北京某采石场高陡裸岩边坡修复思路

甘柯 黄鹏辉 全瑶

摘 要：北京市门头沟区军庄镇灰峪村废弃采石厂，多年来的矿山开采形成高陡岩质边坡造成地形地貌景观破坏、植被破坏、次生地质灾害等一系列矿山地质环境问题，治理恢复难度大。针对区内存在的地质环境问题，拟对治理区内裸岩边坡进行坡面危岩清理、挂网喷播绿化、坡面种植槽绿化工程等修复措施，以恢复地形地貌景观和坡面植被。边坡修复坚持因地制宜的原则，根据当地条件选择适合生长的乔灌草品种，恢复重建高陡岩质边坡的生态环境，使之与周围的自然生态环境相融合。裸岩边坡生态修复后，将对提升治理区域的生态环境质量，增强周边土地资源的可利用性，产生可观的经济效益。

关键词：矿山地质环境问题;高陡裸岩边坡;坡面绿化;生态修复

The Engineering Design of the Restoration of the High and Steep Bare

Rock Slope in a Certain Quarry in Beijing

GAN Ke， HUANG Penghui， QUAN Yao

（Beijing Geological Engineering Design Institute， Beijing 101500）

Abstract： In the abandoned quarry of Junzhuang Town， Mentougou District， Beijing， a series of mine geological environmental problems， such as landform and landscape destruction， vegetation destruction， secondary geological disaster and so on， have been caused by the high and steep rock slope for many years of mining. Governance recovery is difficult. In view of the geological environmental problems in the area， comprehensive control measures were designed to clean up the slope of bare rock slope， plant grass by spraying and planting grooves， and so on， in order to restore geomorphological landscape and vegetation on the surface of the area. In order to restore and rebuild the ecological environment of high and steep rock slope， it is necessary to adhere to the principle of taking measures according to local conditions and to select suitable species of shrub and grass according to site conditions， so that it can be integrated with the surrounding natural ecological environment in order to restore and rebuild the ecological environment of high and steep rock slope. After completing the ecological restoration of the surrounding bare slope， the eco-environmental quality of the region will be improved， the availability of the surrounding land resources will be increased， and considerable economic benefits will be generated.

Keywords： Mine geological environment problem; High and steep rock slope; Slope greening; Ecological restoration

0 前言

北京市礦产资源丰富，各类矿产127种，矿产资源开发曾为北京市城市建设和地区经济发展、居民就业做出巨大贡献。但是大量已关闭、停采、责任主体缺失的历史遗留矿山和近年来政策性关闭矿山，产生严重矿山环境问题，影响到居民生产生活和北京建设世界城市、宜居城市的发展目标。需推进露天矿山综合整治和修复工作（北京市人民政府，2018）。

多年来的矿山开采形成的高陡裸露岩质边坡，造成地形地貌景观破坏、水土流失、次生地质灾害等一系列矿山地质环境问题，治理恢复难度大，是矿山环境恢复的难点问题。采用合理的工程措施与植物措施结合的方式，恢复重建高陡岩质边坡的生态环境是非常重要的（北京市规划和自然资源委员会，2018）。

治理区位于门头沟区军庄镇灰峪村北，在西六环路重要交通干线可视范围内。1994年前后，随着城市建设开发力度的加大，对建筑材料需求量的增加，该采石场开始大规模的开采活动，造成很多生态环境问题，2007年该矿点被关闭。

1 地质环境背景

（1）气象水文条件

区域年平均降水500～675mm，年内降水不均，7—8月降水量占全年降水量的60%左右。治理区内无河流穿过，沟谷雨季有季节性阵流，大气降水是其补给的唯一来源。

（2）地形地貌

治理区属燕山山脉，与华北平原相邻接触，属北京西山的一部分，灰峪村属低山丘陵侵蚀地貌。总体地势为东、西、北三面高，南侧低，呈V型谷地貌。由于矿石开采活动，治理区内形成了规模不等的开采裸露岩壁和废渣堆积，使原有微地貌形态发生了很大变化。

（3）地层岩性

根据区域地质资料及地质调查，治理区域及其附近出露的地层由老到新：寒武系，奥陶系，石炭系，二叠系，三叠系，侏罗系以及第四系。治理区位于灰峪向斜之北翼，出露地层为奥陶系马家沟组（O2m）、石炭系太原组（C3t）及第四系。其中：奥陶系马家沟组（O2m）以白云质灰岩、深灰色块状灰岩、灰色白云质灰岩为主，岩层总厚度约220m。石炭系太原组（C3t）以灰色页岩、上部为深灰色页岩、粉砂质页岩、砾岩为主，含丰富的植物化石，夹劣质煤层，厚70～140m。

（4）土壤植被条件

除被破坏区域，区域自然植被总体覆盖较好，主要以荆条低矮灌木为主，另外还有野酸枣、臭椿等植被，杂草包括高羊茅、黑麦草、狗尾草、蒿草等。治理区内乔木主要包括侧柏、白杨、火炬树等，灌木主要为沙地柏，紫穗槐，藤本植物主要有五叶地锦、扶芳藤。

区内原状土壤稀少，土壤厚度一般为0.1～1.0m。母质为灰岩风化物的残坡积物等，没有明显的钙质层。以淀积黏化为主，兼有残积黏化。褐土呈中性微碱性反应，pH值为7.8，有机质含量约11.2g/kg，速效磷28.8mg/kg，重金属单项污染指数<1.0，阳离子交换量不高。不含交换性氢，无游离酸。

2 矿山生态环境现状

区内灰岩多为块状或层状构造，属硬质—较硬岩类，开采后产生的地质环境问题主要包括地形地貌景观产生了巨大破坏、植被破坏、废石废渣占用土地、开采导致坡面破碎引发次生地质灾害等一系列生态环境问题（李成等，2016）。由于采矿活动，治理区形成了两处高陡的裸岩边坡（Z-BP01、Z-BP02），总面积20054.3m2，详见圖1、表1。

（1）裸露岩质边坡Z-BP01

Z-BP01开采面坡面形态为折线形，宽约295.9m，高约13～137m，整体坡度大于50°，主坡向105°，坡面面积约17625.3m2，边坡坡面风化较强烈，岩石较破碎。根据坡面坡度、坡高及坡面粗糙程度，将BP01分为3段，分别为Z-BP01-1、Z-BP01-2、Z-BP01-3，面积分别为13100.7m2、3926.2m2、748.9m2。

（2）裸露岩质边坡Z-BP02

Z-BP02坡面形态为直线形，长约141.8m，高约15～24m，坡度45°～70°，主坡向87°，坡面面积约2160.4m2。边坡坡面风化较强烈，表层岩石较破碎，下部存在松散堆积体，见少量草本植被。

3 高陡裸岩边坡修复思路

3.1 修复方案分析讨论

由于气候因素，我国南方地区多雨潮湿，边坡绿化技术比较成熟，在各类边坡修复中都有较好的效果。但是在北方干旱半干旱区，尤其是大规模开采的石灰岩采场，其高陡裸岩边坡的生态修复成为一个难题。

采石场区域水分渗漏流失严重、客土及养分流失严重，可选择的整地技术较少，植物选择与配置是采石场植被恢复的关键，而针对采石厂高陡岩质坡面条件下的植物选配技术报道较少。植物物种选择一般遵循生态适应性、抗逆性、生物多样性和先锋性、可演替性等原则（张华，2013）。坡面植被恢复是将“先驱植物”首先人为移植，使这些先驱植物迅速覆盖坡面，防止水土流失，但是坡面的永久性恢复还需要靠周边不断侵入的乡土类植物完成演替（赵思金，2008）。

对区内裸岩边坡进行坡面危岩清理、挂网喷播绿化、坡面种植槽绿化等修复措施，以恢复地貌景观和地表植被，改善生态环境（北京市地质工程设计研究院，2019）。边坡修复坚持因地制宜的原则，根据立地条件选择适合贫瘠环境的乔灌草和乡土树种，降低后期管护成本，提高存活率。

3.2 修复工程方案

（1）边坡整治

依据治理区现状地貌，边坡整治工程主要对岩质边坡进行人工削坡和修整，消除边坡表面碎石、废渣，并根据治理区内岩石风化程度及坡面现状，清理坡面零星危岩、碎石。

（2）挂网喷播绿化

针对区内Z-BP01、Z-BP02裸岩边坡，坡度在50°～65°之间的坡面采用该治理措施，在人工清理浮石结束后进行挂网喷播治理，顺序为：清理岩面、坡面整形→坡面铺设金属网→植生喷播 （ 李春林等，2011）→椰丝毯覆盖→养护管理。

挂网锚固：采用钩花铁丝网、丝径φ2.0，网孔50m×50mm，网片搭接10cm，网挂至坡顶，主锚采用φ14螺纹钢，长50cm，坡顶、坡面主锚杆间距1m×1m锚固;次锚固件采用φ10螺纹钢，长30cm，坡面次锚杆主要用于对坡面形态变化处进行锚固作用;锚固件呈梅花状或不规则形状布置，分布均匀。

绿化喷播：首先在坡面喷播8cm厚的植生混凝土，作为植物生长的基础层;然后再上面喷播混合好的种子层，厚度4cm。喷播后，采用椰丝毯覆盖保护。喷播绿化大样图及工程剖面图详见图2、图3。

植被种类的选取：籽种选用耐寒耐旱的乡土草种与小灌木。将紫花苜蓿、高羊茅、黑麦草、紫穗槐、荆条等草种按比例适当搭配组合混合拌入基材之中一起喷播，养护3年。

（3）植生孔工程

针对Z-BP01边坡四处镜面岩部分，利用绿化喷播的同时，采用坡面植生孔的技术进行综合修复，帮助坡面植物扎根岩层内，防止土壤基质被雨水冲刷。

据不同坡面形态及岩层现状，进行坡面危岩清理后对BP01边坡的Z-JM01至Z-JM04镜面岩区域进行以1×1m规格布置生态植生孔，呈梅花状布置，孔径150mm，孔深500mm，结构详见图4。植生孔内回填种植土。籽种选用耐寒耐旱的乡土草种与小灌木，主要物种有紫花苜蓿、高羊茅、黑麦草、紫穗槐、荆条等，每孔内不少于20粒。

（4）植生槽工程

针对区内坡度在大于70°的坡面采用该治理措施，人工清理浮石结束后进行。植生槽按等高线布置，每隔2m高差布设一道，累计植生槽34道。

①植生槽结构

在清除边坡局部危岩体确保边坡整体稳定基础上，现浇（预制）种植槽（王生忠等，2008;孙平平等，2012;吴帆等，2017）。种植槽板与岩壁呈V型，与岩壁夹角45°～50°，槽板厚度为10cm，斜伸高度60cm。

槽板主筋和构造筋锚固岩壁、间隔配置，相距左右0.5m，分布筋橫向配置，相交于主筋和构造筋;主筋长度按深入岩体1.0m，石壁外延长度按板的斜长控制，构造筋长度按深入岩体0.5m，岩壁外延长度按板的斜长控制，分布筋按间距20cm间距布置，与主筋、构造筋的交叉点绑扎固定（图5）。考虑排水需要，槽板下侧5cm 处设置泄水孔，间距1.5m。

②植被种类的选取

选择耐旱、耐贫瘠、管理粗放、根系发达的乡土树种（种子）进行灌、草、藤本植物立体配置，主要绿化物种有高羊茅、紫花苜蓿、爬山虎、紫穗槐等。选用爬山虎进行上部坡面绿化，紫惠槐进行中间部分遮挡，整个槽内播种草本植物，以保证成活率、可持续性和景观效果。

4 分析及建议

（1）效益分析

废弃矿山生态环境修复工程新增乔木、灌木、攀缘植物45121株，采用乡土树种为主，消除生态景观 “伤疤”，根据立地条件营造植生环境，使之与周围的自然生态环境相融合，关注整体生态的修复重建。

在完成周边裸岩边坡生态恢复后，将提升治理区区域的生态环境质量，增加周边土地资源的可利用性，产生可观的经济效益。可为其它地区的废弃矿山生态环境修复工作提供经验。

（2）建议

由于高陡裸岩边坡修复难度较大，立地条件创建困难，加之北京地区降雨量时空分布不均匀，应在前期修复工程的基础上，加强后期养护工作，配套相应的蓄水，喷灌及滴灌措施工程，以保证植被的成活率和修复效果。

5 结论

（1）治理区位于门头沟区军庄镇灰峪村北，在西六环路重要交通干线可视范围内，由于多年来的矿山开采，形成了两处高陡的裸岩边坡（Z-BP01、Z-BP02），总面积20054.3m2，造成严重的地形地貌景观破坏等矿山地质环境问题，治理恢复难度大。

（2）针对治理区内的矿山地质环境问题现状，依据因地制宜的原则，采用系统修复的思路，拟对区内裸岩边坡进行边坡危岩清理、挂网喷播绿化、植生孔、坡面种植槽绿化等综合修复措施，并根据立地条件选择适合贫瘠环境的乔灌草和乡土树种，以恢复地貌景观和地表植被，改善生态环境。

（3）治理项目开展后，拟新增乔木、灌木、攀缘植物约45000株，可产生明显的环境和经济效益，达到改善区内生态环境的效果，由于采石场裸岩边坡立地条件差，应加强后期养护工作，以保证植被的存活率和修复效果。

参考文献：

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