喀斯特地区露天采石场水土流失特点及防治对策

张杰

摘  要：喀斯特地区因为自身生态较为脆弱，小而多的各类采石场虽然为经济发展带来了正面影响，但也因为生产过程中持续的水土流失，严重影响了区域生态环境。通过讨论采石场的典型水土保持措施布置，为采石场水土保持方案的编制和水土流失治理提供有效参考。

关键词：采石场;水土流失特点;水土保持措施设计;金沙县

中图分类号：S157          文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）19-0146-02

Abstract： In Karst area， because of its own ecological fragility， the small but many kinds of quarries have a positive impact on economic development. But because of the continuous soil and water loss in the production process， the regional ecological environment was seriously affected. By discussing the arrangement of typical soil and water conservation measures in the quarry， this paper provides an effective reference for the compilation of soil and water conservation plan and the control of soil and water loss in the quarry.

Keywords： quarry; characteristics of soil and water loss; design of soil and water conservation measures; Jinsha County

1 基本情况

金沙县位于贵州省西北部，毕节市东部，处于黔中山原向西北高原山地过渡地带，地势西南高东北低，全县山地面积占总面积的61.3%，地形地貌复杂，以中山地和丘陵为主，大部分区域平均海拔高程800-1500m，为典型的喀斯特县域。

喀斯特区域山坡陡峭，地表破碎，生态环境本身比较脆弱，但带来了一个优势产品即石灰石。本地石灰岩储量丰富，易开采，品质高，由于城鎮化和基础设施建设对砂石料的巨大需求，使得全县一度出现大量的露天采石场。这些采石场为国民经济发展带来了良好效益，但由于管理粗放，矿山开采过程中往往漠视环境问题，乱采乱挖，造成严重的水土流失和环境破坏。

在《全国水土保持规划国家级水土流失重点预防区和重点治理区复核划分成果》（办水保〔2013〕188号）文件中，金沙县已经列入乌江赤水河上中游国家级水土流失重点治理区，属于水土流失严重县。党的十八大以来，生态文明作为“五位一体”总体布局和“四个全面”战略布局的重要内容，摆在了非常重要的位置。在全国上下践行“绿水青山就是金山银山”的理念大潮下，为兼顾经济发展和保护环境，国土部门按照“规范提升+淘汰关闭”的工作思路，对各个砂石矿山，根据其生产状况和市场需求，采取了关停、整合、扩能等措施，最终，全县每个乡镇保留了1-2个砂石厂。由此，结束了砂石矿杂乱无序的局面，一些不符合新形势下生产要求的矿山被关闭，减少了对生态环境的持续扰动。但是，整合后延续生产的砂石厂，大多没有编报水土保持方案，开采过程也忽视了水土流失防治。

2 流失特点

一个典型的山区露天采石场，分为两大区域：容纳各种基础设施的建设区，和露天开采区。按功能来划分，建设区应包括用于人员办公及食宿的办公生活区域，用于破碎、堆料的工业场地，配电房、仓库及循环水池等占用的附属设施区域。露天开采区可能包括采空区和正在作业的开采区、禁采区。

原则上，矿山开采设计中会提到“剥采比”，即开采一定数量的石料将产生多少吨废石作为弃渣，理论上这些废石和开采区剥离的表土需要指定排土场进行堆存。但是与煤矿和金属矿不同，对于采石场而言所有的石料都是资源，剥离的废石经过打砂机破碎之后成为各种规格的建筑用砂，提高了原料利用率和经济效益，因此排土场基本上只堆放表土。为防止概念混淆，本文将排土场定义为“表土堆放场”。

根据对各类采石场的调查分析，各区域水土流失防治方面存在如下问题：第一，工业场地大多建设不规范，物料及废品乱堆乱放，地表未做硬化，在径流冲刷下污水横流，产生水土流失。第二，建设区域几乎不考虑绿化，或以自然生长的次生植被作为绿化，美观性和水土流失防治效果均不能保证。有的甚至地表也未硬化。第三，生产周期长，只注重安全生产，而忽视水土流失防治。露天开采过程中剥离原生地表植被和表层岩土，使地表基岩外露，完全丧失生物生产力。同时由于生产场地、道路等施工占地及采矿过程中的设备、废弃物堆放、占压土地，使地表植被受到破坏。第四，表土堆放场选址并未经过水土保持评价论证，与各种废料一起随意堆积在山坡或沟谷，防护措施也不到位，没有考虑雨水冲刷造成表土资源浪费等情况。不但污染下游环境，也造成土壤退化。由于废石的不完全利用，岩土混合堆放，使废石的摩擦力减小，透水性变小，在暴雨作用下极易诱发泥石流。第五，由于采区分层开采的机制，使得开采面坡度激增，陡峻的斜坡岩土剪应力常常大于抗剪强度，岩土在剪切破裂面上有时会发生明显位移，产生崩塌。或岩壁在干湿、冷热、冻融交替作用下，产生破碎岩屑，也容易诱发泥石流。

此外，除了仍在运行的采石场以外，还有一些已废弃关停的采石场未得到及时治理。废弃的生产场地，由于人为干扰巨大，超出了原有生态系统的修复能力[1]，已经完全石漠化，从而成为城镇中的“沙漠”。

3 防治对策

在水土保持“天地一体化”监管系统的辅助下，水行政主管部门加大了监督执法力度，大部分采石场矿山补报了水土保持方案。但一些方案编制人员水平不高，在布置水土流失防治措施时通常机械照搬，最常见的就是排水措施过多，甚至沿整个采区范围修建截排水沟，完全未论证可操作性及防治效果。后期复垦复绿时又公式化地将整个场地覆土，种树，与国土部门的矿山复绿方案不一致，从而流于形式，不具备指导意义。

为此，本文在对大量采石场水保方案总结分析的基础上，针对采石场各分区的水土流失特征，提出建议的水土保持措施体系供参考。鉴于矿区道路、供电供水管线、施工区域等的水土保持措施与道路工程、管道工程等类似，本文不再探讨。

3.1 工业场地和办公生活区

施工前应规划出堆土场，对于占地范围内的表土资源应全数剥离，运至堆土场堆存。根据场地地形，如有开挖边坡，应采用挡土墙拦挡或填土编织袋临时防护[根据《生产建设项目水土保持技术标准》（GB 50433-2018）附录D的规定，场地边坡或阶地间的挡土墙主要作用是维护主体工程安全，不界定为水土保持措施]。根据场地汇水情况，还应考虑修建排水沟、沉沙池等。

对于工业场地，通常堆满了生产设备和原料，无法大面积绿化。但可以在场地边缘极少扰动的区域进行整治之后，种植适宜的乔木灌木，或撒草籽。减少地表裸露，同时也能提升水土保持防治目标中的林草植被恢复率和林草覆盖率。

对于办公生活区，作为工作和生活的主要活动场所，应尽可能增加绿化，可以考虑行道树、灌木搭配种草等，除了增加美观效果，也能改善区域环境质量。同时建议对该区域地面进行硬化，减少径流冲刷带走的泥沙。

3.2 采空区

采空区应考虑恢复治理，减少地面裸露及荒废时间。业主应通过废渣回填，覆土，场地平整之后，还原原有的耕地或林地。对于开采期间产生的石质边坡，应根据协调性、生态性和复合性的原则[2]，通过加固结合绿化进行治理。加固手段包括锚杆（索）、喷锚支护、混凝土框架、挡土墙等，绿化手段包括喷播、网格植草、砖块骨架植物护坡等。如坡度过陡，应首先削坡减载，防止滑坡甚至垮塌。

3.3 开采区

开采区的环境是不断动态变化的，在水土保持方案中，很难针对开采区布置定量的水土保持措施。因此建议在水土保持后续设计中，定性提出防治要求，应包括如下几点：（1）表土剥离堆放到堆土场。（2）根据自然条件和地形等实际情况，可以在开采面的坡顶或开采平台布置截水沟，防止大量径流冲刷开采面。截流的水应经过消力、沉沙之后妥善排放。（3）考虑到许多项目的生产现状，开采期间应因地制宜采用填土编织袋拦挡、临时排水沟、临时苫盖等措施，防止坡面裸露、石料长期堆积等造成水土流失。（4）一个开采面结束之后应立即开始治理，具体措施可参考采空区。

3.4 表土堆放场

喀斯特地区的表土堆放场按照地形地貌特点，可以分为坑槽型、平地型、沟谷型和山坡型。应优先选择项目占地范围内，较少扰动或暂不扰动的坑槽地带，防治措施相对简单，且不易对周边环境造成危害。其次尽量选择平地堆土。

沟谷型区域由于涉及沟道行洪，应尽量避免使用。如果堆土经论证后可行，则应在上游占地边缘设置截水沟将水引流至下游，并做好土坡面的防护，例如通过浆砌石挡土墙拦挡，进行临时苫盖或撒播草籽。

山坡型堆放场沿山坡堆放表土，并逐步向外扩展。建议在上下游分别设置截排水沟，同时在下游应修建浆砌石挡土墙进行拦挡。如堆土量不大，也可只采用编织袋填土临时拦挡结合临时排水沟。同样应做好土坡面的防护。

剥离的表土应分层堆放，避免熟土和半熟土混合。为确保土壤活性，避免因自重被过分压实，表土堆高一般不超过5m。剥离的表土可用于土壤改良、污染治理、植被恢复等方向[3]。因此表土其实是生产建设项目中非常宝贵的资源，但实际上，很多项目业主对此并不在意。在对各种采石场检查过程中，多数业主坦言，并没有刻意留存表土，而是随意乱堆，或者掺到产品里。这对于后期的生态修复是非常不利的。

此外，因资源枯竭或在整合过程中关停废弃的采石场，留下各种形态的矿山废弃地。对这种废弃地的生态恢复方向主要是回填及覆土，恢复原地表功能。一些规模巨大、具有工业特色的废弃地可以改造成矿山公园，但采石场几乎都不具备这种条件。不过，在降水充沛的喀斯特区域，一些有条件的矿坑可以用另一种思路改造：清淤后用复合土工膜防渗处理，铺设细砂和黏土，作为水生植物的生长区域。结合生态护岸，可以将这种废弃的矿坑改造成坑塘，在蓄水的同时能够净化水质，并具有观赏价值[4]。

但对于矿山废弃地的修复，多数是在闲置很多年之后才开始的，此时废弃地内的生态环境问题已經非常严重。而出现这种情况，也在于前期采石场生产不规范，未考虑开采及闭矿后的水土流失和生态修复。因此，采石场开采完毕之后，还应结合矿山复绿方案，重新编报恢复治理的水土保持方案。

露天采石场规模普遍不大，但其生产周期长，导致水土流失持续时间长。个体规模虽小但数量众多，水土流失积少成多，对生态环境造成的危害不容小觑。对采石场的水土流失防治措施提出针对性措施，对于区域环境的可持续发展具有重要意义。

参考文献：

[1]张鸿龄，孙丽娜，孙铁珩，等.矿山废弃地生态修复过程中基质改良与植被重建研究进展[J].生态学杂志，2012，31（02）：460-467.

[2]申桂顺，丁鹏.山体边坡生态修复方法初探[J].中国新技术新产品，2011（13）：202.

[3]马力，张雪杨，常志兵，等.长江流域生产建设项目中表土的剥离、防护及利用[J].中国水土保持，2019（11）：34-38.

[4]李丹雄，武亚南，胡雪.基于雨洪管理理念的废弃砂石坑改造[J].中国水土保持，2017（07）：37-40.