废弃矿山治理中的绿化工程研究

顾崇冬，许艳娟，孟祥珂，苏豪家，王 敬

（山东省第六地质矿产勘查院，山东 威海 264209）

矿山资源的开采引发了复杂且严峻的地质环境问题，各政府为解决开采后造成的地表沉陷、地质污染以及水污染等问题采取了诸多措施，地域不同、矿种不同，采取的绿化治理模式也各不相同[1]。本文根据某废弃矿山的实地调研情况开展针对性绿化工程设计，对破损区域、绿色生态进行修复。

1 废弃矿山环境问题

废弃矿山对环境的危害主要包括水污染、固体废弃物污染、土地破坏及土壤污染等方面。

开采过程中所实施的某些操作使地表水或地下水含有重金属等元素，这种矿区有毒污水会严重损害矿区附近庄稼、树木以及河流的生长，威胁居民的身心健康，甚至危及生态水系的健康。

开采矿山会形成非常多的废弃渣土和渣石[2]，工人未及时正确处理导致这些渣物的大量堆积，使河道逐渐萎缩、土地资源浪费、水患频繁。

另外，开采使大面积的土地资源被占用或被浪费，同时使用各种大型机械后留下的凹凸不平的地表，严重影响地面景观。

2 矿山绿化工程治理流程

矿山绿化工程即对废弃矿山的破损山体、废弃渣土、已遭污染的土地资源和水资源开展绿化修复工程，制定针对性且适宜的方案，使得生态环境以及经济得以恢复。

2.1 边坡治理措施

治理的基本流程为清理危石，降低坡度至安全合适的高度，对过于陡峭的边坡建造一个水平台阶，最后进行复绿工作。

其中降低坡度可以采用爆破削坡[3]的方法，参照《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013），判定场区内已开挖坡段的裸露岩体整体所属类型，计算出坡率允许值以及允许单体的坡高。根据上述变量，以及周边工程经验和现有开采平台台高，设计削坡后的坡角的坡率、平台宽度以及平台高差大致范围。削坡排险应及时清理渣土，立面应无明显凸起岩石，无明显裂隙和松动危岩体，确保边坡稳定[4]。

2.2 尾矿治理措施

不仅对尾矿尽可能地回收有价值的部分，使其变废为宝，比如成为水泥等建筑材料的原料；还要按照国家污水排放标准对尾矿堆积物中的污水进行处理。

2.3 坡面绿色植被喷射处理

挂网喷播的施工流程为施工准备、坡面处理、铺设铁丝网及三维网、锚杆施工和固定铁丝网、培养基配制和喷播、覆盖无纺布、浇水及施肥和管理与养护，具体材料如表1所示。

表1 施工材料选取

在坡面危岩清理结束后要对坡面进行喷植处理，喷面前先用水将坡面喷湿，并且分两次沿着坡面自上而下喷射植被冷凝土，喷植的厚度大约是10cm，基层8～9cm，表层1～2cm（含混合植绿种子），之后还应进行养护，对温度、湿度、病虫、人为破坏等因素采取针对性措施。工艺设计原理如图1所示。

图1 植被混凝土喷播

2.4 设置排水系统

第一步施工放样，选用的材料应符合施工标准；第二步为沟槽开挖；第三步为基槽验收，即检验施工质量；第四步为片石砌筑，采用铺浆法，搅拌充分的砂浆必须饱满；第五步为勾缝，块石之间的宽度不得大于3cm，灰缝彼此错开，勾缝自然，均匀平整；第六步为养护，定时洒水，使用湿草覆盖以保持湿润；最后一步为验收。

2.5 外运种植土壤以及回填地表

外运种植土壤时根据种植和场地要求确定所需总量，在挡土墙内侧进行种植土回填，挡土墙后覆土厚度不大于1m，坡度不大于30°，回填种植土后高度略低于挡土墙高度。应选择结构蓬松透气、储水能力好、保存养分能力强的种植土。回填结束后，压实系数应大于0.9，总沉降量不大于3%；填土压实后，对坡面进行整理以保持坡面的基本平顺，无明显坑陷，无突兀岩石，无较大起伏；待施工完毕后，对标高、边坡坡度、压实程度进行检查，合格后方可进行绿化工程实施。

2.6 遭重金属污染的植物修复

矿山开采后对生态最大的污染就是土壤中元素的变化，对植物有益的微量元素减少、重金属增加，因此选择适合在此土壤中存活的重金属耐性植物，考虑到外来物种对本地物种的危害，原则上考虑本地植株。

2.7 种植绿化

种植绿化施工顺序为：测量放线、运输苗木、撒播草籽、栽植黑松、养护和验收。具体操作为：外运种植土工作完成后，在全区撒播草籽，为应对恶劣的地区，宜选择耐贫瘠的植物，例如野牛草。撒播完成后覆盖16-20g/m2、热合或热粘型无纺布[5]，在冰雹等恶劣天气无纺布可防止谷种、营养物质和土壤的散失，在晴天可防止晒蔫，泥土里的水分充足，这样有助于发芽。为使环境协调一致项目区种植树种为黑松和连翘[6]，在渣土续坡顶部种植两排爬山虎。

2.8 水资源的修复

搭建人工湿地生态系统以解决受污染的地表水、地下水，借助微生物使水的活性复苏；如果是水资源匮乏的问题，需要搭建雨水收集系统和蓄水系统来引水。

3 废弃矿山项目实践

3.1 治理区现状

某废弃矿山采空区面积约2.1km2，史上曾多次发生过采空塌陷。该处一共分为4个采坑，根据现场实地情况，将治理区自西向东分为4个治理区，对第4个矿区进行处理，如图2和图3所示。

图2 治理区分布图

图3 4区治理部署

该区岩石种类以花岗质片麻岩为主，经过长时间风化，岩体已松散，稳固性较差，所以场区工程地质条件一般或较差。

3.2 基于矿山的地质修复方案

将4区分成编号为①-⑧的小区块，存在问题：①号区块堆积着大量的渣土；②号和⑦号位置山体破损较为严重；③号地面凹凸不平；④、⑤和⑥号为矿产渣石、渣土覆盖的边坡；⑧号为陡峭山体。

治理区内现有37栋废弃建筑，对该建筑进行拆除，拆除工作应在工程施工前完成，以确保施工的顺利进行。

3.2.1 ②号和⑦号矿区治理方案

首先采用爆破削坡的方式在破损山体立面上开出平台，然后在坡底和平台上修建挡土墙以防止坍塌，之后将地面上的渣土填充在坑挖的地面上，最后进行排污水处理，按照排水系统的设置流程，确定两区的排水沟总长度以及预算工程量。

3.2.2 ⑧号矿区治理方案

使用爆破削坡的方法对该区削平山体，使⑧号矿区的东西贯通，以一自然缓坡相连，坡率允许值为1：0.15~1：0.25，允许单体坡高10-25m。然后清理现场石渣，平整场地，可以用于后续景观的建设。

3.2.3 ①、③-⑥号矿区治理方案

对③、④和⑥号矿区的渣土回收利用进行回填，将地面回填成缓坡或平地，缓坡坡度必须保持15°以下；对⑤号矿区的坡面进行客土喷播清理；对①区渣土做清运处理，使场地变平整。

3.3 基于矿山的生态绿化工程

3.3.1 植被喷射

在①-⑧号矿区坡面危岩清理结束后，对边坡坡面荒芜情况进行改善，自上而下喷射植被混凝土使坡面恢复生机。

3.3.2 外运种植土及种植土回填

渣土回填及挡墙砌筑工作完成后，在全区按照2.0m×2.0m的行距及排距设置种植穴，种植穴尺寸为1.0m×1.0m×1.0m。

3.3.3 种植绿化

按照批准的施工组织设计以及实地所需，只在②和⑦号矿区种植绿化，在挡土墙后种植野牛草、松树、连翘和爬山虎等植被[7]。挡土墙内侧植被由坡底向坡顶依次为连翘、黑松、刺槐，分三排种植。绿化施工部署如图4所示。

图4 绿化施工部署

4 工程质量评估

治理工作结束后，对目前塌陷坑、废弃矿井裸露、废石满山的荒芜等视觉污染有一定改善[8]，生态环境效益提高；消除了地质灾害，治理区中受灾难威胁人民的人身财产安全有了保障，社会效益明显；地质地貌景观得到恢复的同时，使治理区废弃的资源得以综合利用，又增加了种植面积，给当地带来了一定的经济效益[9]。

5 结束语

为解决生态平衡性丧失和植被荒芜的危机，保障人民生活的基本质量，本工程通过对废弃矿山边坡改造、坡面绿色植被喷射、排水系统优化、种植土壤及地表回填、重金属污染及水资源修复等方法进行治理修复，使废弃土地得以综合利用，促进了当地经济增长，并为废弃矿山绿化方法提供了参考。