礦區生態修復技術及水土流失評價淺議

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［摘要］礦區治理工作中的修復手段及水土流失評價方法一直是生態環境中最重要的一環，其屬于多學科交叉領域。其涉及的部門較多，難點較為突出，因此制約著當地礦山生態工程的進行也影響著經濟發展。本文以長江經濟帶江淮地區礦山治理項目為對象展開生態修復技術及水土流失評價方法研究，對研究合理、經濟、有效的邊坡修復技術及水土流失評價方法有重要的指導作用。

［關鍵詞］礦山邊坡；生態修復；水土流失

1建設目標及建設任務

1.1建設目標

（1）水土流失治理。這項指標體現的是礦山水土流失總面積中所治理的礦山面積占比。水土流失主要為礦區堆土場、排石場、侵蝕溝等區域由于自然或人為因素的影響，雨水不能就地消納、順勢下流、沖刷土壤，造成水分和土壤同時流失的現象。主要治理措施為完善截排水系統、坡面防護、坡底護腳、植被防護等。（2）土地復墾率。這項指標體現的是礦山已破壞土地面積中已復墾土地的占比。礦山已破壞土地主要為礦區植被破壞、土地壓占等區域。主要治理措施為恢復原有植被，清理土地壓占，對已破壞土地進行復墾復綠。（3）林草植被恢復率。這項指標體現的是礦區總體破壞植被面積中礦區恢復面積的占比。礦區植被破壞主要包括露天采場植被破壞、專用道路植被破壞、村莊搬遷跡地破壞、堆土場植被破壞等。治理措施主要為周邊群落分析、立地條件分析、植物比選、植物配置設計等。（4）邊坡穩定性治理。對于高陡邊坡，根據穩定性分析結果，對不穩定邊坡進行削坡減載；山體穩定后，對現狀邊坡進行坡面整理，清除危巖，產生的碎石對坡腳進行回填壓腳，同時在坡腳處設置防落石擋墻。

1.2建設任務

（1）消除地質災害隱患：對邊坡進行勘查設計，清除礦區邊坡危巖體和棄石，確保邊坡的穩定性，消除可能出現的崩塌等地質災害。（2）恢復土地使用功能：對采場場地、堆場進行環境治理設計，對礦區內的廢石、廢渣堆進行清理、平整，平整后客土種植樹木，恢復礦區原有綠色。（3）防治水土流失；對靠近道路的廢渣堆進行削坡，在坡腳修筑擋土墻，完善礦山排水系統，以避免礦坑進水以及暴雨造成的水土流失危害；并在斜坡及平臺上客土種植樹木，在保證渣堆穩定的情況下恢復其綠色原貌。（4）消除視覺污染：對邊坡進行綠化設計，消除裸露邊坡的視覺污染。（5）打造示范工程：遵循“宜林則林、宜草則草”的原則，徹底改變長江經濟帶地區生態環境，恢復綠色山體生態走廊，通過廢棄地綜合整治，為城市建設提供后備建設用地，緩解土地供需緊張的矛盾，促進地方經濟發展。

1.3基本原則

（1）因地制宜，分類施策“宜林則林、宜草則草”的原則，實施礦山地質環境治理，恢復礦山地質環境，有效增加林地面積。根據礦山地質環境現狀，按照宜林則林原則、結合區域發展及生態建設需求，遵循與自然相契合的法則，科學治理，防止誘發二次災害，努力完成礦山生態修復。（2）規劃引領，總體統籌。做好礦山環境治理與周圍地區的城鄉建設發展規劃、土地利用總體規劃的對接，本著遵循規律、實事求是、分類處理、分步實施的原則，做好礦山環境治理的總體統籌和規劃設計工作。（3）技術可行，經濟合理。依據礦山現狀，結合自然條件、土地利用與環境整治要求，合理確定整治技術方法，消除地質災害隱患，防災減災，保障礦山自身及周邊地區的安全性與穩定性，堅持因地制宜，量力而行，經濟合理，綜合治理。（4）資源節約，環境友好。以礦區及其周邊原有的生態環境為主導，將人類發展與自然相結合，重視人與自然共存的重要性。改善礦山環境，促進地方“資源節約、環境友好型社會”建設。（5）生態優先，統籌兼顧。在完成礦山地質環境治理任務的同時，最大限度地恢復生態，創造可利用土地資源，建立完善的治理資金運作模式、治理項目管理模式、資源開發利用模式，做到保護生態與發展經濟并重、地質環境治理與拓展用地空間并舉，創造良好的社會、生態、經濟效益。

2工程總體治理思路及目標

2.1總體修復思路

根據工程區的特點，礦山修復設計思路需考慮從消除地質災害隱患、疏通礦區水系、恢復植被并使之與周邊景觀協調三方面綜合考慮。按照“因地制宜，點面綠化相結合，維護原有生態環境與恢復被破壞生態環境相結合”的治理思路，將平整地區整理后恢復為林地；對高陡邊坡采取人工、機械和靜態爆破相結合方式清除坡面危石、浮石，部分高陡邊坡采用反壓坡腳增加穩定性，應用植生槽垂直綠化、高次團粒噴播、液力噴播植草、植生毯及掛網噴播等技術，恢復坡面植被。將平臺及緩坡地最終恢復為林地。

2.2治理目標

（1）消除礦山存在的地質災害安全隱患。（2）綠化礦山裸露巖壁，恢復礦山生態環境，消除視覺污染。（3）采場底盤平整復綠，結合風景名勝規劃區、周邊景觀，生態修復后達到景觀協調一致。（4）將礦山治理責任化，交由專人負責，專人監管。通過各個防治分區的針對性措施以及后期的水土保持監測與運營管理，確保水土保持的有效性。

3礦區工程地質條件及現狀分析

3.1邊坡失穩模式及特征

各礦區普遍存在邊坡陡峻，坡面極不規則等問題。其主要工程地質問題有以下方面。（1）滑動。各礦區內可能發生的滑動類型有兩類，一類為巖質邊坡的順層滑動，另一類則為廢渣松散堆積物的圓弧滑動（滑坡）。調查中發現，礦區場內有數量不少的邊坡因為地質構造的影響，存在有不利組合的結構面，發生順層滑動的可能性；在一些坡面與層面傾向相同，坡角大于巖層傾角的地段，雖然各結構面未形成不利組合，但層面因采礦開挖被切腳，也存在順層滑動的可能；此外，礦區內也存在有斜坡坡向與巖層傾向角度斜交或反傾的地段，理論上發生順層滑動的可能性不大，但實際上，由于開采的不規范性，造成部分地段的坡面上存在懸石現象，且開采時采用爆破方式，部分懸空的巖石已經松動，在強降水的作用下仍有發生楔形體滑動的可能性。礦區內有部分堆積較高的堆渣，這些堆渣主要由白云石大理巖、黑云斜長片麻巖巖塊及第四紀黏性土等組成，結構松散，不僅易產生水土流失，在強降水等因素作用下易產生滑動。（2）崩塌。造成巖質邊坡崩塌原因有三種：一是頂部強風化巖石邊坡開挖過陡造成的崩塌，此類型為采坑區邊坡主要變形破壞形式；二是由于結構面切割造成的拉裂、鼓脹、錯斷等，邊坡也易發生小規模的崩塌；三是采石爆破破壞了巖石原有的巖體結構，造成邊坡巖體松動，在強降水作用下極有可能發生崩塌。（3）傾倒。在一些邊坡坡向與巖層傾向相反、陡傾角邊坡與巖層傾向相同的地段，由于部分邊坡開挖成倒坡或近直立邊坡，邊坡表部巖層在風化及重力作用下則可能發生傾倒。（4）流動。坡面及坡頂有棄渣處，棄渣體飽水后在重力作用下易產生流動。

3.2植被恢復模式選擇

（1）植被選擇要求。由于礦山開采后的山體有其特殊性，因此在植物選型和基材配置方面都有著特定的要求，其既要滿足易存活性又要與自然相融合。其中常綠植物與落葉植物搭配，三季有景可賞，且與周邊植被相協調，選擇奇葉、色葉、鮮花、艷果及香花等品種。其具有觀賞價值或者是經濟作物，能為當地帶來經濟效益。（2）立地條件分析。植物生長過程中受諸多因素影響，這些影響的集合形成了立地條件，通過立地條件分析，為植物種的選擇提供必要的依據。（3）植物種調查。礦區土壤基本失去了耕作土壤的自然屬性，在植被恢復植物材料的選擇上，應選擇具有較強的抗旱、抗風、抗瘠薄等抗逆性能；具有根系發達，固坡能力強；葉、冠生長快，綠化和覆蓋地表快的品種。在充分考慮適地適樹（植物）的前提下，廢石土堆、裸露山體上可選擇楓楊、苦楝等本土喬木樹種，紫穗槐、沙棘、胡枝子等灌木樹種；邊坡綠化工程通常以不同層次的植被進行混合播種，加以坡面防護，生態與傳統防護形式結合，保證邊坡穩定安全的前提下增加景觀美感。對于邊坡的遮擋可選擇五葉地錦、爬山虎、常春藤等本地攀爬物種；對于邊坡防護和隔離，可選擇帶刺的灌木作為籬笆，如野薔薇等。（4）植物選擇按照因地制宜、合理種植的理念，根據物種的多樣性選擇合適的立地條件，結合生態修復需求，考慮采用喬木、灌木、藤本和草本相結合的綠化配置形式進行生態恢復。按照植被群落生存特性結合生態自然美感需求，保障結構多樣性、物種多樣性，科學依據植被成長習性，創造和諧生態美觀的礦區環境。喬木選擇適應本地生長、成活容易且較速生、根系發達、冠幅相對較大的樹種為主，種植喬木有香樟、刺槐、苦楝、烏桕、紫葉李、樸樹等；灌木選擇適應本地生長、成活容易且較速生、根系發達、景觀效果顯著的樹種為主，如紫穗槐、毛鵑、四季桂、冬青、紫葉李、火棘、沙棘、胡枝子等；藤本選擇攀爬能力較強的攀巖藤本植物，如爬山虎、常春藤、五葉地錦、野薔薇。（5）配置模式種植時需要了解植被習性的多樣性并注重優化配置，從多維角度、不同風格及色彩進行組合，營造自然和諧氛圍。堅持保護為主，改造為輔的原則，通過疏伐、補植等措施，點綴觀花、觀葉的喬木，使生態景觀更增艷色，更具魅力；形成具有森林氣息和自然野趣，提升項目生態景觀價值。堅持速生顯效、綠色環保的理念，首先考慮能快速生長的草籽，如刺槐、苦楝、欒樹、八月桂、樸樹等，普遍覆蓋綠色喬木，以其他顏色的樹種為輔，使礦區變得更加絢麗多姿。大喬木與亞喬木相結合，如烏桕、八月桂、紫葉李、毛鵑等，達成相互配合、相輔相成的效果，堅持以適宜當地環境的植物為主導，配合以觀賞性強的植物，如選擇毛鵑、紫穗槐等。此外還應配置一些以礦區邊坡防護為主的植被，并盡量與其他植被相協調。采用不同植物種類混交技術，如選擇常綠樹種與落葉樹種混交，陰陽樹種、根系粗壯與根系短淺樹種、純林與帶狀林相結合，多樣化、科學化的配種，設計出環境宜人、景觀優美的礦區邊坡植被群落。面上綠化美化設計以速生的闊葉樹香樟、刺槐等為主體，配置觀葉樹種烏桕、紫葉李，達到春季蔥郁、夏日濃蔭、秋季絢麗、冬時蒼青的效果。線上綠化美化充分利用現有森林風景資源，采取規則式和片段式相結合的方式營造生態風景林，常青和落葉呼應，構建豐富多彩的視覺效應。

4具體措施及防治手段

4.1邊坡穩定性治理工程

（1）削坡減載工程對于高陡邊坡，根據穩定性分析結果確定是否需要進行削坡減載。對于分析結果為穩定的高陡邊坡，可保留原狀，僅做復綠處理，減少工程量，減小削坡對周邊環境的影響。當分析結果為不穩定時，應先將坡率變緩削坡減載，而當邊坡具有臨空面時，應先進行分級放坡，消除巨大臨空面。削坡首先應以保障安全性為前提，根據現場邊坡情況選擇合理的施工方法，一般在具有較好的施工條件的區域，選擇將危巖挖除，徹底消除安全隱患。對于缺乏施工工作面的區域，可選用爆破的方式進行處理，處理完畢后進行復綠工作，使得礦區修復工作可持續發展。治理區大多位于生態廊道上，削坡降坡應以充分保護自然原始山體植被為原則，以邊坡穩定為最終目標，盡量減少對穩定山體的擾動，根據各治理區現狀地形條件及選擇復綠的方式，一般設計削坡降坡最終坡面角不大于45°（局部較陡處且難以削坡降坡的邊坡最大坡面角不大于55°，對于軟弱巖面要求坡面角不大于45°）。編制爆破方案時需要依據邊坡場地的工程地質條件及巖土勘察資料，對于地層較為簡單且方便挖除的危巖可直接挖除；復雜條件下則需要根據巖石的物理力學性質進行設計計算，確定最終爆破方案。對于不穩定邊坡，坡頂處盡可能按45°~50°削坡，坡率應盡量超過1：1，確保邊坡的安全性并進行坡面修復。清理的塊石可用于坑內底部回填，松散巖土用于上部回填。對坡底堆積巖土進行分類清理，大塊留于坑內回填底部，散體巖土留于上部回填。（2）坡面整理工程不穩定的高陡邊坡削坡降坡后，或穩定的高陡邊坡，但仍有可能產生次生病害或其他不良地質作用危害的，應先進行勘察設計排除安全隱患后再進行坡面修復及復綠工程，保障邊坡的可持續性。在需要進行邊坡復綠的區域，需要先對邊坡坡面進行平整，處理干凈落石、碎石等可能會對邊坡產生病害的危巖，再進行邊坡生態修復工程。（3）反壓坡腳工程對產生病害的邊坡的坡面進行處理產生的危巖可直接用于反壓坡腳，腳后的坡面坡度不超過45°，亦可在坡腳處設置擋墻。堆積坡腳時一般選用粗顆粒的碎石土或坡面處理的危巖體進行自上而下分層順坡堆積。這樣不僅提高了邊坡的整體穩定性同時還可避免土石方外運，實現土石方平衡。

4.2環境影響評價

（1）生態環境預測與評價礦山邊坡對生態環境主要會產生如下不良影響：①削坡清坡。施工活動主要是針對挖損形成的高陡邊坡進行削坡分級，施工活動中，會對坡頂的原有植被造成破壞，削坡產生的碎土石會對下方自然恢復的植被造成壓覆破壞。部分浮石及危巖體周圍有自然恢復的植被，清除浮石及危巖體會破壞這些自然恢復的植被。②爆破。爆破產生的沖擊波在破碎巖體的同時，也會對周邊的植物造成影響，造成植物死亡或者植物體的機械損傷，綠植損失等。同時，爆破產生的沖擊波、震動、飛石、瞬時噪聲會驚擾動物，影響覓食、繁殖活動；動物具有遷徙能力，且在工程影響區范圍內廣泛分布，使得這些動物在施工期容易找到替代生境，工程對其直接影響不大，只局限于施工期縮減它們的生境與活動范圍，工程對其影響較小。③其他綜合影響。車輛在運輸過程中會對礦區內外的地面進行碾壓，造成原有的植物受一定影響。施工活動產生的棄渣、揚塵、廢氣、生活垃圾等帶來的污染，會直接或間接影響附近植物生境及動物的棲息環境，工程區附近生產者生產能力受影響，導致生態系統內一些植物及動物受影響。但當項目建成運行后，對項目內的廢棄礦山、礦坑、渣場進行修整、改造及綠化，可以較大程度提升礦山周邊的視覺景觀效益。由于恢復綠化，會減緩當地水土流失，提升綠化率，促進生態系統演替。（2）生態環境保護措施通過采取保護周邊生態環境，加強施工期管理，禁止破壞保護動植物生境，有效地保護周邊生態環境。對高陡邊坡進行削坡分級時，要嚴格控制施工邊界，以防對邊界外的植被造成機械損傷。清理浮石及危巖體時，要注意保護周圍植被，如果植被比較好，其根系已經可以牢固地盤住浮石及危巖體時，可暫不進行清理，后期進行定期監測，若是有墜落可能時，再行清理。爆破時要嚴格按照技術要求規范，按爆破設計的位置、方向、角度進行鉆孔，控制炸藥量，將爆破影響范圍控制到最小，另外爆破時間應避開動物繁殖期（春季），夜間不得爆破，以減少對動植物的傷害。運輸車輛應嚴格按照道路或者臨時道路行駛，防止造成大面積的碾壓；臨時堆場等應嚴格控制范圍，不得隨意亂堆亂放，施工結束后應及時清除土石料并平整，恢復植被。合理安排施工進度，盡量縮短施工時間，以降低對生態環境的影響。工程施工完畢，應將臨時占用的施工場地和施工臨時道路恢復原狀，由租借方組織復耕或植被恢復。

4.3水土保持措施

礦山邊坡的治理過程中往往會造成巖土體發生擾動原有生態失衡，對于礦山邊坡水土保持主要包括表土剝離和堆存以及最后的覆土。水土保持的措施主要是讓裸露的礦山邊坡在滿足安全穩定的前提下恢復樹種植被，形成自然協調可持續發展的綠水青山。在礦區礦業工程建設中往往會存在一些有害污染物或是臨時產生的土石方堆積體，這些往往會對生態環境帶來致命影響或是產生邊坡病害。因此針對可能的滑塌體或者污染物還需要進行格擋，防止污染物對植被的污染或因降雨地震等不良地質作用產生的次生危害，對有些可能產生大氣污染的物質還應采用一些覆蓋隔離措施，對剛剛復綠的草籽樹種還應開展養護措施。

5結語

生態修復技術與水土流失評價方法是礦區治理中最重要的一環，本文對江淮地區礦山開展調查和分析，從治理原則、現狀分析再到防治措施，多種角度分析了礦山邊坡生態修復技術及水土流失評價方法，為踐行煤炭資源“金山銀山”和生態環境“綠水青山”和諧發展的理念提供了理論依據和技術支持。

參考文獻

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作者:馬俊超 單位:安徽省城建設計研究總院股份有限公司