植被混凝土技术在矿山边坡生态修复中的应用

2020-09-01赵江水刘新惠吴师总

世界有色金属 2020年11期

赵江水，刘新惠，吴师总

（湖南省地质矿产勘查开发局四0三队，湖南常德 415000）

伍房矿山位于现今湖南省常德市鼎城区石板滩镇拾柴坡村立房湾，中心地理坐标：E：111°40′56″，N：29°11′15″，开采面积0.0257Km2，开采方式为露天开采。经过几十年的开采，矿区及周边水土体受到了不同程度的污染、土地资源受到占用破坏、露天开采形成高陡边坡，这严重影响到当地的生态环境建设。目前遗留的矿山地质环境问题主要是废石堆、采坑积水及高陡边坡问题，现仅对伍房矿山高陡边坡生态修复问题进行研究。

1 伍房矿山高陡边坡概况

该边坡位于采坑北侧，边坡高约30m，坡脚宽约150m，整体坡向55°，坡度60°左右，局部达80°以上，坡体面积约6300m2。边坡下部出露黑色矿层，厚度约10m～15m，其上为硅质岩，顶部为棕红色、淡黄色砂质粘土、亚粘土及砾石，厚度0m～3m。地层倾向225°，岩层倾角一般为40°左右。边坡结构为反向坡，整体结构较为稳定。雨季边坡坡面不稳定，常掉落少量岩块。边坡现状见图1、图2。

石板滩镇伍房矿山属湖南省暴雨一致区第6区，多年平均最大24小时点暴雨量为110mm，降雨规模大，在高陡边坡上雨水冲刷能力较强；同时该处边坡长期裸露，土壤贫瘠，不利于植被生长发育，破坏地貌景观。这要求边坡生态修复材料不仅具有生态修复能力，而且还具有一定的强度及抗雨水冲刷能力，植被混凝土技术具有上述优势，修复后坡面能抵御110mm/h的强暴雨的冲刷，不产生龟裂，又是良好的植生基材，能够达到边坡浅层防护、修复坡面营养基质、营造植被生长环境、促进植被良好生长的多重功效。

图1 伍房矿山航拍照片（红色区域为边坡）

图2 伍房矿山高陡边坡（修复前）

2 植被混凝土生态修复技术

植被混凝土生态修复技术适用于45°～85°的高陡岩石边坡，主要材料包括水泥、CBS植被混凝土绿化添加剂、有机物、砂壤土、植物种子、肥料和水等，将这些材料按照一定比例混合好，然后喷射到边坡上，促使混合料和边坡形成一体[1]。

2.1 植被混凝土结构

针对伍房矿山边坡出露有矿层这一特点，植被混凝土采用双层结构：植生基层+封闭层。封闭层用于隔绝矿层与雨水的接触，防止污水的产生，厚度2cm，材料为1:3水泥砂浆；植生基层用于后续的生态修复，厚度8cm。结构见图3。

图3 植被混凝土结构图

2.2 植生基层主要配方

2.2.1 土壤

植被混凝土的基材中土壤占比最大，一般选择具备良好的水、养、热、气条件的砂壤土，要求土壤中砂粒含量不超过5%，最大粒径小于8mm，含水率不超过20%。土层厚度以适宜植物生长并保证基材层在坡面上达到稳定要求，一般为8cm～12cm[2]。

2.2.2 水泥

在植被混凝土中起胶结作用，一般选用P.O.32.5普通硅酸盐水泥，也可以根据不同的情况选用其它标号水泥。

2.2.3 有机质

一般采用新鲜有机质（稻壳、秸秆、树枝）的粉碎物，其中新鲜有机质的粉碎物在基材配制前应做发酵处理。也可以采用草炭土、木纤维来充当有机质。

2.2.4 肥料

选用有机肥与复合肥配合使用，能为草籽发芽生长提供足够肥力。有机肥：复合肥比例为2:1。

2.2.5 保水剂

一般选用吸水树脂，吸水树脂能吸收数倍于自身体积的水分，在植被混凝土中添加少量吸水树脂，能显著提高喷播层的抗旱性能。

2.2.6 草种

伍房矿山高陡边坡坡度较陡，不适合乔木植被生长，按照灌、草、藤相结合以及兼顾景观的原则，在综合考虑地质、地形、植被环境、气候条件等因素基础上，选择搭配冷、暖两型混合种子，并考虑适当配置本地可喷植草种[3，4]。在植被混凝土喷层中，植生基层含有草种，封闭层不含草种。

表2 草种配方表（单位：g/m2）

3 施工工艺流程

常德鼎城区石板滩镇伍方矿山边坡生态修复施工流程为：坡面清理→锚钉安装→镀锌铁丝网铺设→喷植植被混凝土→养护。

3.1 坡面清理

由上向下清除作业面杂物及松动岩块，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，尽可能将作业面平整，作业面的凹凸度平均为±10cm，最大不超过±15cm；对低洼处适当覆土夯实回填，或者填充生态袋。

3.2 锚钉安装

按照设计深度、角度要求开孔，开孔后放置锚钉。锚钉选用HRB400直径18mm螺纹钢筋，并进行防腐处理。锚钉采用1：2水泥砂浆压浆固定，灌浆必须饱满密实。锚钉纵横向间距为2m，边坡四周、低凹部位或节理、裂隙发育部位可适当调整钢筋间距。

3.3 镀锌铁丝网铺设

镀锌铁丝网采用菱形网孔规格为5×5cm，直径2.5mm。

网片由上至下铺设，铁丝网间重叠不少于10cm，并用18#铁丝进行绑扎，在锚钉接触处也一并用18#铁丝与锚钉绑扎牢固，与坡面保持3cm～5cm的距离，否则用垫块支撑。

3.4 喷植植被混凝土

植被混凝土基层分两层：第一层为封闭层，厚度2cm；第二层为植生基层，厚度8cm。植被混凝土喷植采用喷锚机（干喷）、分三次进行，第一次喷射封闭层，厚度2cm，材料为1:3水泥砂浆，第二次喷射植生基层，厚度6cm，种子含量为种子总量的30%，第三次喷射植生基层，厚度2cm，种子含量为种子总量的70%。

3.5 养护

为了保证种子的发芽率，选用16g/m2无纺布从上至下进行覆盖。

植被混凝土的养护作业主要包括了水分、肥料以及病虫害的防治三个方面的内容[1]。喷播完成后一个月，应全面检查植草生长情况，对生长明显不均匀的位置予以补播。养护期一年。

4 生态修复效果

目前伍房矿山边坡生态修复施工已经完成，边坡草籽已经发芽长绿，从效果看，达到了生态修复的目的。通过生态修复，高陡边坡周边区域的生态质量都将得到有效的提升，并能为大量的动植物提供生存环境，逐步建立当地的生态群落；在经济效益方面，植被混凝土生态修复技术自身具备投入较少、后期维护费用较低等特点，经济效益优于传统的高陡边坡治理办法[4]；施工后两月内发生过一定规模的降雨，植被混凝土植生基层、封闭层均未发生龟裂等现象，强度上达到了设计预期[5]。

生态修复效果见图4、图5。