秦皇岛柳江盆地灰岩开采区的修复与保护方案研究——以石门寨镇亮甲山为例

李雪峰，刘 伟

（天津城建大学地质与测绘学院，天津300384）

近代以来我国城镇化进程及工业化进程不断加快，为了满足城乡基础建设的基本需求，大量采石场应运而生，让我国矿业有了很大程度的发展，但随着采石场矿产资源的日益消耗，大量采石场被废弃。由于企业开采之前缺乏规划，开采后恢复治理工作责任不明确缺乏保障，导致大量土地植被退化、水土流失且有高陡岩壁裸露，不仅影响美观而且存在地质灾害隐患。随着我国对生态环境的进一步重视和城市不断扩大发展区域，采石废弃地生态修复问题凸显，成为城市发展规划中的难题，采石场的治理成为必然。

1 石门寨镇区域背景分析

1.1 区域概况

石门寨镇位于秦皇岛市海港区的北部，与海港区政府相距19km。秦岭地方铁路贯穿其南北且与京哈、大秦等国铁相连。石门寨镇主要以水泥业和采矿业为支柱产业。石门寨镇同时也位于国家级地质遗迹自然保护区柳江盆地的中心地带，柳江盆地地层出露全面，区域内具有断层、地垒地堑、岩溶、不整合接触、侵入接触、褶皱等地质地貌现象，有极大的地质考察教育价值。

1.2 区域优势资源

（1）矿产资源。石门寨地区矿产资源丰富，主要有煤、铜、粘土、石灰石等。该地区的工业以矿业和矿业加工业为主，包含采煤、水泥制造、采矿等企业[6]。石门寨镇的支柱产业为水泥业，拥有十余家水泥厂，年总产量约90×104t。石门寨镇内有40余家采石场，石灰石的年产量为200多万吨。此外，石门寨镇的页岩土资源丰富，并且拥有新型页岩砖厂。

（2）旅游资源分布。石门寨镇具有丰富的自然资源，风景秀丽，同时该地区具有丰富的历史文化底蕴。石门寨镇处于国家级地质公园柳江盆地之中，保存了全面且多样的宝贵地质遗迹，天然形成的“北方小黄山”孤石峪、生成于五亿三千万年前的象鼻山地貌奇观、南天门以及莲花溶洞等自然景观，石门寨镇的人文景观有古长城、傍水崖古战场、临榆八大名寺之一的白塔寺、北齐长城和宗峰寿塔等[4]。

（3）地质文化教育资源。石门寨镇地处国家级地质保护区——柳江盆地，具有全面的地质露头，各种地质活动及构造运动特征明显，在华北地区具有代表性，具有极大的考察学习价值[1]。石门寨镇的中国北方地质实习基地每年接待大量来自各大院校的学生来此进行地质实习。

2 亮甲山问题现状

（1）岩壁裸露、植被退化：亮甲山表面覆盖的土壤厚度较小，植被多为草地以及低矮灌木丛，灰岩开采导致大面积岩体裸露，破坏了原有土壤与植被。

（2）碎石堆积：亮甲山灰岩开采区有大面积采石迹地用来堆放矿产废弃石料，不仅占用了大量土地资源且阻碍了场地平整。

（3）地面凹陷、深坑：由于灰岩分布位置不同且各岩体位置的开采程度不同，导致地面出现了不同凹陷，凹陷程度较大的地方甚至形成深坑。

（4）危岩外凸：亮甲山灰岩开采区由于开采规划不足，加上废弃时间较长，岩体表面受到风化，部分位置发生崩塌，岩体外凸具有一定危险性。见图1。

图1 亮甲山开采区现状

3 治理原则与模式

3.1 治理原则

（1）地质资源保护原则。亮甲山废弃灰岩开采区处于柳江盆地国家级地质保护区，开采区内拥有宝贵的地质剖面及露头，是供地质相关专业学生实习考察的特有资源，在治理过程中需要重点保护，避免施工过程中的损毁及破坏。

（2）资源再利用原则。亮甲山灰岩开采区具有特殊的侵入岩脉以及倾斜地层形成的自然地形地貌，在景观再造的过程中应将再造景观与地质资源相结合再利用，展现出区域特有的风貌与功能。

（3）整体与部分相结合原则。由于亮甲山废弃灰岩开采区面积较大，且不同位置的开采程度差异造成地形不同，修复方式存在区别，在不同部分的修复过程中应考虑整体布局，将短期修复与长期修复相结合，使生态恢复更加协调。

（4）安全原则。亮甲山与中国北方地质实习基地距离较近，而每年有大量高校学生来此进行地质实习。在生态修复的过程中必须保证施工安全且保证生态恢复后消除废弃采石场内的危岩以及不良地质现象，使场地内无安全隐患。

3.2 治理模式

根据亮甲山现状与周边资源分布情况对于其灰岩开采区的治理宜采用以下模式：

（1）工程复绿模式。工程复绿模式主要进行植被恢复，这种治理模式主要适用于对居住环境和城市面貌景观有较大影响的矿山开采区，如城市景观区、人口密集居住区等地的开采区，消除视觉影响。

（2）景观再造模式。景观再造模式适用于被纳入城市发展规划的采石废弃地，结合区域特征融入城市景观。该模式应确保消除安全隐患，同时结合开采区自身景观，打造矿山主题公园。这种模式实用性较强，可以带来较好的社会效益。

（3）公共设施模式。公共设施包括科学、教育、文化、体育、卫生等领域，对公众开放。可根据区域群众需求和废弃地历史文化、教育价值将其改造为文体广场、地质矿山公园，为公众提供观光游览、休闲运动、地质实习教育等服务[2]。

4 生态修复措施

4.1 保留区域与修复区域确定

亮甲山与中国北方地质实习基地相距非常之近，不少实习院校将亮甲山作为重要的教学实践平台。在亮甲山生态恢复的地形整治应保存有地质教育价值的地形地貌，如倾斜地层及侵入岩脉、马家沟组与亮甲山组地层接触、豹斑灰岩、白云质灰岩、竹叶状灰岩、虫孔灰岩、断层擦痕等。场地内存在许多滑落岩块，且含有一些崩塌风险的岩体，需要进行清理摘除。此外场地内有几处废弃石料堆积区，以及部分开挖后经雨水冲刷形成的凹陷区需进行回填整平。

4.2 石壁复绿措施

亮甲山灰岩开采区石壁高度相对较低，在6～8m左右，石壁坡度大于60°，非常陡峭。治理此类边坡最大的问题在于石壁陡峭缺乏植被附着生长的位置，并且过于陡峭的石壁受到雨水冲刷是更容易发生水土流失，难以保存植被生长环境。

综合上述问题此处石壁复绿治理采用台阶法与飘台种植槽相结合。台阶法占用空间较少，复绿效果明显[2]。由于亮甲山特殊倾斜地层的地貌条件，裸露的岩质边坡容易被整理为阶梯状，能大大降低坡度，减小危险性，这种方法可有效构造植物生长空间，同时可浇筑种植槽增加绿化面积，而且种植槽的设计灵活多变，可根据人为需求增加绿化植被的层次感和观赏性。

4.3 边坡加固措施

亮甲山灰岩开采区不稳定边坡倾斜地层为马家沟组与亮甲山组地层接触露头区域，有地质教育价值，此处边坡需加固且要增加植被覆盖率，适合采用格构式锚杆挡墙支护。这种加固技术通过混凝土梁形成网格框架防护坡面，并用锚杆增大边坡的抗滑阻力，提高边坡的稳定性[3]。格构式锚杆挡墙支护框架梁之间的区域可用喷播复绿法增加绿化率，将经催芽后的植物种子、木纤维、保水剂、粘合剂、肥料、染色剂等加入水的混合基质材料，通过液压喷播机喷射到预定区域，在短时间内增加绿化面积[5]。

5 景观再造设计

5.1 功能分区

亮甲山灰岩开采区的总体景观再造设计构思以矿山公园为主题，场地公园内综合休闲娱乐、运动、地质实习教育等功能，保留原有开采区的遗迹，对地质实习资源加以保护并再利用，充分发挥该地区地质资源优势，如图2所示为景观再造设计具体功能分区。

5.2 主要景观设计

（1）休闲运动区。石门寨镇居民区集中分布于亮甲山周围地势平缓地区，同时亮甲山距离中国北方地质实习基地非常之近，周边有很多学生、青少年群体，但区域内缺少休闲体育运动设施及场所，不能很好满足群众的运动需求，有必要在亮甲山灰岩开采区的景观再造设计中融入体育设施及场所，改善亮甲山的景观，增加景观设计的实用性。

图2 景观再造功能分区

（2）下沉式花园。亮甲山灰岩开采区存在很大地形起伏，部分地方形成了面积大的采石坑，坑壁周围岩石裸露，对于此处采石坑可以进行下沉式花园设计，利用场地内的阶梯状凹陷地形，依据地形特点修建圆弧形阶梯状种植绿化带，现状经再造设计后的景观效果如图3所示。

图3 下沉式花园现状与景观设计模型

（3）地质文化广场。亮甲山的中心位置地面平整空旷，以开采剖面中独特倾斜地层和侵入岩脉为背景，适合作为露天地质文化展示教育平台。可在此处设计柳江盆地地质特征露天标本集中展览广场，便于实习教育（图4）。

6 结语

该方案提出对亮甲山灰岩开采区石壁复绿区采用飘台种植槽法和台阶法，有效利用亮甲山石壁的成层性；对不稳定边坡的防护采用格构式锚杆支护挡墙，同时达到加固与绿化的目的。景观设计方面保留实习价值的采矿遗迹和地质现象观测区，根据场地地势特点建立休闲运动区、下沉花园、地质文化广场景观模型，美化景观增加场地功能性。

图4 地质文化广场现状与景观设计模型

目前生态保护力度加大，应进一步完善有关矿业废弃开采区的制度规定，开采前要进行合理规划且要明确企业在开采后治理过程中应承担的责任，为生态恢复提供人力与资金保障，逐步摒弃先开采后治理的观念。