驶，沿路设置路标和警示标志。雨天路滑，路基不稳，尽量避开雨天作业。对运输车辆定期维修和保养，确保车况良好。

(6)机械伤害:机械铲装禁止铲斗从车辆驾驶室上方经过，在挖掘机回转半径内禁止有其他作业人员，操作室所处位置保证操作人员危险性最小，机械转动和传动部分安装性能可靠的安全防护装置，并及时对机械保养维修，以确保设备良好性能状态[3]。

施工单位严格按照《安全生产法》的规定，设置安全生产管理机构、配备安全生产管理人员，建立健全安全生产责任制、规章制度、作业规程和操作规程。

4 结语

工程对采区立面分台阶削坡，及时清除浮石、浮土、危岩体，形成安全稳定的边坡；建设给排水等配套设施，有效地防止了水土流失、消除灾害；同时，为植物生长提供了所需的水分和养分；覆土绿化，提高土壤肥力，构建了较强的护坡固土生态体系，形成了与周边自然植被景观相融合的植物生态链。

毕竟青山绿水才是我们的金山银山，所以，近年来国家对 “两高”沿线“青山挂白”生态恢复治理项目高度重视。本文针对实例工程总结相关技术措施，供相似工程参考。