綠色生態(tài)材料在礦山邊坡支護(hù)工程中的應(yīng)用

張 浩

（四川省核工業(yè)地質(zhì)局二八二大隊(duì)，四川 德陽 618000）

在礦山開采利用過程中，經(jīng)常需要進(jìn)行大規(guī)模的挖方和填方，導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)存在大量的裸露邊坡，造成滑坡、水土流失、泥石流、破壞生物鏈等環(huán)境問題。這些裸露邊坡靠自然界的自身恢復(fù)是很緩慢的，因此，為了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境盡可能的不遭受破壞，在進(jìn)行礦山工程時(shí)，可對(duì)裸露邊坡進(jìn)行人工綠化處理，使用ZZLS綠色生態(tài)材料進(jìn)行邊坡綠化和綜合防護(hù)工作[1]。

1 ZZLS材料特征

1.1 主要原材料

綠色生態(tài)材料ZZLS主要成分為植物纖維、營養(yǎng)素、天然無機(jī)非金屬礦物、水泥膠結(jié)材料、團(tuán)粒劑和種植土壤等，不含植被生長的有害物質(zhì)，是一種抗侵蝕能力強(qiáng)、強(qiáng)度高，可供植物生長利用的“人造土壤”。

1.2 ZZLS材料的微觀特征

綠色生態(tài)材料的微觀結(jié)構(gòu)可以直接影響材料的抗侵蝕能力、強(qiáng)度性質(zhì)和生物生長狀況等特性[1，2]，因此，為了全面的了解ZZLS綠色生態(tài)材料的特性，利用掃描電鏡得出ZZLS綠色生態(tài)材料的特征。

（1）該材料具有類似于土壤的多孔結(jié)構(gòu)，也存在大量的非毛管孔隙和貫通性的微裂隙，在顆粒與顆粒或團(tuán)塊之間存在大量的毛管孔隙，暗示著具有良好的通氣性和持水能力，有利于植物生長所需要的水分、營養(yǎng)物質(zhì)、熱能等的上下遷移，也利于植物的根莖生長發(fā)育。

（2）該材料除具多孔結(jié)構(gòu)外，還具有膠結(jié)式結(jié)構(gòu)和粒狀堆積結(jié)構(gòu)，并呈現(xiàn)出輕微的紊流結(jié)構(gòu)。ZZLS綠色生態(tài)材料具有以片狀顆粒和扁平狀聚集體顆粒為主的微觀結(jié)構(gòu)單元，并沿一定定向趨勢聚結(jié)呈堆。

（3）導(dǎo)致ZZLS綠色生態(tài)材料具有強(qiáng)度高、抗侵蝕能力強(qiáng)的主要原因在于強(qiáng)度構(gòu)成是多層的，而且微團(tuán)聚體中鈣離子含量明顯增加，其骨架主要由水泥膠結(jié)形成，具有水穩(wěn)性能好，粘結(jié)能力強(qiáng)的特征，因此，被廣泛地應(yīng)用于礦山邊坡防護(hù)上。

1.3 ZZLS材料的技術(shù)特點(diǎn)

（1）將植物種子與ZZLS綠色生態(tài)材料加水拌均勻，用噴射機(jī)直接將拌勻物質(zhì)噴射于裸露邊坡上，形成一定厚度的“人造土層”。由于該材料具有粘結(jié)性，因此可以長時(shí)間的覆蓋在裸露邊坡而不至于滑落或被雨水沖刷掉。當(dāng)植物種子發(fā)芽生根形成植物根系網(wǎng)后，就可以將裸露邊坡表層的土壤或巖石與ZZLS綠色生態(tài)材料連接在一起，從而達(dá)到綠色治理邊坡的效果。

（2）前文已提及，ZZLS材料具有與土壤一樣的結(jié)構(gòu)，此外還具有抗腐蝕能力強(qiáng)和高強(qiáng)度的特性，因此，不能給夠給植物種子輸送生長所需要的空氣、水、營養(yǎng)物質(zhì)等，而且具有阻擋邊坡受到侵蝕的作用，因而更適合用于邊坡防護(hù)材料。

2 ZZLS材料在礦山邊坡支護(hù)中的應(yīng)用

一個(gè)成熟運(yùn)作的礦山，在礦山開采前期需要修筑采礦平臺(tái)，運(yùn)礦簡易道路以及修建尾礦壩等工程，導(dǎo)致礦區(qū)范圍內(nèi)裸露邊坡極多，也造成了巖石裸露，隨著時(shí)間的增長，裸露巖體、碎石等可能隨時(shí)發(fā)生崩塌、滑坡等災(zāi)害。一般情況，一個(gè)采礦平臺(tái)高達(dá)20m～30m，并且邊坡也較陡立，因此發(fā)生災(zāi)害的可能性也越大。

2.1 維護(hù)方案

首先將植物種子、ZZLS綠色生態(tài)材料以及植物纖維等加水?dāng)嚢杈c，適當(dāng)?shù)奶砑右恍┱辰Y(jié)劑，然后借助高壓力輸送管道將混合物質(zhì)噴射于目標(biāo)區(qū)域，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)綠化治理的技術(shù)（圖1）。

圖1 綠色生態(tài)支護(hù)邊坡結(jié)構(gòu)示意圖

將植物種子、ZZLS綠色生態(tài)材料以及植物纖維等加水?dāng)嚢杈?，需要進(jìn)行噴射前期準(zhǔn)備工作，如將裸露邊坡凹凸不平之處平整規(guī)整，將附著在邊坡上的殘留碎石等清除；建立建議的支護(hù)網(wǎng)架，并設(shè)立安全防護(hù)網(wǎng)；將鐵絲網(wǎng)按照一定的規(guī)格固定于裸露邊坡上，并打鉚釘固定；將植物種子、ZZLS綠色生態(tài)材料以及植物纖維等加水拌勻物體輸送至高壓噴射裝置設(shè)備中；向邊坡噴灑拌勻物質(zhì)；再噴灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)工作，遮蓋防曬網(wǎng)以及保溫薄膜；在一定的生長周期后拆除防曬網(wǎng)以及保溫薄膜。

2.2 防護(hù)效果

（1）在進(jìn)行對(duì)比該材料的防護(hù)效果時(shí)，用于測試的試驗(yàn)樣品和施工用品應(yīng)進(jìn)行同步的操作流程，一般分3組12個(gè)試驗(yàn)樣品，并在一般生長周期內(nèi)拆除薄膜，一般用28d為一個(gè)周期。試驗(yàn)儀器采用100kN液壓機(jī)，基礎(chǔ)材料與植土拌和高壓噴射形成的基材，其抗壓強(qiáng)度極限值不小于2.0 MPa，最大可達(dá)到 3.0MPa[1]。因此，必須控制壓力的變化。

（2）根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣品可得出，上述材料可抵御降雨量大于800 mm的暴雨長時(shí)間沖刷，在噴射后40d后，邊坡的植被覆蓋面積可達(dá)80%，若想達(dá)到全覆蓋，則時(shí)間約為90d。

[1]李峰，趙濤，朱瑞賡．綠色生態(tài)材料在礦山高邊坡防護(hù)中的應(yīng)用[J]．巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2015,24（2）：5297-5300．

[2]Krinsley P D．Petrograpghic examination of sedimentary rocks in the SEM using back-scattered electron detectors[J]．J．Sed．Petr．1984，54 ：877–888．