基于高次團粒噴播技術(shù)的某露天礦邊坡綠色生態(tài)支護研究

李 昊，張長普，盧東亞，田舉博

(河南天泰工程技術(shù)有限公司，鄭州 450018)

為響應(yīng)綠色礦山發(fā)展的目標，保護礦山地質(zhì)環(huán)境，加快推進綠色礦山建設(shè)工作，按照“誰開發(fā)誰保護，誰破壞誰治理”的礦山地質(zhì)環(huán)境治理原則，舞鋼中加礦業(yè)發(fā)展有限公司對經(jīng)山寺鐵礦采區(qū)影響范圍內(nèi)的損毀區(qū)進行治理，通過治理最大限度地避免或減輕因采礦活動造成的地質(zhì)災(zāi)害隱患、地形地貌景觀破壞和土地資源破壞等問題，實現(xiàn)礦山生態(tài)環(huán)境的有效恢復(fù)。

經(jīng)山寺露天采場西部邊坡為終了邊坡，臨近陽泉河河道，坡面為土石坡面，巖體結(jié)構(gòu)不穩(wěn)固且不易生長植被。針對西部邊坡情況，通過經(jīng)濟合理及施工難易方面比選研究，對坡面裸露區(qū)域選用高次團粒噴播工藝進行生態(tài)支護。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境簡述

經(jīng)山寺鐵礦為深凹露采坑，采坑邊坡高約50～110 m，臺階高度為15～20 m，平臺寬度8～20 m，采場坡面角約60°～75°。

受巖層節(jié)理裂隙和風化作用以及開采作業(yè)的震動等影響，巖石結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性遭受嚴重破壞[1-2]。在采場邊坡產(chǎn)生了大量松散巖體，在遇震動、降雨時有可能造成采坑邊坡失穩(wěn)，引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害，對礦山道路運輸安全產(chǎn)生較大威脅，存在較大的崩塌隱患(圖1)。

圖1 治理前露天采坑地質(zhì)環(huán)境圖Fig.1 Geological environment map of open pit before treatment

2 高次團粒噴播工藝

本次選用的高次團粒噴播生態(tài)修復(fù)技術(shù)施工工藝流程見圖2。

圖2 高次團粒噴播生態(tài)修復(fù)技術(shù)施工工藝流程Fig.2 Construction process of ecological restoration technology of high-order pellet spray seeding

2.1 坡面清理

坡面清理應(yīng)遵循的原則：有利于基材混合物和巖石坡面自然結(jié)合，禁止出現(xiàn)反坡。

該山體坡面整體相對穩(wěn)定，整體坡度較緩，坡度60°～70°，懸掛有許多松石、碎石，采取機械和人工相結(jié)合的方法對坡面進行削坡處理。采用人工進行清理干凈，在安全員的監(jiān)督下，由施工人員懸掛安全繩、佩帶安全帶將松動的浮石、浮土用撬棍或鐵锨自上而下對坡面進行清理，使其順山坡下滾至安全位置，清理工作應(yīng)自上而下逐一清理干凈，盡量使坡面平整順暢，對大的孤石不會松動的可以保留[3-4]。

危石處理完畢后將危石及填埋構(gòu)造物的土石進行清除，清除方式采用人工配合機械。

2.2 鋪設(shè)勾花網(wǎng)

為有效防止坡面表面局部崩塌發(fā)生，給坡面植被提供一個穩(wěn)定的生長基礎(chǔ)，在邊坡表面需鋪設(shè)直徑為2 mm、孔徑為5 cm×5 cm的菱形鍍鋅低碳勾花網(wǎng)[5-9]。

1)掛網(wǎng)時網(wǎng)面應(yīng)盡量緊貼巖石坡面，兩張網(wǎng)重疊部分10 cm，豎向每隔15 cm用鐵絲綁扎連接固定。

2)將鍍鋅勾花網(wǎng)從坡頂沿邊坡緩緩鋪下，固定在坡頂?shù)膶挾?00 cm，盡可能使整卷鐵絲直鋪到坡底，鋪時拉緊網(wǎng)，使鐵絲網(wǎng)與坡面保持平順。

2.3 錨固件固定勾花網(wǎng)

為保證網(wǎng)體的穩(wěn)固性，防止后期產(chǎn)生整體滑落現(xiàn)象，采用錨固件對網(wǎng)體進行全面加固，確保網(wǎng)體的牢固性(圖3)。

圖3 固定勾花網(wǎng)Fig.3 Fixed crochet net

1)土質(zhì)邊坡，主要采用木錨固件對網(wǎng)體進行固定，錨固件梅花形布置，具體間距見圖紙。錨釘采用圓木制作，長度為30～60 cm，然后按垂直于坡面方向錘入坡面，錨釘伸出坡面部分為5～8 cm，并與勾花網(wǎng)呈60℃彎曲，以達到充分固定勾花網(wǎng)的效果。

2)巖石坡面，主要采用鐵錨固件對網(wǎng)體進行固定，采用電鉆按一定的間距梅花形垂直坡面方向制作錨孔，每平方米2個。錨釘采用Ф10 mm螺紋鋼筋制作，長度為25 cm，然后按垂直于坡面方向安裝到已制作好的錨孔內(nèi)，錨釘伸出坡面部分為5～8 cm，并與勾花網(wǎng)呈60℃彎曲，以達到充分固定勾花網(wǎng)的效果。

3)土石坡面，每層坡頂每隔1～1.5 m，用Φ16 mm螺紋鋼固網(wǎng)，長度為60 cm；坡面每間隔4 m，同樣用Φ16 mm螺紋鋼固網(wǎng)，長度為60 cm；然后每隔1 m采用長約30～60 cm的木錨固件加固網(wǎng)體。木錨固件一端應(yīng)削成尖形，用手錘垂直于勾花網(wǎng)釘入土下40～50 cm，加強勾花網(wǎng)的牢固性。

4)坡面局部不平整處，加密錨固件，以現(xiàn)場坡面的具體情況或增或減。

5)完成掛網(wǎng)和錨固件固定工作后，認真檢查勾花網(wǎng)與錨固件連接的牢固性，保證勾花網(wǎng)與坡面之間保持規(guī)定的距離(用手拉勾花網(wǎng)與坡面之間的距離保持5 cm)，確保掛網(wǎng)與坡面形成穩(wěn)固的整體。

2.4 噴播活性基質(zhì)營養(yǎng)層和種子層

噴播工作在施工中占有很重要的位置，山體植被恢復(fù)的效果一部分取決于噴播質(zhì)量，因此噴播人員必須要求是專業(yè)技術(shù)人員，要做好施工前的操作培訓，嚴格掌握操作要領(lǐng)。

1)上料。采用人工上料方式，嚴格按照“高次團粒噴播生態(tài)修復(fù)技術(shù)”的用料配比，把包裝好的基材倒入專用高次團粒噴播機中攪拌，攪拌一定要均勻，攪拌時間不應(yīng)小于10 min。

2)噴播施工時，應(yīng)盡可能從正面進行，要注意噴射必須覆蓋整個坡面，避免漏掉凹凸部分及死角部分(圖4)。噴附者應(yīng)自上而下對坡面進行噴播，并盡可能保證噴出口與坡面垂直，一次噴附寬度5～10 m?；幕旌衔锏膰姴?yīng)分兩次進行，首先噴播不含種子的基材混合物，基材混合物的厚度約為 6～7 cm，以保證有機基材能夠提供植物生長所需的養(yǎng)分和水分，然后噴播含種子層的基材混合物，噴播厚度約為3～4 cm，總厚度10 cm最佳。噴播按從左到右、從上到下的順序進行。

圖4 噴播施工過程Fig.4 Spray seeding construction process

2.5 坡面鋪設(shè)噴淋系統(tǒng)

為方便后期養(yǎng)護，噴播結(jié)束后，在坡面鋪設(shè)噴灌系統(tǒng)。管道的鋪設(shè)順邊坡地勢鋪設(shè)，采用自動噴灌系統(tǒng)噴灑，杜絕高壓水頭直接噴灌。

2.6 養(yǎng)護管理

種子層噴播完成后及時對完成坡面進行灑水養(yǎng)護，使坡面保持濕潤狀態(tài)，10～15 d出苗后澆水養(yǎng)護應(yīng)避開中午高溫時段，以早晚澆水養(yǎng)護為宜。

高次團粒噴播生態(tài)修復(fù)技術(shù)剖面圖見圖5。

圖5 高次團粒噴播生態(tài)修復(fù)技術(shù)剖面圖Fig.5 Profile of ecological restoration technology of high-order pellet spray seeding

3 工程效果

綜合四個月的施工養(yǎng)護及后期觀察，邊坡穩(wěn)定性良好，綠化效果顯著(圖6、7)。2020年7月份舞鋼市遭遇連續(xù)性特大暴雨，邊坡未發(fā)生滑坡、泥石流等自然災(zāi)害，且噴播覆綠區(qū)域完好，噴播形成的土壤培養(yǎng)基未因強降雨沖刷流失。植被雖經(jīng)雨水連續(xù)沖刷，但未發(fā)生沖走、沖散苗木情況，不僅緩沖了雨水對坡面的侵蝕，又吸收了足夠的水分，雨后長勢更加旺盛。

圖6 噴播初期效果圖Fig.6 Preliminary effect map of spray seeding

圖7 噴播后期效果圖Fig.7 Effect picture of spray seeding later stage

4 結(jié)論與建議

1)噴播形成的土壤培養(yǎng)基具有理想的團粒結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)既有保水性，又有透氣性，適宜于植物生長，能有效地抵御雨蝕和風蝕，同時形成的穩(wěn)定的植物根系可以牢牢地固持土壤，保護邊坡上的生長基質(zhì)，防止邊坡水土流失，減小礦山遭受崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的損失，生態(tài)支護效果顯著，減災(zāi)效益明顯。

2)生態(tài)環(huán)境效益顯著，能夠較快地改善生態(tài)景觀，半年內(nèi)就能取得良好的綠化效果，施工周期短，養(yǎng)護管理工作量小，兩到三年內(nèi)達到穩(wěn)定效果，穩(wěn)定后無需人工養(yǎng)護和干預(yù)，自身可以保持植物的自然演替功能，使之形成與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)的綠色景觀。

3)裸露山體植被生態(tài)修復(fù)必須要考慮植物個體與種群之間的關(guān)系，既要迅速達到綠色效果，又要持久不衰，保持生物多樣性，構(gòu)成穩(wěn)定的多物種的立體植被結(jié)構(gòu)。而高次團粒噴播技術(shù)采取喬、灌、草相結(jié)合的方式進行綠化，使之盡量符合當?shù)氐闹参锶郝浣Y(jié)構(gòu)，走向本土化。