石材绿色矿山建设的核心内容和主要技术方案研究

杨 霄

(中煤地质集团有限公司，北京 100043)

石材行业是我国建材工业中最主要的产业之一，我国已经发展成为名副其实的世界石材生产大国、消费大国和贸易大国。随着我国石材产业的快速发展，作为产业上游的石材采矿业发展却不平衡。我国石材矿山具有数量多、规模小、分布范围广等特点，部分矿山短期行为较为严重，少数存在粗暴的破坏式和掠夺式开采，既破坏了环境又浪费了资源，严重违背了我国矿业生态文明建设的理念。加之近年来的环保重压致使大量石材矿山面临关停整顿，“一刀切”“全面关停”等现象屡见不鲜，对石材行业和地方经济产生了巨大挫伤。因此，石材矿山亟待转型升级，加快绿色矿山建设，推动矿业绿色发展。

1 石材绿色矿山建设现状

1.1 天然石材资源开发利用现状

目前，在建材工业上常见且利用较多的天然石材主要包括花岗石、大理石、板石和石灰石。除此之外，辉绿岩、玄武岩、闪长岩、角闪岩、蛇纹岩等火成岩也可作为饰面石材进行开发利用。

我国石材矿产资源丰富，分布广泛，在全国各省、市、自治区均分布有石材资源可以被开发利用。根据《中国矿产资源报告(2019年)》，截至2018年底，我国饰面花岗岩已查明资源储量约53.80亿m3，主要分布于福建省、江西省、新疆维吾尔族自治区和山东省等省(区)；饰面大理岩已查明资源储量约17.78亿m3，主要分布于河北省、广西壮族自治区、辽宁省、贵州省和江西省等省(区)[1]。另据统计，截至2018年底，我国饰面用石灰石查明资源储量总计29.65亿m3，饰面用板石查明资源储量总计达到1亿m3，主要分布于江西省、重庆市、广西壮族自治区、福建省和安徽省等省(区)[2]。我国石材品种较为齐全，具有商业名称与专业名称的各类花岗石、大理石、板石品种超过1 800种，其中，花岗石品种超过900种，大理石品种超过800种，板石品种超过100种。

21世纪以来，我国石材产业取得了巨大进步，已经发展成为世界第一大石材生产国、出口国和消费国。据不完全统计，我国各类石材企业超过3万家，石材矿山数量达到8 000家，占全国各类矿山数量的10%以上；我国石材年进出口额合计达到100亿美元以上，年消费额达到6 000亿元以上[3]。石材产业已经成为我国建材行业的支柱产业，在经济建设和社会发展中发挥着十分重要的作用。

1.2 石材绿色矿山建设进展

2011—2014年，原国土资源部先后批复了4批总计661家国家级绿色矿山建设试点单位，石材行业按照有关文件要求和部署，积极组织开展了绿色矿山建设工作，分别有山东省、福建省和江苏省的3家石材矿山被批准列为试点单位，为石材行业绿色矿山建设树立了典型。2017年底，中国石材协会组织起草了《石材行业绿色矿山建设规范》，经过多轮审定和修改，2019年12月形成了《石材行业绿色矿山建设规范(送审稿)》，中国石材行业的绿色矿山建设标准不久后将正式出炉。2019年8月，在全国石材矿山大会上，中国石材协会提出了石材绿色矿山建设的“十化”要求，即矿权设置合理化、矿山开采合法化、资源利用高效化、开采方式科学化、生产工艺先进化、采矿作业清洁化、矿山管理规范化、生产安全标准化、矿区社会和谐化和矿区环保生态化。截至2020年底，全国共有1 254家国家级绿色矿山，其中，河北省承德市、江苏省赣榆县、福建省建宁县、湖南省溆浦县和甘肃省两当县的5家大理石、花岗石石材矿山成功入选国家绿色矿山名录。

在中央生态文明建设方针的指引下，石材行业正在积极践行新发展理念，在矿山环境保护、资源综合利用、先进适用技术及装备研发推广、机械化锯切开采工艺技术等方面做了大量工作，石材绿色矿山建设逐渐步入正轨。

1.3 石材绿色矿山建设存在的问题

石材行业与其他行业的绿色矿山建设工作差距较大，已入库的国家级石材绿色矿山数量仅占全国绿色矿山的0.4%，占全国石材矿山总数量不足0.1%，这与我国石材矿山的庞大数量相比明显过少，也从侧面反映了我国石材绿色矿山建设现状和整体水平。由此可见，石材行业绿色矿山建设任重而道远。

目前，石材绿色矿山建设面临的主要问题包括以下几方面。①对绿色矿山建设的核心内容和基本要求认知不够。由于对绿色矿山建设要求理解不够、标准把握不准、内容掌握不全，部分矿山片面认为绿色矿山就是高成本矿山、绿化矿山，忽略了对技术工艺设备的升级改造，忽略了提高资源利用水平，减少对环境扰动的源头管控。②石材矿山绿色开采工艺技术水平亟待提升。石材绿色开采工艺技术以及与之配套的先进机械化开采设备是建设现代化石材矿山的必要条件，由于我国石材矿山数量多、规模小、基础差，大部分矿山还未采用先进的采矿工艺技术和设备，与国际先进水平存在较大差距。③石材矿山资源综合利用渠道单一，开发利用率较低。石材矿山在开采和切割加工过程中，大量废石渣、边角料和石粉被当作废料抛弃，不仅造成资源浪费，而且占压土地、污染环境。④石材矿山信息化管理水平较低。我国大多数石材矿山仅仅建立了采区视频影像监控，在资源储量信息数字化、地质采矿三维建模、三维可视化管控、矿山地质环境与地质灾害在线监控和预警、安全生产信息化管理等方面还没有进行有关建设。

2 石材绿色矿山建设核心内容

石材矿山开采与其他矿种开采存在着本质的差别，具有以下几个不同的特点：一是石材矿山以采出大块荒料为目的，要求矿产品具有较好的完整性和几何形状，通常采用劈裂法或切割法开采，然后通过切割、打磨等工序制造产品，而其他矿种以采出有益的矿物为目的，普遍采用破碎法开采，然后通过选矿工艺提取所需要的矿物元素；二是劈裂、切割是石材开采的主要技术手段，除吊装运输外，劈裂、切割工艺水平和技术装备是衡量石材矿山开采现代化程度的主要方面；三是石材矿山的边坡角和工作坡面角陡，一般均为90°，地质环境修复治理难度大；四是石材矿山采出的荒料仅占采矿量的一小部分，而其余废石渣却占大部分，综合利用是石材综合开发利用的重要方面；五是矿山开采机大部分是石材开采的专用设备，是其他矿种的开采设备所不能代替的。因此，应针对石材矿山的自身特点，进一步明确石材绿色矿山建设的核心内容和要求[4]，实施科学合理的技术方案。

2.1 矿区环境生态化

矿区环境应从矿容矿貌和矿区绿化两方面加强建设。矿区总体布置应符合国土空间规划，尽可能兼顾周边相邻企业、社区村落等位置关系进行合理布置。矿区应按照生产区、管理区、生活区和生态区等功能进行分区，并拟定对应的管理制度与操作规范，实现各区合理布局、运行有序、管理规范。矿山开采工作面、荒料堆场、排土场等部位干净整洁、规范美观。矿区应配齐生产配套设施，健全生活配套设施。矿山设备、物资和材料应定置化规范管理。矿区内应设置各类操作指示牌、道路指引等实现布局清晰化。矿区道路和建筑物应及时维护、清洁。加强矿区绿化，建立绿化保障机制，与周边自然环境和景观相协调，绿化植物搭配合理，矿区绿化覆盖率应达到100%；对排土场进行治理、复垦和绿化，在矿区专用道路两侧因地制宜地设置隔离绿化带。

2.2 开发方式科学化

石材矿产利用的是矿石几何形状和矿石完整性，主要使用物理方式对矿石进行分离、切割、打磨和抛光，最终生产出各种石材产品。因此，在资源开发的方式上，石材矿山应选择资源节约型、环境友好型的开发方式，因地制宜选择合理的开采方式和方法，贯彻“边开采、边治理、边恢复”的原则。矿山开采遵循采剥并举、剥离先行的原则，宜采用自上而下、台阶式开采方式。开采方法宜采用机械化锯切开采工艺，最大限度地提高荒料率，均衡有序地推进采场工作面。矿山最终边坡角应满足安全生产稳定要求，最终边坡上应留有安全平台和清扫平台。矿山运输车辆应保持清洁，荒料应用水冲洗干净出场，碎石、废渣应运至排土场存放或综合利用。

2.3 综合利用高效化

石材矿山在开采荒料的同时，会产生固体和半流体或泥浆状废弃物。固体废弃物包括矿山建设和开采过程中剥离的表土和碎石、矿山开采过程中产生的废石渣、边角料以及存在缺陷的废弃石料等。半流体废弃物主要为荒料锯切开采和加工过程中作为冷却剂的水和石粉的锯泥混合物。据统计，我国天然石材的开采平均利用率仅为35%左右，其余大部分资源变成了废石渣，除此之外，石材加工时又会产生20%～30%的废料，包括边角料和废石粉等[5]。因此，有效处理和利用这些固体和泥浆状废弃物是石材矿山绿色矿山建设的一个重要方面，石材矿山资源综合利用应按照减量化、再利用、资源化的原则，综合开发利用小规格石料、边角料、碎石、石渣、石泥、表土和渣土等固体废弃物，提高资源综合利用率，节约资源，使综合利用率达到90%以上。

2.4 节能减排标准化

石材矿山要建立生产全过程能耗核算体系，采取节能减排措施，控制并减少单位产品能耗、物耗和水耗，“三废”排放符合环保要求。石材开采形成的污染主要包括生产粉尘、道路运输粉尘、生产废水、矿山废渣和噪音污染，这些污染实际上为物理污染，不会产生有害有毒的化学物质，处理方式也相对简单。生产污水经过污水处理后，90%以上的循环利用；废渣和锯泥综合再利用，资源综合利用率可达到90%以上；粉尘和噪音通过必要的防止措施，减小排放。通过科学合理的规划和投入，石材矿山完全可以降低对周边生态的扰动，实现污染的“零排放”。

2.5 管理信息数字化

数字化矿山是将信息技术、网络技术、智能技术、大数据、物联网等现代技术，应用于各个生产环节与管理和决策之中，提升矿山整体信息化水平，实现企业经营、生产决策、安全生产管理和设备控制的信息化。数字化矿山建设不仅可以提高工作效率和资源利用率，其本身也是创建绿色矿山的一部分。在积极开展科技创新、加大技术改造力度的同时，应加强数字化矿山建设，实现矿山企业生产、经营和管理的信息化。石材矿山的数字化矿山建设相对其他矿山比较落后，大部分矿山仅建立了基本的生产监控系统。除生产监控系统之外，还应建立数字化资源储量模型、安全和环境监测监控系统、生产调度系统、安全生产管理系统及其他综合管理系统等，积极推进矿山机械化换人、自动化减人，实现矿山开采机械化、自动化和智能化。

2.6 矿区社区和谐化

和谐发展是绿色矿山建设的主题之一，包括矿山内部以及与地方关系的和谐。首先，矿山要加强企业管理，建立健全各项规章制度，依法纳税，积极履行企业相关义务；其次，矿山要注重企业文化建设，关心企业员工的发展与健康，重视员工吃、住等条件的改善，并进一步丰富企业员工的体育文化生活，提高员工满意度，建立起企业长远发展战略与员工个人价值和谐发展的机制；最后，在处理好环境保护、污染处理的同时，矿山要做好相关内容的公示工作，且进一步支持所在地区乡镇、村庄的集体经济、教育、慈善等工作，建立起与所在地区的政府、群众代表的沟通协调机制，及时协调处理各种纠纷矛盾，实现地企和谐发展。

3 石材绿色矿山建设主要技术方案

3.1 石材绿色开采技术及其设备

在严格按照开发利用方案和初步设计要求开采，做好中长期开采规划和短期开采计划的同时，应重点从绿色开采技术方法及其设备和提高开采荒料率等方面着手使资源开发方式更加科学化。

3.1.1 石材矿山绿色开采技术方法及其设备

石材荒料的开采方法主要有人工劈裂法、液压劈裂法、黑火药爆裂法、金属燃烧剂爆裂法、静态膨胀剂法、机械锯切法、火焰切割法和高压水射流切割法以及上述几种方法不同组合的联合开采法。由于人工劈裂法、爆裂法和火焰切割法等方法存在工作效率低、环境污染大、开采效果差等缺点，静态膨胀剂法存在综合成本高、外界环境影响敏感等不足之处，这些方法已经逐步被淘汰或摒弃。高压水切割法存在设备制造精度高、能耗大等应用障碍，在实际生产中还未推广使用。

目前，随着我国技术装备水平的不断提高和各种机械切割设备的运用，石材矿山已经进入了全锯切机械化开采时代[6]。选择先进的开采工艺技术及其设备可以保证荒料开采质量，可以有效提高矿山开采荒料率和二次加工板材出材率，减少废石渣、边角料的产生，最大限度利用石材矿产资源。机械锯切开采工艺具有高效、低耗、安全、环保、节能、人工成本低等优点，达到了绿色开采的目的。目前，常见的锯切组合开采方法主要有臂式锯与串珠锯组合高台阶开采、圆盘锯与串珠锯组合低台阶开采、圆盘锯切割与人工劈裂组合低台阶开采、串珠锯与台架式或车载式凿岩机高台阶开采等。

1) 臂式锯与串珠锯组合高台阶全锯切开采。臂式锯是在可旋转90°的链臂外缘安装旋转链或金刚石环带，通过链(带)上装配的截齿或镶嵌金刚石合金体直接切削岩石，可以进行水平和垂直切割；串珠锯是将金刚石串珠绳装入贯通的钻孔内，利用由电机驱动的金刚石串珠循环转动直接锯切石材，可实现垂直和水平等任意角度的切割。臂式锯与串珠锯是两种互补和相辅相成的开采设备，使用臂式锯可大大提高穿引串珠绳交汇孔的成功率，从而提高锯切效率[7]。该方法主要用于大理石、石灰石、石灰华及蛇纹岩等大理石类石材矿山的开采，国内在甘肃金润玉公司大理石矿、江西永丰雅高公司大理石矿等矿山均采用这种方法。该方法在山坡型露天矿开采中通常采用高台阶开采方案，开采台阶高度一般为6～9 m，长条块石长度为6～12 m，长条块石厚度1.6～2.0 m，开采工艺流程为长条块石分离锯切-翻倒-划线-分解-整形-验收-清渣。大理石开采中串珠绳的切割效率为6～15 m2/h，工作寿命为25～55 m2/m，花岗岩开采中串珠绳的切割效率为3～10 m2/h，工作寿命为8～20 m2/m。该方法的优点是机械化程度高，开采效率高，对矿山环境破坏的可控性强；缺点是设备比较复杂，对操作人员的要求较高，不能切割花岗石等硬质石材。

2) 圆盘锯与串珠锯组合低台阶全锯切开采。圆盘锯是目前生产效率最高，开采成本较低的石材开采技术[8]。通过在矿体表面铺设轨道，利用主电机带动金刚石圆盘锯片高速旋转，变频调整切割速度，轨道牵引自动给进锯切矿体。但是，圆盘锯只能进行垂直方向切割，必须和串珠锯等其他水平向切割方法联合使用。国内在四川江油金时达公司大理石矿、河北易县昆仑花岗石矿等矿山均采用这种方法。该方法工作线长度要求40 m以上，矿体宽度20 m以上，平行于工作线方向的垂直切深面一般是荒料主切面，多条平行切缝的间距是荒料的厚度，每层开采台阶的高度(切深)一般为1.3～2.0 m，并通过2～3次分级锯切达到分台阶高度，其中，一级锯片直径一般为1.6～2.6 m，中间级锯片直径一般为2.2～3.6 m，终级锯片直径一般为3.6～4.8 m，开采工艺流程为圆盘锯单向或双向垂直锯切-串珠锯水平面锯切分离-垂直端面劈裂分离-荒料离台-荒料验收-运输-清渣。该方法不受石材性质、裂隙等条件的限制，切割速度快，切割面平整，减少了二次加工废料，生产效率明显提高，日产量为75 m3左右，而且二次加工板材出材率提高5%以上，从而降低了开采成本，具有高效、安全、环保、成材率高等优点，几乎适用于所有类型石材矿山；缺点是开采大规格荒料比较困难，开采平台面积要求较大，对矿体的完整性程度要求较高，需要配套水平钻、潜孔钻等钻孔设备。

3) 圆盘锯切割与人工劈裂组合低台阶开采。人工劈裂是根据岩石节理走向，用人工和钢钎凿眼，然后在凿眼中放入钢楔，通过多个钢楔作用于一线，逐步将矿体从岩石中分离出来的方法。采用将圆盘锯垂直切割与人工劈裂结合，能够充分发挥各自的技术优势，实现石材高效、经济的开采，福建建宁富强公司花岗石矿就是采用这种方法。该方法开采工艺流程为圆盘锯单向或双向垂直锯切-人工水平劈裂分离-人工垂直端面劈裂分离-荒料离台-荒料验收-运输-清渣。该方法一直是石材开采中最常用的开采方法，具有设备和工艺简单、施工效率高等优点；但是这种方法是一种半机械式开采方法，作业人员多，劳动强度大，存在不能控制水平分离面平整度的缺陷。

4) 串珠锯与台架式或车载式凿岩机组合高台阶开采。该方法使用台架式或车载式凿岩机代替手持凿岩机钻凿排孔，结合导爆索控制爆破，是替代火焰切割开采花岗石的较先进开采方法，主要适合花岗石矿山高台阶开采。该方法利用串珠锯对具有三个自由面的分离体垂直端面切割分离，然后使用凿岩机在另一个垂直立面和水平底面上钻凿排孔，使用导爆索双面控制爆破，将分离体从矿体上分离。单头凿岩机钻凿中硬度花岗石速度约0.4 m/min，是人工凿岩效率的2～3倍，因此该方法的优点是开采效率高，开采荒料的质量好；缺点是开采技术难度较高，需要使用火工品，安全管理要求较高。

石材矿山开采技术在一定时间内仍将继续以机械切割为主，随着国产开采设备研发和制造实力的进一步增强，多功能凿岩机、液压劈裂机、臂式锯、金刚石串珠锯、圆盘锯以及配套的原材料和工具得到不断完善、改进和提高，将会成为未来一定时间内石材矿山开采技术和设备的主流。针对具体矿山，应结合矿山建设条件和生产规模，根据不同的矿山类型、矿体特征、石材性质、地形地貌条件等客观因素综合确定科学合理的开采工艺方案，选择合适实用的开采设备，真正实现绿色开采。

3.1.2 提高开采荒料率的技术措施

因地制宜选择科学合理的资源开发方式和开采方式的主要目的之一就是要尽可能提高综合荒料率，最大限度利用石材矿产资源。为此，应重点采取以下几方面的措施来提高荒料率。

1) 查明地质情况，提高开采荒料率。天然石材由于受地质因素的影响，会产生不同程度的节理和裂隙等构造，对石材荒料的完整性造成了极大影响，也是影响荒料率的主要因素。在荒料开采的同时，应加强生产勘探工作，查明矿体地质特征，做好节理裂隙的统计素描，这是提高石材开采质量和荒料率的基础和关键。

2) 选择合理的开采方法，提高开采荒料率。基于技术、经济及管理等因素综合考虑，建议优先采用适合具体矿山实际的机械化锯切开采方法，选择不同开采工艺和设备的组合，减少开采废石和二次加工废料的产生，从而提高综合荒料率。

3) 选择合适的荒料规格尺寸，提高开采荒料率。荒料规格的选择非常重要，应根据矿体特征、加工要求和经济效益等方面综合考虑，合理选用规格尺寸，减少开采废石和加工边角料的产生，提高开采荒料率和加工出材率。

4) 加强技术管理工作，提高开采荒料率。矿山在生产过程中，应建立健全各项规章制度，增加提高采矿效率、质量的科研投入，有针对性地进行技术改进，从而提高矿山荒料率等各项技术、经济指标。

3.2 石材矿山资源综合利用方案

3.2.1 废石渣的综合利用

废石渣的综合利用率是考核石材矿山是否绿色达标的重要指标，要求产生的固体废弃物应达到100%的处置率。 目前对这些废石渣的处置和利用方法有以下几种。 ①生产砂石骨料。 一般说来，石材矿中结晶相对较细的花岗岩、大理岩和玄武岩等都适用于作为骨料，一些飞机场跑道的混凝土还专门要求用玄武岩作为骨料。花岗岩加工制成砂石骨料可充分用于建筑、桥梁、公路等行业，具备硬度强、耐腐蚀，分布广泛、资源充足的优势。生产砂石骨料是目前石材矿山固体废渣主要的综合利用出路之一。②生产有用矿物和工业原料。大理石废料主要成分是碳酸钙，可用于生产各种目数的碳酸钙粉，是造纸、化工等行业的重要原料[9]；花岗石废料利用磁选-浮选法去除杂质，实现长石和石英的分离，可以获得高品质长石和石英[10]；花岗石废渣可用于生产发泡陶瓷和透水砖，是装配式建筑的首选材料，也是构建海绵城市的环保新产品。 ③作为矿山基础建设用石。石材矿山废石可以作为垒砌堆场、路基、挡土墙、拦水坝等基础石料石，可消化一定数量废弃石料。

3.2.2 边角料和碎料的综合利用

矿山开采产生的小料、碎料以及边角料也是石材矿山资源综合利用的一个重要方面。边角料和碎料可以制作石材马赛克产品，加工路缘石、铺路石和建筑用石，用于筑坝、筑路、挡土墙石，制作小工艺品和摆件等多种用途。

3.2.3 锯泥石粉的综合利用

锯泥是石材开采加工过程中锯解产生的石粉与水的混合物，这种混合物通过包含添加了絮凝剂的沉淀塔的污水处理系统，在压滤机的作用下达到泥水分离，净化后的水可再投入生产，石粉则可以综合利用。目前，石材矿山锯泥石粉主要用于加工石粉蒸压加气混凝土砌块。石粉蒸压加气混凝土砌块是以石材行业石粉、废渣为硅质材料，经制浆后配以适量的生石灰和水泥钙质材料，搅拌浇注成型，由发气剂铝粉在料浆中发气，在一定的温度下水热合成的轻质、独立封闭多孔结构的新型建筑节能材料。此外，锯泥石粉还可以生产仿石涂料、人造石材，作为混凝土填料，制备微晶玻璃、陶瓷、皮革酸和其他复合材料，用作助燃剂、脱硫剂、土壤改良剂等。

3.2.4 表土和渣土的综合利用

利用堆存的剥离表土和筛分后的渣土进行环境治理、土地复垦、生态修复。剥离的表土用于复垦可有效保护地表熟土资源不流失、不浪费，减少复垦造地时外调土产生的额外资金投入。

3.3 石材矿山生态修复治理技术

在石材矿山中，生态修复治理主要集中在边坡、排土场和矿区道路等部位，应遵循“边开采、边治理，宜耕则耕、宜建则建、宜林则林”的原则。其中，采场边坡是石材矿山生态修复治理的重点和难点。

由于绝大多数石材矿山以露天自上而下台阶式开采为主，工作面较大，往往形成规模较大的露天采场，绿色植被严重破坏，致使大面积基岩裸露。在开采过程中，经机械切割后，基岩形成了光滑的岩壁和边坡，分台阶倾角多数近直立，植被种子及有机质难以在岩壁上附着。此外，采场边坡土壤资源和水资源匮乏，透水性较好，有机含量低。因此，在石材矿山生态治理修复中，存在基质稀缺、自然环境恶劣、施工难度大和植物攀爬难度大等难点。针对矿山高陡边坡及采场地质环境修复，目前主要采用挂网喷播法、种植槽法、阶梯法和上爬下挂立体绿化法等。

1) 挂网喷播法。该方法是将植生材料采用喷射机械施工而成的一种新型护坡形式。该技术在岩体上预埋锚钉和锚杆，然后铺设镀锌铁丝或塑料网，根据边坡角度、岩石性质和绿化要求等确定水泥、土、腐植质、保水剂及混合植绿种子按一定比例组成的植被基材原料，经搅拌后由常规喷锚设备喷射到岩石坡面，形成一定厚度的植被混凝土，从而起到恢复生态环境的作用。该方法技术要点为坡面清处理、配制混合基质、挂网、喷混合材料、养护管理。其中，混合基质的成分、配比、喷射厚度等是重要的技术指标，应结合地区气候条件、植物种类等因素确定。该方法可用于土质和岩质边坡，一般要求边坡稳定性需较好，优点是施工机械化程度高、效率高、护坡整体稳定性好，缺点是对坡面平整度要求高，植物选型多以草本为主，不适合大规格乔灌木，后期养护需求高。

2) 种植槽法。在岩石边坡坡面按设计间距打入工程锚杆，并以坡面外端预留的锚杆为载体，利用锚杆和钢筋混凝土梁板构筑种植槽，在槽内回填土壤，并栽植乔、灌、藤类植物，通过一段时间的生长后用以遮蔽坡面的一种技术[11]。该技术要点主要是搭设脚手架、锚杆成孔制作、钢筋混凝土梁板槽浇筑、槽内装填种植土、种植乔灌木及爬藤类植物绿化、养护。其中，种植槽结构、基质配比等是重要的技术指标，需结合边坡稳定性、植被选型等确定。该方法多用于高陡岩质边坡治理，要求边坡稳定性较好，优点是施工机械化程度高，效率高，苗木成活率高，植物选型丰富，可根据坡面特征合理布置，缺点是施工难度较大，风险较高，人工痕迹明显。

3) 阶梯法。该方法是目前应用最为普遍和成熟的边坡复绿方式[12]。石材矿山采用自上而下的台阶式开采，会形成1.0～1.4 m高的分台阶和10～14 m高的台阶，在阶梯式平台内侧和外侧砌筑种植槽，并填加客土、肥料，种植乔木、灌木、草本和藤本植物以达到复绿效果。该技术施工工序一般为坡面排险、台阶围墙防护或坡底续坡、覆土栽植、养护，其中台阶宽度、高度以及续坡的坡角是重要的技术指标。该方法可用于台阶式开采矿山的土质和岩质边坡，要求边坡稳定性较好，优点是机械化程度高，效率高，植物选型丰富，成活率高，缺点是受场地大小限制，存在施工风险。

4) 上爬下挂立体绿化。高陡边坡复绿的主体植物是爬藤植物，可充分利用开采平台的空间，采取上爬下挂的立体绿化模式[13]。该方法是在某一级平台上分别种植上爬植物以及下挂植物，上爬植物种植在平台内侧，便于向上一级壁面攀爬，下挂植物种子在平台外侧，便于向下一级壁面垂吊，在光滑岩壁需要增设金属网或金属线等以辅助植物攀爬。该方法适用于台阶式开采矿山的高陡岩质边坡，其中，种植槽采用浆砌块石，充分利用废石料，既可以降低工程造价，又能实现废弃物的资源化利用，缺点是工程量较大，人工痕迹明显。

此外，生态袋法、孔穴法、飘台法、石笼挂壁法等方法也可适合坡度大于70°的高陡边坡生态治理和复绿。

3.4 石材矿山数字化建设方案

根据石材矿山生产管理实际，数字化矿山建设的总体思路是利用卫星航拍数据快速构建露天矿区三维场景，结合小型无人机航拍技术获取矿区精细场景高分辨率航拍数据，为数字矿山管理平台、矿山精细场景构建提供数据基础。借助Surpac软件和3DMine软件等现有三维矿业软件，实现从矿床地质建模、不同品级荒料分布、储量计算、开拓运输系统设计、采剥进度计划的可视化、数字化与智能化。建立矿区智能监控、模拟仿真和安全生产综合调度系统，作为矿山生产的日常生产综合管理平台，实现生产过程可视化、监控调度实时化、生产信息透明化的先进生产指挥管理能力。

针对石材矿山的开采工艺特点和现状，建设由矿山数据中心、三维地质-采矿软件平台、三维可视化管控平台、生产管理执行系统平台和安全生产信息平台组成的“一个中心”和“四个平台”组成的数字化矿山综合系统。

1) 矿山数据中心。 石材数字化矿山数据信息管理包含数据采集、数据中心和数据应用三个基本流程(图1)。其中，数据采集层主要采集地测采数据、机车人定位数据、视频影像数据、产品质量数据、安全生产与环保监测数据和设备配件数据，这些数据存储于不同数据库中，并通过服务器数据中心交换、流转，实现数据共享。 通过这些数据的分析应用，可以实现地质资源管理、生产管理、质量控制管理、三维可视化管控以及设备与安全管理，进而对石材矿山勘查、开采、销售等全流程进行数字化、信息化管理。

图1 石材矿山数据信息管理结构Fig.1 Data information management structure of stone mine

2) 三维地质-采矿软件平台。通过建立地质勘查工程数据库，创建矿区地表模型、开拓系统模型、地层/岩体模型、矿体模型、构造模型、矿石品级模型或其他类型模型。在此基础上进行地质资源储量估算和动态管理、地质数据统计、露天境界优化、露天采场设计、生产计划编制和工程出图。

3) 三维可视化管控平台。利用遥感图像、数字高程模型以及钻孔、锯切、移位、吊装、运输和清渣等方面的设备模型，建立矿山及周边的地形与影像、采矿作业的三维虚拟仿真。通过接入视频监控数据，边坡、粉尘、噪声在线监测监控数据，机械、车辆、人员定位跟踪和调度等数据，实现矿山生产三维可视化管控。

4) 生产管理执行系统平台。主要实现矿权管理、资源储量管理、设备管理和生产计划与执行管理，自动形成调度台账、生产数据看板、荒料质量等图表资料，便于管理者随时监控生产执行情况。

5) 安全生产信息平台。包含应急预案管理、风险分级管控和隐患排查等多个功能。风险分级管控包含危险源管理、风险点辨识、风险分级管控、风险台账、风险公示等；隐患排查包含隐患排查清单、隐患上报、隐患复查、隐患台账、任务分配、消息推送、风险监控和预警等。

4 结 语

石材绿色矿山建设的内容和评价指标繁杂，涉及的具体内容非常广泛，是一项庞杂的系统工程，本文仅针对石材矿山绿色矿山建设的核心内容和主要技术方案进行了分析和讨论。针对具体矿山，需要因地制宜，根据矿山实际和开发利用现状，编制切实可行的实施方案指导绿色矿山建设。此外，绿色矿山建设是一个按照标准规范和评价指标查漏补缺的过程，需要矿山企业把绿色矿山建设作为日常性工作，与矿山管理有机融合起来，不断发现问题并制定计划、措施和方案，并进行持续改进。