高陡岩质边坡多梯次复绿技术研探<br/>——以河南省栾川县煤窑沟矿山治理为例

高陡岩质边坡多梯次复绿技术研探
——以河南省栾川县煤窑沟矿山治理为例

2018-02-17贾金松王邦贤

西部探矿工程 2018年3期

贾金松，王邦贤

（河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院，河南郑州450001）

1 概述

矿产资源开发与地质环境保护，可持续发展，一直是我国现阶段地质环境保护工作的重点。目前，我国因露天开挖、开采破坏和侵占的土地面积超过400.2hm2，全国复绿面积不足12%。处处“斑秃”的废弃采矿区域成为国土范围内地质环境破坏最为严重的区域，尤其分布于城市周边、主要交通干线及风景区周边的废弃采坑，已成为可持续发展和生态、绿色城市建设的障碍。

如何让这些高陡岩质边坡复绿，成为河南地质环境保护工作中面临的一个重大难题。本文结合“河南省栾川县煤窑沟石煤矿地质环境恢复治理工程”项目，岩质边坡坡体整形、锚固方法、基质配制和植物选择等复绿技术进行研探。

2 项目背景

煤窑沟矿区紧邻栾川县城区伊水河畔，有上百年开采历史，采石露天开挖、山体的自然景观破坏严重。据现场勘察资料，工作区山体破损面积约5.2×104m2。大理岩矿废弃采坑边坡，一般高度40～70m，最高超过80m，边坡坡度60°～85°，临空面大，局部呈突出危岩体，坡体被切割呈块裂—碎裂状构造。山体的自然景观破坏严重，造成部分山体下部悬空的悬崖陡壁，岩面基岩裸露，坡面破碎、凌乱。可视范围内，山体、植被的破坏，使原本视觉上较为协调的地质景观、秀美山川遭到了严重的破坏，严重影响着栾川的旅游城市整体形象。

当地政府及其有关部门对其影响极为重视，并开展了一些矿山环境治理工作，取得了一定的成绩，但未解决山体破损的植被复绿问题。因此开展废弃采坑高陡岩质多层次绿化技术研究，总结一套适合河南本地应用的具体破损山体多层次快速绿化技术，并将成果推广至同类型矿山地质环境的治理工程研究中，具有重要意义。

3 多梯次复绿技术初探

3.1 研究内容

通过对栾川县煤窑沟石煤矿地质环境、生态环境进行野外勘查，室内统计分析，根据当地的实际地质环境条件选择适合高陡岩质边坡复绿的草、灌、藤、花等多层次生物植被，选择适当地段进行喷、植实验，结合实验结果通过数值模拟和现场试验比较，分析研究喷混植生法、孔内置土复绿；基质土壤配制；植被成活率控制、滴灌技术方法研究，及复绿措施对高陡岩质边坡适用性和稳定性影响，从而获得可进行全面推广的关键性数据，为省内推广应用提供基础技术资料。

3.2 主要技术难点

矿山生态恢复的首要工作是鉴定限制生态环境恢复的因子，并清除这些不利因素。对稳定性较好的裸露山体辅以多层次复绿为主的恢复措施，可以直观地解决矿山开采对地形地貌景观的破坏问题。

3.2.1 人工基质的配比

在极度贫瘠和高陡的裸岩坡面，人工基质既要具备土壤的一般特性，又要有良好的持水性、透水性、坡面依附性和稳定性，使其既能保水、保肥、透气、透水，适于植物生长，又能有效抵制水蚀和风蚀，抑制水土流失。本次基质采用壤土、锯末、草类碎屑、有机肥料混合水泥配比而成，考虑持水性及酸碱度，适当加入酸性中和剂及保水剂。

3.2.2 边坡绿化

边坡植被绿化技术在国内外矿山绿化应用较广泛。本次研究将采用喷混植生法，其核心是在岩质坡面上人为增添一处既能让植物生长发育又不被冲刷的多孔稳定结构。即在岩质坡面上挂铁丝网，并用锚钉将铁丝网牢牢固定在岩质坡面上，利用特制喷混机械将土壤、腐殖质、有机质、饱水剂、混合植物种子、水泥等加水后喷射到岩面，形成近10cm厚度的植被混凝土。水泥硬化后可起到固定粘结作用，避免种植基质遭受冲蚀流失，在水泥硬化物空隙内可充填复绿植被种子、土壤、营养剂、有机质等，以利于植被成长。本研究将探索此技术在省内的适用性。为保障绿化效果，本次研究还将增加钻孔置筒复绿技术，即在岩面钻孔，孔内置筒，筒内填充基质和植物种子。

3.2.3 护坡植被选型及多梯次重建恢复

由于生态恢复技术所起的主要作用是改善和修复构成矿山环境背景的多方面要素，改善生态环境，逐渐提升生物生存的环境质量。因此需要鉴定限制环境恢复的因子，选取适合当地环境和气候的复绿植物，同时还不能对当地生态圈平衡造成破坏。本次研究将采用本地适生草本、灌木甚至小乔木和花卉进行多层次岩石边坡的生态修复，与当地自然植被景观构成一体，并创造自然演替，“四季花开，四时不同色”的自然植物群落效果。

3.2.4 植被成活率

植被成活率是几乎所有矿山环境治理项目都需要解决的问题。此次治理的边坡坡面为大理石基岩，缺少腐殖质，需采用较大的喷植厚度。在养护方面，除喷播前期的人工喷雾养护外，此次还设计了后期的滴灌养护。

4 技术难点可行性探索

4.1 边坡绿化

本次研究拟采用喷混植生植物护坡，拟采用锚网喷植混凝土护坡。植被混凝土护坡铺设14＃镀锌铁丝网，按从上到下顺序铺设并张紧。锚钉采用梅花型布置，间距1000mm×1000mm。锚钉长度2000mm，锚钉直径选择∅22mm螺纹钢筋。锚钉外露长度80mm，在离坡面60mm处与镀锌丝网绑扎。然后用特制的混喷机械将配比好的基质喷射到岩面，形成近10cm厚的植被混凝土。为保证岩面绿化效果，增强草本植物的抗寒抗旱能力，在岩面采用风钻钻孔，钻孔间距1000mm×1000mm，孔径90mm，孔深500mm，用竹筒内置壤土及草种（藤蔓类）嵌入孔中，外露长度100mm，为了透水和植物根系向岩缝生长，竹筒壁应打少量的∅2mm～∅3mm孔。

4.2 护坡植物的选择

选择的植物具备较强的耐寒耐旱及抗逆性，能在不同季节繁殖且根系发达，为叶茎低矮的多年生草本或禾本植物。喷播分梯次进行。

（1）边坡下部植爬山虎、白牵牛等藤本植物。

爬山虎：大型落叶木质藤本植物，吸附攀缘能力非常强。适应性、抗逆性强，生长速度快，覆盖效果非常好。是护坡绿化的优选植物。

白牵牛：喇叭花，又名牵牛花。为旋花科、属一年生攀缘花卉，具有较耐干旱盐碱、不怕高温酷暑之特点。

（2）边坡中部紫穗槐、锦鸡儿混合等灌木植物，中下部混合白牵牛藤本植物。

紫穗槐：落叶灌木。喜光，耐寒、耐旱、耐湿、耐盐碱、抗风沙、抗逆性强，适应性强，可在荒山坡、河岸、盐碱地生长。

锦鸡儿：豆科，落叶灌木，根系发达，具根瘤，抗旱耐瘠，能在山石缝隙处生长。自然播种繁殖，春、夏、秋均可进行播种。

（3）边坡上部植五叶地锦等藤本植物。草本植物以野韭菜、大火草、白羊草混合喷植。

五叶地锦：落叶藤木，适应性强，耐寒耐热，抗性强，栽培管理比较粗放。

野韭菜：为单子叶植物百合科。分布于我国各地。喜在潮湿的山林、坡地生长。

大火草：为毛茛科多年生草本植物。园林植物，适应性强，聚伞花序淡粉红色或白色素雅大方，美化环境。耐寒，耐干旱、瘠薄。

4.3 植被成活率

为使基质牢固，喷植厚度为100～120mm，可用草绳按一定间隔缠绕在网上，以增加附着力，使喷护厚度得到保证。为保证成活率，又设计了滴灌技术。首部动力供水系统主要位于岩壁下边地面的2个水泵房内，采用小流量高扬程水泵直接从伊河抽供水到坡顶蓄水池。管路系统采用预设干管-支管-透水毛管（或滴头）设计，干管用直径∅50.8mm钢管或PVC-U管，沿坡面垂直布设2条，直接供水至岩面顶部的2个蓄水池。从蓄水池侧壁分别引出支管，支管自上而下设置2排。毛管从支管引出形成滴头，滴头部分采用透水毛管或专用毛管滴头，滴头间距可设计为1.0m。布设好后在未喷护前进行滴灌效果试验，直至达到比较理想的预期效果后，再进行坡面喷护工作。喷植施工后，注意人工养护，根据生长和发育情况，适时补栽或间伐。