皖南某石灰岩矿废弃矿山生态修复工程技术探讨

许 峰，陈 锐，邵 蔚，姚庆健，莫福成

(中国建筑材料工业地质勘查中心安徽总队，安徽 合肥 230031)

皖南地区石灰岩矿废弃矿山分布较为广泛，存在不同程度的地质灾害隐患、地形地貌景观破坏等地质环境问题，引起了社会的广泛关注。开展矿山地质环境治理，消除地质灾害隐患，重塑矿山地质环境，已经成为新时代生态文明建设的重要内容。因此，做好废弃矿山生态修复治理工作已经成为我国矿业绿色高质量发展的重中之重。

本次以皖南地区某石灰岩矿废弃矿山为研究对象，系统阐述了削坡降坡工程、绿化工程等重难点施工工序，重点探讨绿化工作施工要点，通过成功实践，总结出适宜皖南区域同类型废弃矿山生态修复的工程经验，并将此进行推广应用，取得了良好的效益。

1 废弃矿山现状

废弃石灰岩矿山治理区呈椭圆状(图1)，由于早期不规范开采，现状分为原开采区域及压占区域，开采区域包括北东侧台阶边坡区、中部宕底区及西侧高陡边坡区(表1)。其中，北东侧边坡区开采形成三级陡坎，均为高陡边坡，坡高约20m，坡度近直立。西侧高陡边坡区为历史开采遗留的孤立型边坡，坡高约25.0m，边坡坡度近直立。两区域边坡表面掌子面由于岩溶、节理裂隙发育等因素，已存在多处危岩体，局部已经发生垮塌变形，为地质灾害隐患易发区域。中部宕底区地势平坦，主要分布有2处降雨形成的水塘及5处堆石体，坡高均小于3m。压占区域内，生产、加工机械设备已拆除，目前仅剩2座原磅房，场地坑洼不平，平整度较差。综述，废弃石灰岩矿山现状主要存在地质灾害隐患、地形地貌景观破坏及土地挖损及占用等地质环境问题，亟待生态修复。

图1 废弃矿山现状

表1 矿山地质环境现状分区一览表

2 治理方案

鉴于废弃石灰岩矿山现状存在的地质环境问题，本着“安全可靠、技术可行、经济合理”的原则，采用的施工工艺主要分为三个阶段，第一阶段为削坡降坡工程+坡面危岩清除，旨在消除地质灾害隐患；第二阶段为场地平整+绿化工程，主要解决地形地貌景观破坏、土地挖损及占用等地质环境问题；第三阶段为截排水工程+安全警示工程+养护工程，力求生态修复效果最大化。

通过三个阶段生态修复工程的实施，在消除地质灾害隐患的同时，达到提高场地植被覆盖率，植被的成活率以及与周围自然生态相协调等多方面要求[1]。

结合废弃石灰岩矿山现有地形地貌，采用浅孔爆破及机械破碎结合的方式对高陡边坡进行削坡降坡,对削坡降坡坡面危岩清除后进行挂网喷播，宕底大地块采取平整覆土植树方法进行复绿，以乔、灌、草地复垦复绿为目的，并以辅助工程措施保障治理效果。根据主要生态修复工艺，将治理区划分为台阶边坡区、宕底底盘区、修整边坡区，具体治理措施见表2。

表2 生态复绿分区一览表

2.1 削坡降坡工程

削坡降坡施工工艺涉及台阶边坡区和西侧高陡边坡区修复，利用浅孔爆破+机械破碎结合方式进行施工，对于坡体局部岩石裂缝裂隙发育切割较深，采用风镐挖凿方法彻底清理[2]。治理过程分区域分台段施工，自上而下进行，清理危岩以机械清除为主，人工清除为辅。

经过削坡降坡工程后，西侧高陡边坡区降至宕底同标高，彻底清除地质灾害隐患；台阶边坡区边坡治理后形成三级台阶，台阶标高分别为+75m、+57m、+39m、+24m(宕底)，边坡角度为55°，平台宽度大于5m，保证了边坡稳定的同时，为第二阶段绿化工程奠定了地形基础。

2.2 绿化工程

绿化技术方案的设计遵循统筹兼顾、合理规划、因地制宜的原则，融合了当地生态、人文环境，以体现生态、和谐、科学的设计理念[3]。充分利用了周边的环境特点，树种优先选择本地物种，将人工改造痕迹降到最低，达到人与自然的高度协调的目标。创造良好的基础条件，促进植物群落从低级向高级发展，最终融入当地生态和谐的系统中。

对比现有边坡区域绿化重塑工程手段，挂网厚层基材喷播相较于植被混凝土喷播技术、孔(穴)式复绿技术，除适应性更强外，工程费用有明显优势。相较于团粒喷播技术，生态修复周期明显缩短，相较于植生袋，除施工费用外，挂网厚层基材喷播技术方法绿化效果更好。因此，对削坡降坡后的边坡采取了挂网厚层基材喷播技术。据此对台阶边坡区，宕底底盘区以及修整边坡区的绿化工程采取了相应的治理措施(表3)。

表3 分区绿化措施一览表

(1)挂网喷播。

挂网厚层基材喷播是采用客土喷播机、空压机等设备将植物纤维、适有机质、粘合剂、含氮、磷、钾的复合肥、保水剂等组成的植物生长基质均匀喷射到岩质坡面上，形成有助于植物持续生长的土壤结构营养层，总厚度约13cm。经过水肥养护后植物种子发芽生长、自然演替。在挂网厚层基材喷播后，可以提高植被覆盖度，降低水土流失，增加土壤总孔隙度，提高了土壤养分含量与综合肥力指数[4]，具体技术参数如下。

①主要材料参数：14#镀锌铁丝网：网孔5cm×5cm，网宽200cm，“L”型锚钉：Φ6mm，L=150mm。②主要工艺：铁丝网搭接：距离不小于10cm，梅花形布置。锚钉：每平方米不少于5个；喷播厚度：大于13cm。③主要工艺流程：坡面清理→挂网→锚固→喷播植生基质→喷播种子→初期养护。

根据修复区的实际情况，为确保绿化质量和效果，经比选确定了喷播基材配比和喷播植物种子配比关系。单位面积喷播基材混合配比见表4。

表4 单位面积喷播基材混合配比

为达到岩质边坡快速复绿、修复生态系统和护坡的目的，同时克服暴雨冲刷造成植生基材流失以及后续可能造成的基材营养不足，经比选，本工程植物配比方案的喷播草花种子采取了禾本科:豆科:其他科=2:1:0.1的配比组合，其中禾本科选择高羊茅:狗牙根:黑麦草=1:1:1；豆科选择紫花苜蓿:猪屎豆:山毛豆=1:1:1；其他科选择荷兰菊:马兰:波斯菊=1:1:1，见表5。

表5 单位面积喷播植物种子配比

(2)植树复绿。

台阶边坡区平台采用采用穴植灌、草木结合的方式进行复绿，灌木树种选择红叶石楠，设计灌木树穴规格为长*宽*深=0.5m*0.5m*0.5m，株距、行距均为2m，根据平台面积进行种植。

宕底底盘区与修整边坡区复绿工作采用种植乔木、灌木、撒播草籽结合的方式进行复绿。乔木树种选择刺槐(或青檀)，乔木胸径选择为4～5cm，灌木树种选择红叶石楠，种苗可选择2年苗，灌木冠高选择为10～40cm。株距、行距均为3m，具体参数见表6。

表6 分区绿化措施技术参数表

种植时间通常以春、冬两个季节最宜，尽量避免在旱季种植[7]。本工程苗木种植工作在10月份后进行，种植时间适宜。种植时要进行两次回填客土，每次先用泥浆涂抹在最低层，等干了之后用稻田土或者壤土回填。种植过程需要注意树苗根部的完整、培土过程要做出馒头的形状并覆盖好树枝、树叶等物，并且还要保证水分的充足。

2.3 养护工程

为巩固绿化工程的工作成果，应加强后期养护工作，这是保障绿化工程植被成活率的关键。

(1)挂网喷播养护。施工后立即喷水，保持坡面湿润直至植被发芽，种子前期养护一般为45天，发芽期15天，湿润深度控制在2cm左右，幼苗期依据植物根系的发展逐渐加大5cm以上，前期养护每天2次，早晚各一次，避免在强光下喷水养护。植被基本长成后，根据植被生长情况，对灌草植被进行人工调配，必要时进行二次喷播，二次喷播总厚度不得小于10cm。

(2)植树养护。幼苗生长期间应注意浇灌频率，降雨期1次/5天，枯水期1～2次/1天，保持坡面基质湿润，防止出现基质缺水，幼苗枯死现象。做好病虫害防治，农药施用必须符合国家农药管理条例。后期维护时对植被稀疏及缺损区域，及时进行补播、补苗，防止水土流失。

(3)养护水源。已配备浇灌设施，植被养护工程用水采用降雨雨水与周围水系相结合的方式进行水分养护，周围水系指修复区西北侧地势较低区域小型河流(宋冲河)作为供水水源地。

3 生态修复效果

通过削坡降坡工程、挂网喷播、植树复绿工程及养护工程，消除地质灾害隐患的同时，提高了修复治理区内的环境质量，废弃矿山岩质边坡已完全被植物覆盖，具备乔、灌、草搭配的多层次结构，宕底底盘区、修整边坡区植被覆盖率100%，植被生长良好，成活率100%(图2)，改善了治理区的视觉景观。

图2 生态修复工程绿化效果

通过系统总结，分析生态修复削坡降坡工程、挂网喷播基材混合配比、植物配比方案、喷播工艺等施工要点，将本石灰岩矿废弃矿山生态修复工程技术复制推广至芜湖某矿山，亦取得了良好的社会、经济和生态环境效益。

4 结论与探讨

(1)通过对废弃石灰岩矿山采取削坡降坡工程、挂网喷播、植树绿化工程以及养护工程，能有效解决石灰岩矿废弃矿山存在的地质环境问题，尤其是采用了经济有效的绿化重塑技术，恢复植被，有效改善了治理区的生态环境。

(2)本石灰岩矿废弃矿山生态修复工程技术的成功实施，为域内矿山生态修复项目做出良好的示范、引领作用，并对皖南区域同类型废弃矿山生态修复工作具有指导意义。

(3)该类废弃石灰岩矿山生态修复措施，特别是绿化重塑工程，虽较于植被混凝土喷播技术、孔(穴)式复绿、团粒喷播技术以及植生袋等绿化技术，绿化效果更好，生态修复周期明显缩短，但绿化效果成型周期仍较慢，与养护工程投入息息相关，因此如何选择草籽配比及植树树种规格，需继续进行工程实践。