露天石灰石矿边坡治理及绿化技术探讨

易丽平，栗红玉，胡庆允

（1.中材矿山建设有限公司，天津 300400；2.天津水泥工业设计研究院有限公司，天津 300400）

1 引言

露天石灰石矿山开采过程中，边坡的稳定性是整个矿山安全的重中之重，尤其是特殊地质构造的边坡，边坡稳定与否直接制约着矿山的安全，对露天矿山边坡的治理，应一直延续到开采结束。随着对矿山环境和安全的日益严格，边坡治理不仅包括对边坡灾害的控制，还包括对边坡环境的生态恢复［1-2]。

露天石灰石矿生态恢复的难点重点在于边坡，露天石灰石矿岩质普遍为中硬岩，且有一定坡度，如边坡中有断裂带或土质夹层等地质构造，易造成边坡垮塌。另外由于边坡特殊施工环境及地质因素，边坡复绿技术和造价要求较高，而随着矿山开采深度的逐渐增加，露天矿山边坡的高度、面积都相应大幅度增加，边坡的稳定性和绿化的难度随之增加［3]。

2 边坡治理及绿化原则

以习近平生态文明思想为指导，以建设绿色矿山为目标，应用生态学、景观学和地质学原理，按照景观规划要求，深入调查分析边坡现状特点，将矿山边坡修复成为近自然植被景观和具备一定观赏价值的森林化边坡，打造矿山自然环境［4,6]。

（1）协调性原则。植物群落的配置以乡土植物为主，适地种树，使人工植被与周边自然环境植被融为一体而趋近自然［5]。

（2）经济适用性和可操作性原则。边坡的生态修复是一个系统性的生态工程，从稳定性的防护措施、基质的配置和喷附、植物的优选和种植以及前期的养护等，在确定效果的情况下，尽量做到经济适用［5]。

（3）持续高效性原则。边坡通过生态修复实现森林化，未来应持续高效地发挥人工植被边坡的绿化、美化、固土、持水等多种生态功能。

（4）创新性原则。与传统的边坡绿化和生态修复相比，设计实现分类指导，充分体现一坡一案，根据边坡特点，采取相应的技术措施［5]。

3 工程概况

某露天石灰石矿山地处浙江地区，岩质边坡，修复治理区边坡相对高差最大为100m，边坡岩石质地较坚硬，西侧区域边坡岩体破碎，矿区边坡局部坡度较陡，在60～80°左右，局部地段可达85°，个别位置甚至存在直立坡、倒坡。整个矿区下部宕面和靠近顶部附近坡度较陡，中间相对较缓，矿区内需要治理的总面积为83522m2，其中斜剖面面积63231m2，马道面积15791m2，平台面积4500m2。平台及马道范围的生态治理工作已经基本完成，本次治理范围仅为坡地以上边坡。

4 边坡治理方案

该矿山拟采取如下方案来实施治理和绿化边坡（见图1）。

方案主要为先治理再复绿，要实现边坡的复绿，第一步要对边坡进行灾害治理，灾害治理分为三个步骤：

（1）清理坡面：在矿山裸露边坡处，清除坡面宕渣和浮石，找平坡面，为复绿的防护工程做好基础。

（2）SNS防护网施工：综合考虑后期复绿需要，坡面清坡后采用布置柔性防护网措施，防止碎石滚落。柔性防护网颜色须按复绿要求加工成绿色。

（3）锚杆施工：较陡较破碎区域进行随机锚杆支护。经验算，锚杆排距间距：3.0m×3.0m，锚杆孔径为90mm，长度6m，梅花形布置，采取直径25mmHRB335钢筋。

第二步边坡复绿，分为三个步骤：

（1）先把边坡情况进行分区，分为陡坡区域和缓坡区域。

（2）因地制宜，分别采用两种不同的绿化方法，陡坡区制作种植槽进行绿化，缓坡区进行厚层基材喷播绿化。

（3）种植好植被后，对植被进行洒水养护，保证成活率。

4.1 边坡灾害治理方案

针对边坡的地质构造问题，为提高边坡稳定性，本矿山通过锚固、挂防护网等措施［7]，对其进行治理，主要内容包括：

（1）坡面清理：对矿山裸露边坡处，清除坡面宕渣和浮石，保持原坡率不变。岩面清理工作应由上而下进行，彻底消除松动岩块，同时尽可能找平岩面。确保山体边坡稳定，为覆绿防护工程做好基础。

（2）柔性防护网施工：矿区西侧区域边坡岩体破碎，坡面较陡，存在碎石滚落现象。综合考虑后期覆绿需求，坡面清坡后布置绿色SNS柔性防护网系统，防止碎石滚落。通过施工该防护网系统，对整个边坡形成连续支撑，其预张拉作业使系统尽可能紧贴坡面，并形成抑制局部岩土体移动或在其发射局部位移后将其束缚于原位附近的预应力，实现主动防护功能［8]。

该主动防护网适应任何坡面地形，安装程序标准、系统化，将工程对环境的影响降到最低，便于人工绿化，有利于环保。

（3）锚杆加固：清坡边坡面后，在较陡防护网防护区域坡面进行锚杆支护。锚杆间距为3.0m×3.0m，孔径为90mm，长度为6m，梅花形布置。

4.2 边坡绿化方案

边坡治理完成后，马上进行边坡绿化，其具体工艺包括：

（1）分区。针对该矿区裸露宕面多，边坡类型复杂的特点，将形成的边坡进行分区并逐一编号。然后根据不同的边坡条件采取不同的绿化治理技术。

（2）高陡边坡生态恢复。对于>70°高陡的边坡，采用种植槽的方式进行边坡覆绿，具体工艺如下：①种植槽布置。种植槽由C20浇筑，内配钢筋，壁厚15cm，槽内净宽为35cm，净高为30cm，种植槽内壁应紧贴岩面。种植槽下部由锚杆支撑，上下2条种植槽间距为5m。在已进行坡面防护区域（较陡区域）布置种植槽时，直接将种植槽布设在SNS主动防护网上面。②种植槽回填种植土。种植槽回填土优先选择疏松、肥沃、透气、透水的填料，当采用粘性土作填料时，宜掺入适量的碎石，并进行土壤改良处理。③种植槽绿化。种植槽绿化采用“上爬下挂”的原则［9]。下挂植物选用黄馨，种植在槽外侧，株距为0.5m；上爬植物选用爬山虎，种植在槽内侧，株距为0.5m。

（3）较缓边坡生态恢复。对于小于<70°的较缓边坡，采用厚层基材喷播绿化。具体工艺如下：①镀锌网铺设。在修整完毕的坡面上铺设间距为4cm×4cm优质镀锌菱形铁丝网，用间距为0.5m×0.5m的钢锚钉将网固定在坡面上。②喷混植生。利用喷播机械将植生基材、土壤、肥料、有机质、保水剂、植物种子、固化剂等组成的混合干料用空压机和泵经软管在喷射口加水混合后，喷射到钉网处理后的岩面上，喷射分2次进行，首先喷射不含种子的混合料，喷射厚度6～8cm，待第一次喷射的混合土达到一定强度后，紧接着第二次喷射含种子的混合材料，喷射厚度为1～2cm。喷混系统绿化设计方案详见图2。

图2 喷混系统绿化设计图

4.3 绿植灌溉养护系统

为了绿化养护，减少养护工人踩踏草灌木，本工程设计自动喷灌系统，既可节约用水，又使喷水均衡，对边坡无冲刷破坏。由于该矿区宕底高程为180m，最高处高程约为280m，相对最大高差为100m，扬程较大，分二级上水引至覆绿工程。第一级泵站自180m高程引自230m高程处。第二级泵站自230m高程引自280m高地。坡顶设水箱，自280m高程处往下灌溉采用自流系统。每个泵站内水泵均为（一组2个）一备一用。养护管道排距为l0m，喷头间距为20m。每路喷头均由阀门控制，采用电子感应阀，在土壤达到一定湿润度时自动开启或关闭，详见图3。

在养护期内，应保持坡面湿润至草种全苗、齐苗，适当增加浇水次数，雨季可适当减少。前期养护，应保持坡面湿润至草种齐苗。在喷水养护前先在坡面上挂设塑料遮阴网，然后用高压喷水枪，使养护水成雾状均匀地喷洒在坡面上，浇水时应控制喷头与坡面的距离和移动速度，保证无集中的水流冲击坡面。

图3 绿植养护喷淋系统

5 治理成果

通过上述措施对特殊地质构造的边坡治理和绿化后，增强了边坡的抗剪和抗冲刷强度，边坡绿化覆盖率达85%以上，形成了较明显的乔、灌、草、藤结构，并趋近自然的森林化落叶和趋于免养护的森林化景观，建成后的边坡森林化植被具有较明显的滞尘、吸污、涵水等生态功能，其中边坡蓄持水分功能增加50%，基质的营养、pH值以及理化性质相对稳定，接近于周边山地的森林土壤特征，将岩石边坡修复成具有绿化、美化、滞尘、吸污、涵水等生态功能相互交融的森林化边坡（绿化前后对比见图4，图5）。

图4 治理前的终了边坡

图5 治理后的终了边坡

6 讨论

目前，各行业绿色矿山建设规范已经发布实施。通过应用实践，此种针对水泥灰岩的绿色矿山建设的技术和方案能较好地运用在绿化矿山上，达到矿山边坡生态环境再造，实现绿色矿山建设的目的。这一技术可逐步通过实践推广到其他行业的矿山绿化上，从而加快绿色矿山建设的步伐，实现矿区与周边自然生态环境的融合和矿业经济循环的发展。