文/中国建筑材料工业地质勘查中心湖北总队 李玉标

1 矿区绿色生态修复治理技术

矿区绿色生态修复技术是指在矿区内重新构建植物群落，实现控制地表径流、降低水土流失、减少扬尘、降低矿区地质灾害发生概率等效果。矿区绿色生态修复可提高矿区土地空间的综合利用率，将无法使用的国土空间转化为绿化用地、旅游开发用地等具备一定开发利用价值的空间[1]。

目前矿区绿色生态修复治理技术按修复对象差异分为矿区边坡修复、矿区作业平台修复、坑底生态修复、排土场生态修复、矿区道路生态修复、工业广场生态修复、开采境界周围受开采影响区域生态修复七大类型。生态修复应用技术大致分为客土喷播技术、三维植被网喷播技术、厚层基材喷播技术、植生袋法、植被混凝土防护技术、喷混植生技术、飘台法、藤本护坡技术、爆破燕窝、植物纤维毯防护技术等。

2 案例分析

2.1 项目概况

某项目位于湖北省武穴市沿江采石场，该采石场作为武穴市开展绿色矿山创建和废弃矿区治理行动的试点区域，计划应用不同的生态修复技术，并对各类技术的成效进行验证，从而探索适合武穴市地质、水文等环境特征的矿山生态技术。虽然该试验场地面积仅400m2，但其中包含高约20m，坡降比为4∶1的陡峭石质边坡及坡脚处平台，地形变化丰富，地质特征极具代表性（见图1）。针对边坡与坡脚处平台分别采取不同的修复技术。

1 矿山治理航拍

2.2 边坡处理

该项目边坡不仅落差较大，且整个坡面接近75°。由于矿区为石料开采场，故在边坡上几乎看不到土壤，且光滑的边坡上还附着大量采石留下的矿石粉末，使植生袋、客土绿化等生态处理技术无法稳定地将种植基质和植物留存在陡峭且光滑的坡面上，导致生态处理技术应用成效较差。如何让种植基质和植物种苗留存在边坡上是决定生态处理技术能否成功的关键。

试验人员尝试利用风镐对坡面进行开槽处理，但高20m，宽约20m的坡面如全部开槽处理需耗费大量时间和财力，开槽期间产生的粉尘和石渣对矿区的生态环境造成巨大破坏[2]。因此，在进行局部试验后，该种边坡处理方式被试验人员放弃。试验人员测试多种边坡处理技术均未到达预期效果后，受高速公路钢筋网边坡防护技术启发，决定用钢筋锚杆将镀锌铁丝网固定在边坡上，从而达到稳定种植基质和植物种苗的效果。

1）清坡处理 鉴于项目边坡存在大量碎石和石屑，对今后种植基质的置留产生影响，故施工前对边坡进行清坡处理。清坡时使用高压水泵进行冲刷，减少扬尘，清坡前应在坡脚处挖设截水沟以免泥浆外溢造成环境污染。

2）钢筋网放样 通过测算边坡面积，得出所需施打的钢筋锚杆间距为1m，放样时可采用油漆喷绘标注。测量时发现该处边坡局部区域出现高50cm的落差，为保证上述区域的锚杆受力平衡，需在局部进行锚杆适当加密。

3）锚杆安装 放样完成后可安排施工人员进行钢筋锚杆插打，插打时不使用风镐挖掘，而应使用手持式钻机，从而减少对边坡表面松散岩石层的进一步破坏。为保证锚杆能提供足够的支撑力，钻孔时应确保每个钻孔深度不小于60cm。同时，针对少数需安装加长锚杆的钻孔须加大钻孔深度，具体深度不低于锚杆安装完成后露出岩石层外的长度。钻孔时可采取间隔式作业，以减少相邻钻孔间的扰动。如果遇到某钻孔在钻进时出现岩石层崩塌现象，可在崩塌区域外围重新布设钻孔。钻孔完成后可插入相对应的钢筋锚杆，并使用钢制膨胀螺栓将锚杆固定在钻孔中，部分较深的钻孔可采用砂浆进行灌孔，以增强锚杆的应力强度。在完成锚杆安装后可使用拉力计对锚杆进行抽样检测，不符合强度要求的锚杆进行重新固定。

4）铁丝网铺设 镀锌铁丝网常以卷材形式运输和储存，为便于施工，每卷铁丝网可自上而下铺设，相邻两卷铁丝网间必须进行搭接处理，搭接长度按上下两层10cm、左右两层5cm进行控制，铁丝网与锚杆之间可使用螺栓固定。

2.3 植被混凝土铺设

为提高植被混凝土的稳定性，施工人员除适当提高混凝土中凝固剂含量外，还在部分边坡凹陷处增设1层塑料网，使喷射的植被混凝土附着于边坡表面。

植被混凝土中所使用的砂质壤土应提前过筛，去除砂质壤土中颗粒较大的碎石、植物根系等杂质，以免堵塞喷管。拌制植被混凝土的过程可根据混凝土喷播速度合理调节，切不可一次性完成所有混凝土的拌制工作，以免植被混凝土在拌制完成后出现和易性下降，从而影响泵机工作。在正式施工前可对特殊区域进行试验，如边坡顶端、边坡凹陷或凸起处等，以验证所使用的植被混凝土是否具有较好的附着性与稳定性，以及施工所使用的真空泵机是否能将植被混凝土送至边坡顶端等[3]。

在进行植被混凝土喷铺时需结合气候变化合理安排工期，较为理想的施工期为春秋两季，且持续晴天达5d以上，以保证所喷射的植被混凝土在降雨前完成凝固剂的固化反应。在喷铺结束后可在边坡表面铺设遮阳网以减少风力和降水对植被混凝土基质的影响，植被混凝土在泵喷时含有较多水分，故在泵喷完后不必立即对基质层进行灌溉作业，即便夏季施工，也可采用喷雾法对基质层进行灌溉养护。

2.4 坡脚平台生态修复

场地坡脚处土壤在长期采矿作业下，其土壤物力特性、肥力等指标受到影响，如直接在此处种植植物，将造成植物长势不良甚至死亡现象。为改善修复区域土壤状况，试验人员依次应用深耕、换填等土壤改良技术。

1）在坡脚处设置截水沟，吸纳矿区边坡处产生的地表径流，既可避免边坡地表径流所夹带的矿渣和泥沙对平台处的土壤造成破坏，又可减少地表径流对平台的冲刷。

2）使用大型翻耕机对试验区域内的土壤进行深耕，场地翻耕的平均深度为60cm，在深耕过程中需对板结状原土进行彻底破碎，还应去除碎石等杂质。同时，利用翻耕机将适量的有机肥添加至土壤中，以提高强土壤肥力。

3）为进一步提高土壤肥力，试验人员针对不同区域的植物品种进行换填。例如，在乔木与灌木种植穴中全部采用富含有机质的营养土进行回填；在种植草坪或地被植物区域重新铺设厚10cm的营养土。

平台区域的土壤改良完成后，试验人员在此种植以本土树种为主的乔灌木及地被植物，如马尾松、刺槐、乌桕、多花木兰、紫穗槐、大花金鸡菊、狗牙根、高羊茅等。

3 项目成效

为进一步评估矿区生态修复成效，试验人员分别在施工完成后的1，3，6个月对项目生态修复效果进行记录和比对，并从种植基质稳定性、生态修复植物生长情况等方面进行评价。

3.1 种植基质稳定情况

项目中所喷射的种植基质稳定性较好，尤其是边坡坡脚处喷射的基质受平台处土壤回填的支撑，未出现坍落；在边坡中部的局部出现种植基质厚度下降现象，尤其在部分岩层凸出部分，基层厚度下降明显；由于边坡顶部坡度略低于边坡中部，故基质厚度下降趋势小于中部。

3.2 生态修复植物生长情况

在完成修复后的1个月，种植基质中的草本植物生长迅速，尤其是狗牙根30d内已全部长成，植株高度平均约20cm，该时期灌木与藤本植物长势缓慢；在完成修复后的3个月，藤本植物与灌木长势加速，尤其以葛藤为代表的藤本植物，其生长速度与种群数量远高于以多花木兰为代表的灌木，该时期藤本植物与灌木生长加速，从而挤占草本植物的生长空间，其种群密度和长势有所下降；在完成修复的6个月，以多花木兰为代表的灌木生长开始占据主导地位，对草本植物和藤本植物表现出抑制效果（见表1）。

表1 项目不同时期修复植物覆盖率 %

项目矿区边坡上种植的各类植物经过6个月左右的生长期后，总体植物覆盖率达90%以上，通过不同类型植物在不同阶段的生长差别，构建合理的修复系统，即实施前期以草本植物为主导，利用其生长迅速特点，对矿区边坡进行快速复绿；在实施中期，藤本植物充分发挥其延展性佳、适应性强的优势，其枝条沿边坡区域蔓延，进一步提升植物的覆盖率；在实施后期，灌木作为修复植物中根系组织较发达的植物，其根系组织经过一段时间的生长，植株品种的竞争优势充分显现，并在边坡的植物群落中占据主导地位。

3.3 建议

虽然试验取得较好成效，但也有不足，如在边坡部分凸起的岩层处，种植基质铺设厚度不足，造成生态修复效果较差。针对此类问题，试验人员计划采取如下改进措施。

1）在边坡整理时，对于部分凸出的边坡进行修整，使整个坡面的平整度始终保持在同一水平线上。

2）其他项目的边坡平整度也存在凹凸不平问题，如全部采取修坡处理会增加修复成本，故可结合边坡实际情况采取阶梯式放坡处理，从而降低边坡修复成本。

3）适当增加锚杆长度，进而提升铁丝网与边坡表面间距，使其可容纳更多种植基质。

4 结语

试验结果表明，在项目边坡及坡脚平台处实施生态修复技术效果较好，区域范围内地表径流流量和流速控制较好，地表径流中泥沙等小颗粒物质含量明显降低，实现良好的水土保持和生态修复功能。