关停矿山生态修复技术探讨——以济南市章丘区为例

魏海东，卢茜茜

（1.山东省地质测绘院，山东 济南 250002；2.山东省水工环地质工程有限公司，山东 济南 250013）

章丘矿产资源赋存丰富，包含多种优势矿种，以往矿权分布较多，由于历史性矿产材料开采形成了多处大小不等的采坑和高陡的不稳定边坡，致使原始地形地貌、生态地质环境遭到较严重破坏，存在一定的安全隐患，造成了水土流失及严重的视觉污染。我院在省内外开展了较多的破损山体修复治理工作，取得了较好的效果。本文以济南市章丘区关停矿山为例，探讨一下当地适宜的生态修复技术。

1 概况

1.1 关停矿山现状

章丘区露天开采关停矿山数量多、分布范围广，破损面积大，据统计，2013年以来，章丘区委、区政府为贯彻落实“山水林田湖草是一个生命共同体”和“绿水青山就是金山银山”的发展理念，先后关停石料厂54处，涉及9个镇街，面积达61.2km2，其中“三区两线”范围内的就有12家石料厂。石料厂均为露天开采，形成的裸岩陡壁相对高差较大，边坡总体坡度多在60°～80°之间，多为直线或折线型，局部地段直立甚至反倾。

伴随着高陡开采立面的产生，在石料厂底部形成了低洼的采坑、废弃的工业广场、散乱堆积的渣石堆及毁坏的植被等，压占了一定的土地资源，与周边自然环境存在明显反差，严重破坏了章丘区的整体形象。

1.2 自然条件及地质概况

章丘区属暖温带半湿润大陆性季风气候区，四季分明，雨热同季。关停矿山的立面均为岩质边坡，其中北部关停矿山岩性以火山碎屑岩为主，岩石裂隙发育、破碎严重；南部关停矿山岩性以石灰岩为主，以层状产出，整体较完整，节理发育处存在危岩体。矿区内地表土层较薄，受人工扰动影响较大，使其附着力降低，在部分地段形成水土流失。山体原生植物以侧柏、刺槐为主，伴有野生的酸枣、荆条、胡枝子等灌木。

1.3 关停矿山存在的问题

随着生态文明建设的实施，以往城市及近郊的关停矿山，均已结合地产开发、生态旅游等方式，进行了生态修复、实现资源化利用；而处在“三区两线”可视范围、农村及偏远山区的关停矿山尚未得到有效修复，其存在的矿山地质环境问题主要表现为：崩塌地质灾害隐患、地形地貌景观破坏、生态环境破坏和视觉污染等。

（1）崩塌地质灾害隐患：因开采形成的高陡立面主要岩性为石灰岩，其岩石水平层理和垂向节理裂隙发育较深，风化程度较严重。由于人工采石破坏了地层原有的应力结构和坡面形态，造成边坡存在不稳定的危岩体。在长期风化及雨水冲刷的作用下表面破碎的岩石随时可能崩塌或滑落，具有一定的安全隐患。

（2）地形地貌景观破坏：关停矿山内原始地形地貌因前期采石活动已经受到严重破坏，形成了大面积的基岩裸露、高陡的开采立面、破碎的危岩体、废弃的采坑、毁坏的植被等，与周边原生的自然环境及不协调。

（3）生态环境破坏：采矿时会破坏大量的土地，清除表土亦毁坏地表原有的树木、草皮等地面附着物，对生态环境产生了巨大破坏，导致山体裸露、土石松散，蓄水保土和地表抗阻能力大大降低，容易形成矿山荒漠化，加速水土流失。同时，开采立面底部及采坑内的渣石堆结构松散，遇到大风天气，易造成粉尘污染，危害周边生态地质环境，对城镇经济社会可持续发展已构成威胁。

（4）视觉污染：关停矿山存在大面积的基岩裸露，高陡的开采立面、破碎强烈的危岩体、废弃的采坑、毁坏的植被等，宛如一道伤疤，严重破坏了当地生态坏境，存在严重的视觉污染。

2 生态修复原则

根据章丘区自然环境与社会经济发展情况，按照经济可行、技术科学合理、综合效益最佳和便于操作的要求，结合关停矿山实际特征，体现以下原则：

（1）安全原则。在设计修复方案时，要充分考虑关停矿山稳定性程度，首先做好对危岩体的清除或加固，消除地质灾害隐患，而后进行复绿，确保各项修复工程能够安全施工。

（2）坚持“预防为主、全面规划、综合治理、因地制宜”的原则。设计修复方案要根据每个开采面的位置、破损程度、开采面高度和地质环境条件等实际形态特征，因地制宜，对关停矿山进行全面规划，使其与周边环境相融合，做到安全美观。

（3）采取“标本兼治，绿色设计和绿色施工，保护和美化环境”的原则。在设计修复方案开展施工的过程中，要注重节能环保、减少对周边环境的破坏，注重复绿效果与周边地形地貌、植被等一致，达到修复和美化环境的目的；同时建立防护措施，预防私挖乱采。

（4）采取“技术可行、经济合理”原则。根据矿山地质环境现状，尽量减少大面积改造，做好渣土、山石的平衡调运，降低工程投入。

3 生态修复技术探讨

根据关停矿山现状及存在的问题，借鉴以往矿山修复的成功经验，按照因地制宜的原则，针对每座关停矿山的不同特点，研究确定不同的治理方法，使修复治理与社会效益、环境效益及经济效益密切结合，达到消除安全隐患，改善矿山生态地质环境的目的。具体的修复方式主要有土地整治同步治理、建设项目同步治理和工程绿化综合治理等。

3.1 土地整治同步治理

对遗留的破损面高差较小、废弃的工业广场面积较大、周边存在未利用地等符合土地复垦整理条件的关停矿山，结合土地开发整理项目实施同步治理，进行整理造地开发利用。如章丘市官庄闫家峪村石料厂二采区、文祖街道办事处南部区域部分关停矿山即采取了该治理方法，在治理关停矿山的同时，可盘活土地资源，增加土地指标，达到生态修复与经济效益的双赢。

3.2 建设项目捆绑治理

对开发建设项目临近的关停矿山，可与项目建设捆绑治理，统一规划，同时施工，实现效益和环境的双赢。这类治理方式主要针对面积较小，周边存在建设项目且毫无保留价值的废弃山体，通过市场化运作，将其整治为建设用地，治理资金由建设方承担，可节约政府投资。采用这种修复方式的关停矿山有章丘市曹范振兴石料厂南区，该处残留的破损山体与山东世纪鑫峰建筑科技有限公司的建设项目捆绑实施，既治理了破损山体、消除了安全隐患，又美化了周边环境、给建设项目提供了场地，便于综合利用。

3.3 工程绿化综合治理

对适宜修复绿化的关停矿山，进行工程绿化综合治理，采用平立面结合的方式，因地制宜的选取坡面排险、回填续坡、削坡造台、平台绿化、鱼鳞坑、挂网喷播、截排水工程及种植绿化等方法。

在关停矿山生态修复治理方法选取时，要根据开采立面的高差、底部可利用腹地的宽度、立面是否存在平台以及投资概算等要素进行综合选取。根据以往治理案例的总结分析，治理方法的选择要在经济合理的基础上本着效益优先的原则，优先顺序依次为回填续坡、平台绿化、削坡造台、鱼鳞坑、挂网喷播。

（1）坡面排险：开采立面不可避免的存在裂隙、浮石及危石甚至局部反倾等，生态修复的首要任务便是采取人工和机械相结合的方式将开采面上存在的浮石、危石等予以排除，排险的危石可就近用于底部的回填续坡（图1）。

图1 上部排险与底部续坡相结合

（2）回填续坡：主要针对治理资金充裕、周边有渣土源、下部存在足够可利用腹地的破损立面，通过外侧砌筑挡土墙，内部回填渣土、种植土进行山体修复，然后栽植苗木，最大限度的修复破损山体，要求最大续坡角度不超过30°，渣土压实系数不小于0.9。

（3）平台绿化：对存在台阶或可整理出小平台的关停矿山，在平台外侧砌筑挡土墙其内回填渣土和种植土进行小规模地续坡绿化。该方法常与回填续坡结合使用，可最大限度的利用现有平台，提升立面修复效果，节约治理资金。

（4）削坡造台：针对立面高陡，底部腹地有限，且政策允许削坡的关停矿山，可在立面上部通过机械或爆破等方式营造1～3级平台进行绿化修复，要求各平台高差不超过15m，平台宽度不小于4m，削坡控制坡度不大于70°。削坡产生的石方可直接在立面底部堆积，形成小范围续坡，以节约物料（图2）。但因该方法多由专业爆破队伍开展、施工监管难度大、且在章丘区政策倾向较弱，目前利用率相对较低。

图2 削坡造台与续坡相结合治理

（5）鱼鳞坑：对于立面不同高度上存在的不连续小平台，可根据平台地形，灵活布置鱼鳞坑，力求自然。修建的鱼鳞坑容积尽量大，便于承载更多的基质，为绿化植株提供充足的养分。砌坑采用的石材以本山体石块为宜，砌筑砂浆采用M7.5水泥砂浆。鱼鳞坑为点缀性的修复方式，根据实际情况进行取舍，多结合续坡等方式进行。

鱼鳞坑内的植物配置模式可根据鱼鳞坑的大小进行灵活选择：若鱼鳞坑的宽度＞50cm，可采用“上爬下挂中间挡”的植物配置模式；若鱼鳞坑的宽度＜50cm，则可结合景观设计方法，选择合适的攀援性植物、垂吊型植物或灌木。

（6）挂网喷播：针对立面坡度≤70°、底部可利用空间有限和不具备削坡条件的立面，可运用团粒喷播植被恢复技术对坡率满足施工要求的边坡进行喷播复绿，快速恢复山体植被，保持水土，恢复良好的生态环境。喷播前首先清除表面松散块石及杂物，然后采用镀锌铁丝网固网，固网工序完成后，即可将搅拌配合好的底层基质和种子层基质分两次用喷播机喷射至坡面和铁丝网上，最终喷射基质平均厚度为5cm～8cm。

挂网喷播多应用在“三区两线”可视范围内、修复规格要求高的关停矿山，但该方法工程造价高、后期养护成本高，要根据实际情况和建设单位需求进行适当选择。另外，该方法因地层岩性的不同治理效果存在差异，章丘区北部以火山碎屑岩为主的关停矿山，岩石破碎、裂隙发育，且基岩风化后可为植被生长提供养分，技术上比较适宜挂网喷播；南部以石灰岩为主的关停矿山，应用此方法时应重点选择岩石裂隙发育及薄层状的地段，并在下部结合续坡达到最佳的修复效果。

目前应用比较成功的案例有章丘市文祖镇三德范文霄石料厂矿山复绿，通过上部挂网喷播，底部利用排险清理的渣石续坡，多措并举，打造立体化修复效果（图3）。

图3 挂网喷播与续坡相结合治理效果

（7）截排水工程：为避免雨水冲刷修复面，确保修复效果，要因地制宜的设计截排水沟。若修复面上游存在较大汇水区域，须在坡顶设计截排水沟，截排水沟的横断面尺寸要根据所控制山坡集雨汇流面积的地表径流量进行计算确定；若关停矿山修复面上部不存在汇水面或汇水面面积较小，则无需设计截排水工程，节约工程造价。

（8）种植绿化：土石方工程完成后，绿化植株要进行合理搭配，要以济南地区树种为主，结合攀缘植物、乔木、花灌木、地被植物进行植物配置，降低养护管理成本，保证矿山生态修复质量，提升多层次的绿化效果。

为保证与周边环境的协调性，合理确定常绿植物与落叶植物的种植比例。常绿乔木可选择：侧柏、龙柏、蜀桧等；落叶乔木选择：毛白杨、刺槐、臭椿、黄栌；花灌木选择：迎春、连翘、蔷薇；攀援植物选择：五叶地锦、扶芳藤；地被植物选择：黑麦草、高羊茅、结缕草、狗牙根等。种植时按照花灌木在前、低矮乔木其次，高大乔木再次、攀援植物最后的原则，形成功能复合的生态体系。

4 结论

关停矿山生态修复对改善环境、涵养水土、提高人民群众幸福感起着重要的作用；对于促进城市可持续发展、深入持续推进生态文明建设、建设现代山水园林城市具有十分重要的意义。坚持保护优先，自然恢复为主，因地制宜的选择经济合理、技术可行的方案，是确保修复效果的关键，随着关停矿山生态修复的全面实施，可加快完善多层次、成网络、功能复合的基本生态体系，建设天蓝、地绿、水净、景美的美好家园。