山东蒙阴某矿山地质环境问题及恢复治理措施

李宝霞

（山东省第一地质矿产勘查院，山东 济南 250000）

矿产资源开发与利用在促进区域经济、科学技术快速发展的同时，严重的破坏了矿山区域生态系统。我国早期阶段较为粗放型的开采模式，对矿山环境破坏严重，恢复治理措施跟不上，导致区域生态系统难以修复，尤其是我国高寒缺氧气候区域[1]。因此，在资源开发利用的同时做好矿山地质环境问题处理以及矿山生态系统恢复治理是矿山资源可持续发展的基础，也是构件“青山绿水就是金山银山”宏伟蓝图的前提[2]。基于此，本文以山东蒙阴某矿山为例，分析矿山地质环境问题及矿山恢复治理措施，为矿山生态环境修复提供参考。

1 矿区基本概况

1.1 矿体特征及开采现状

矿体主要分布在寒武系朱砂洞组灰黑色微晶灰岩中，矿体产状与地层产状一致，总体上呈北东～南西向延伸，矿体倾角较缓，约为5°，矿体总体倾向南东，矿体出露厚度为80m。矿体呈层状产出，矿体长约1km，宽约300m。由于矿山属于多年开采矿山，导致矿区内的山体破坏极为严重，导致地势起伏变化极大，在开采区域形成了大量的规模较大的高落差开采平台以及陡崖，陡崖最高可达80m。由于长期的采矿活动以及自然气候条件的变化，加剧了基岩风化侵蚀程度，使得矿区多处区域面临滑坡、崩塌、地面塌陷等地质环境问题，同时，开采的矿石随意堆积，导致地表大量植被被破坏，最终造成矿区水土严重流失，矿区生态系统基本崩溃。此外，由于采矿活动较为粗放，矿山粉尘飞扬，对周边水体环境污染较为严重。

1.2 矿区工程地质条件

矿区出露地层主要为寒武系朱砂洞组灰黑色微晶灰岩，地表岩石普遍裸露，上部岩石覆盖层较少，以露天开采为主，形成了大量的陡坎地形，并且边坡以近于垂直的边坡为主。灰岩具有较差的完整性，尤其是边坡顶浅部的岩石风化破碎严重，即样式的抗压、抗剪切能力和抗风化性能较差。此外，矿区局部区域发育少量的小型节理，对岩石的整体性能影响较大。因此，虽然矿区没有明显的大构造通过，但是矿区极易发现滑坡、崩塌、塌陷等地质灾害，其工程地质条件属于复杂型。矿区位于山东蒙阴地区，区域属于温带大陆性季风气候，年平均气温为12.7℃，多年平均降水量为723.3mm，大气降水主要集中在每年7月份～9月份。由于矿区开采形成了大量的高陡边坡，在雨水长期的冲刷作用下极易诱发塌方、浮石滚落等灾害。

2 矿山恢复治理方案选择

研究区开采时间较长，形成了大量的高陡边坡，加之矿石随意堆放，导致原有的矿山地表土体以及植被全部破坏，即矿区范围已经缺少了植被生长的基本土壤条件，对矿山生态环境的恢复治理增加了难度。现阶段针对高都边坡绿化治理的方法主要包括客土喷播绿化法、阶梯台阶法、喷混植生绿化法和框格客土绿化法等。其中，客土喷播绿化法和阶梯台阶法在矿山生态环境恢复治理中应用最为广泛，技术相对更为成熟。因此，本文着重研究客土喷播绿化法和阶梯台阶法。

2.1 客土喷播绿化法

客土喷播绿化法主要以矿山高陡边坡的坡面挂网为基础，即以锚杆和挂镀新网为基础搭建坡面挂网，再利用喷射机将均匀搅拌后的含有植被生长所需营养成分的有机质客土自上而下喷射至坡面，通过客土喷射方面在岩石高陡边坡表面形成一层可供植物生长的土体结构。完成后，将含有草种的植被混凝土使用同样的方法喷射至岩坡的有机客土层上，直至草种生长出后就实现了高陡边坡的绿化目的[3]。客土喷播绿化法在矿山高陡边坡生态系统恢复治理中应用极为广泛，具有机械化程度高、种植速度快和短期内可实现绿化效果的优势，后期不需要进行专门的养护管理。但是，客土喷播绿化法随着时间的推移，由于矿山开采边坡过于陡峭，经风化、雨水冲刷等作用后容易出现大片脱落现象，若客土中营养成分耗尽时则容易出现养分不足而导致植物生长缓慢，甚至死亡，从长远来看，绿化效果不佳。

2.2 阶梯台阶法

阶梯台阶法在矿山高陡边坡生态系统恢复治理中应用也较为广泛，该技术方法是将高陡边坡的大边坡外侧砌筑挡墙，并在挡墙顶部覆盖一定厚度的种植土，将高陡边坡修剪成若干个台阶，在每个台阶上种植植被，在台阶底部种植藤本植物，让植物自由生长，藤本植物通过攀爬等，最终覆盖整个高陡边坡，进而实现矿山生态系统恢复治理的目的[4]。因此，阶梯台阶法需要开展大量的土石方工作，且恢复治理周期较长，增加了恢复治理成本，但是通过阶梯台阶处理，形成了若干个平台，增加了可利用土地面积，且随着时间的增长，矿山生态系统能够完全恢复甚至是超越原始生态水平，因此从长远来看，该方法有利于彻底改善矿山生态系统。同时，由于矿山高陡边坡垂直高度可达80m，且边坡近于直立，因此不宜使用客土喷播绿化法，故本次采用阶梯台阶法进行矿山生态系统恢复治理。

3 矿山生态系统恢复治理实践

上文已述及，本矿山不适合采用客土喷播绿化法，宜采用阶梯台阶法。在恢复治理工程的早期阶段，需要对矿山高陡边坡进行土石方施工，通过砌筑方法对大平台进行整平处理，对其余高陡边坡采用爆破方法进行阶梯式逐层削坡处理，将不稳定的浮石，易滑坡区域进行削坡处理，尽可能的排除滑坡、崩塌、塌陷等地质灾害隐患。在每级台阶上铺设一定厚度的种植土，尽可能的将每级台阶整平处理。为了有效消除高陡边坡两侧地质灾害隐患点，需注意以下几点事项：①首选道路平行方向的高沟边坡，对其进行阶梯式注记削坡处理，每级阶梯宽约8m，高约10m，设置台阶边坡角为70°；②在拟建道路位置预留出80m的平台，穿过山体后收窄至50m，采用自北向南平行递增的方式推进。

3.1 场地整平

场地整平处理是防治矿山覆盖种植土流失的主要方法，可采用推土机等将坡地的采石堆推平或者将采坑填平处理，将大块碎石尽可能的碾压平整，使得表面平实；在碾压过程中先采用静压后采用振压的方式。为确保压实质量，一般平碾、震动碾均小于2km/h。

3.2 台阶式削坡

台阶式削坡处理是本方法的核心内容，由于矿山削坡工作量庞大，加之工程周期较短，因此采用爆破方式进行削坡处理。在削坡处理过程中先将破损山体周边的危岩体、残丘等尽可能的消除，再对高陡边坡进行阶梯式逐层消减处理。开拓方式为从山坡底部向山顶道路方向进行，多采用钻爆、挖运、排土等方式，爆破过程中技术人员应根据岩石力学性能以及爆破范围大小，将爆破产生的飞石、振动等危害控制在最小的范围内。

3.3 石墙砌筑

石墙砌筑工作是确保每级台阶边坡安全稳定的基础，一般在每级阶梯边缘位置向内推进0.5m处采用浆砌毛石的方式进行砌筑，砌筑高0.6m、宽0.3m的毛石墙两道，在二者中间覆盖一定厚度的客土。同时，在边坡底部向外推出0.5m砌筑一道高0.5m、宽0.3m毛石墙，在其与边坡之间铺设一定厚度的种植土，为进一步开展绿化工作奠定基础。

3.4 覆土绿化

覆土绿化是矿山生态系统恢复治理的最终目的，根据矿山区域内土壤层物理化学性能的对比，选择适合矿区基本条件的种植土，将种植土中的碎石、有害物质等清除，将种植土的pH值控制在6.0～7.0之间，将土壤中的有机质含量控制在20g/kg以上。同时按照小于15mm的粒径要求，将种植土中的粗砂、碎石、土块、杂草、有害物质等清除，确保种植土的整体结构相对稳定，土壤成分相对均匀。为确保植物绿化效果明显以及种植土厚度满足植物生长要求，将种植土的回填厚度控制在0.8m左右，并边充填边夯实处理，能够有效的防止种植土流失现象。

在完成种植土铺设后，在种植土中浇水沉实平整回填种植土，直至种植土表层晾干后进行整细整平，确保土壤适合植物生长。根据种植密度开挖种植坑，一般才赢梅花形布局种植，开挖种植坑为直径0.5m，深度为0.8m的圆形坑。在植被种植过程中尽可能的对植物选择以及布局等方面考虑直观塑造，一般选择对环境适应能力强的乡土树种和植物为主，在每级阶梯底部种植盘珊瑚等植物，为边坡绿化奠定基础。

4 结语

综上所述，矿山生态系统恢复治理不是一蹴而就的，而是一个较为缓慢的过程，因此，加强资源开采利用的同时强化生态保护意识和加强生态恢复治理措施探索是提高矿山生态系统恢复治理效率的基础。同时，矿山所在地的政府部门应督促矿山企业加强生态系统恢复治理工作，切实做好生态保护工作，为矿山长远发展奠定基础。本文对山东蒙阴某矿山进行了生态系统恢复治理，两年后取得了显著的治理效果，其绿化面积为原始生态系统的102%，说明本次治理效果较好，治理方法选择得当。