贛江兩岸廢棄露天礦山生態(tài)環(huán)境問題及生態(tài)修復(fù)路徑

周杰賓，危洪巧

1 贛江兩岸廢棄礦山現(xiàn)狀

本次廢棄礦山治理修復(fù)主要選取贛江兩岸10公里范圍內(nèi)吉水縣境內(nèi)廢棄露天礦山，涉及的各類露天廢棄礦山38座，總計(jì)破壞圖斑62個(gè)，其中建筑石料采石場礦山9座，破壞圖斑10個(gè)；磚瓦粘土礦、頁巖礦山27座，破壞圖斑46個(gè)；廢棄鐵礦2座，破壞圖斑6個(gè)。

2 主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

本次選取擬治理38座露天開采廢棄礦山中，廢棄礦山破壞形式主要表現(xiàn)為露天采挖形成開采邊坡、露采場，部分礦區(qū)場地堆積大量的廢渣、廢石，導(dǎo)致地形地貌景觀破壞和土地資源破壞，高陡邊坡存在崩滑地質(zhì)災(zāi)害。

2.1 地形地貌景觀破壞

本次選取贛江兩岸廢棄露天礦山地形地貌景觀破壞方式主要為露采場挖損地表形成高陡邊坡、巖土裸露，工業(yè)場地、辦公生活區(qū)及廢土石場壓占破壞地表植被等，尤其是臨近贛江的磚瓦粘土礦、采石挖損形成的高陡邊坡，破壞區(qū)在贛江的可視范圍內(nèi)，嚴(yán)重影響贛江江岸景觀。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，總計(jì)破壞影響地形地貌面積166.89hm2，其中低山面積3.33hm2，崗埠面積44.45hm2，丘陵83.88hm2，平原35.23hm2。

2.2 土地資源壓占破壞

本次選取贛江兩岸廢棄露天礦山壓占及破壞的土地資源總計(jì)面積166.89hm2，其中大部分為林地，面積149.44hm2；其次為草地資源，面積14.85hm2；少量的耕地，面積2.60hm2。破壞方式為礦山開采挖損土地、廢渣壓占破壞土地及植被、設(shè)備廠房占用破壞土地等，導(dǎo)致土地功能弱化或喪失。

2.3 礦山地質(zhì)災(zāi)害

本次選取擬治理38座廢棄礦山中，吉水縣盤谷鎮(zhèn)同江村廢棄砂巖礦開采邊坡出現(xiàn)明顯滑坡地質(zhì)災(zāi)害，滑坡主要成分為全風(fēng)化頁巖，滑坡方量4500m3。吉水縣八都長龍采石場兩側(cè)露采區(qū)出現(xiàn)明顯崩塌地質(zhì)災(zāi)害，崩塌總方量約1000m3，崩塌主要成分為強(qiáng)風(fēng)化砂巖。其它部分礦山存在高陡邊坡、凸出的危巖體，沿坡面堆積的大量的廢渣廢石堆存在不同程度的崩滑隱患。

3 礦山生態(tài)修復(fù)方案設(shè)計(jì)

3.1 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)原則

（1）保障安全、生態(tài)優(yōu)先。堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先、節(jié)約優(yōu)先、突出安全功能和生態(tài)功能,整體保護(hù)、系統(tǒng)修復(fù)、綜合治理,提升生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量和穩(wěn)定性。

（2）按照“宜林則林、宜草則草、宜耕則耕”，充分運(yùn)用礦山修復(fù)治理技術(shù)，采取人工措施和生物措施相結(jié)合的方式，改善廢棄礦山周邊生態(tài)環(huán)境。

3.2 總體修復(fù)方案設(shè)計(jì)

根據(jù)本次治理的38座廢棄礦山斜坡、平地基本特征和場地特點(diǎn)，結(jié)合施工條件等，從技術(shù)可行性、施工可行性、經(jīng)濟(jì)可行性和綜合效益等幾方面考慮，按照“一礦一策”原則對每座礦山進(jìn)行設(shè)計(jì)，綜合確定各廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)治理方案。針對因礦山開采形成的高陡裸露斜坡、平地，選取適合的工程措施進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)，主要的生態(tài)修復(fù)方式如下。

3.2.1 斜坡治理

對于位于三區(qū)兩線可視范圍內(nèi)廢棄礦山的巖質(zhì)斜坡面主要采用“修坡+團(tuán)粒（生態(tài)棒）噴播+排水”的綜合防治措施，土質(zhì)或巖土混合坡面采用“修坡+三維土工網(wǎng)噴播+排水溝”的綜合防治措施，位于三區(qū)兩線可視范圍外的邊坡主要采用種植爬山虎及植樹進(jìn)行綠化。

3.2.2 平地治理

巖質(zhì)平地主要采用“地形平整+覆土+植草種樹”防治措施，土質(zhì)平地主要采用“地形平整+植草種樹”防治措施。

3.3 分項(xiàng)工程設(shè)計(jì)及施工方法

本次贛江兩岸廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)治理工程涉及的主要工程為修坡、地形平整工程、團(tuán)粒（生態(tài)棒）基材復(fù)綠工程、三維土工網(wǎng)噴播復(fù)綠工程、植草復(fù)綠工程、排水溝工程、養(yǎng)護(hù)灌溉工程、蓄水工程及養(yǎng)護(hù)工程。

3.3.1 修坡、地形平整工程

因原礦山無序開采及后期廢渣碎石堆積，擬修復(fù)的廢棄礦山邊坡及平地凹凸不平，整體性差。為避免修復(fù)過程中形成二次破壞，本次設(shè)計(jì)對礦山各斜坡面按原坡度進(jìn)行適當(dāng)修坡，將修坡產(chǎn)生的土石方運(yùn)至坡腳平地上，然后對平地上原堆棄的土石方和修坡產(chǎn)生的土石方進(jìn)行地形平整。

3.3.2 團(tuán)粒生態(tài)棒基材復(fù)綠工程

高陡坡面清理后的邊坡坡面基本消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患，但巖面上基本不存在自然的植生條件，綠化的條件很差，同時(shí)無法有效進(jìn)行常規(guī)客土作業(yè)，對坡面采用團(tuán)粒（生態(tài)棒）噴播的工藝在巖面邊坡坡面上建立生態(tài)層，以達(dá)到預(yù)期的綠化效果。將保水劑、粘合劑、調(diào)節(jié)劑、植物纖維、泥炭土、緩釋復(fù)合肥、水等通過噴播機(jī)械，按比例攪拌均勻后，利用噴播液壓設(shè)備將攪拌后的混合料送至噴射管口，噴射到釘網(wǎng)處理后的巖面上。

團(tuán)粒（生態(tài)棒）噴播施工工藝流程：坡面整理—敷設(shè)金屬網(wǎng)（生態(tài)棒）—專用材料生產(chǎn)—團(tuán)粒噴播作業(yè)—后期管護(hù)。

（1）坡面整理：清除坡面雜物及松動(dòng)巖塊、浮石、浮碴等，對坡頂轉(zhuǎn)角和坡面突出的巖體棱角進(jìn)行修整，使之呈弧形狀，對于個(gè)別反坡及凹處可用種植土回填，保證坡面順滑，坡面要求達(dá)到基本平整。對陡傾角坡面和光潔坡面應(yīng)進(jìn)行加糙處理，以增加作業(yè)面的粗糙度，提高基材的附著力，防止客土下滑流失。加糙工藝可采用每隔2m～3m開鑿橫溝或魚鱗溝的方法，也可采用擋土翼的方法提高基材的附著性和厚度。

（2）敷設(shè)金屬網(wǎng)（生態(tài)棒）和固定培養(yǎng)土：采用包塑鍍鋅鐵絲網(wǎng)，將鍍鋅鐵絲網(wǎng)向坡頂上方延伸60cm以上，用鋼絲繩錨桿固定后，回土壓實(shí)。坡頂固定好后，自上而下掛網(wǎng)，搭接距離不小于10cm，用鐵絲將其綁扎牢固。在坡面錨釘上綁扎生態(tài)棒，生態(tài)棒綁扎于坡面及金屬網(wǎng)之間。生態(tài)棒為生態(tài)袋裝填保水劑、粘合劑、調(diào)節(jié)劑、植物纖維、泥炭土、緩釋復(fù)合肥及種子的混合料，單根長1.5m，主要作用是防止噴播基質(zhì)流失，起固定作用。

（3）噴播材料：釘網(wǎng)等工序完成后，即可進(jìn)行綠化噴播。將保水劑、粘合劑、調(diào)節(jié)劑、植物纖維、泥炭土、緩釋復(fù)合肥、水等通過噴播機(jī)械，按比例攪拌均勻后，利用噴播液壓設(shè)備將攪拌后混合料送至噴射管口，噴射在坡面和鐵絲網(wǎng)上，使噴射在巖面上的基質(zhì)稠度既能粘結(jié)在巖面上又不致產(chǎn)生流淌。噴射分五次進(jìn)行（底層噴播和種子層噴播共計(jì)五次），首先噴射不含種子的混合料，做基質(zhì)肥料。底層噴播分四次進(jìn)行，緊接著第五次噴射含種子的混合材料。

（4）噴播植物種子：根據(jù)施工作業(yè)面土壤或巖面性質(zhì)、當(dāng)?shù)貧夂驐l件、施工季節(jié)，并結(jié)合各種植物生長特性選擇植物的種子，并增加當(dāng)?shù)仡愃频孛沧鳂I(yè)面上的鄉(xiāng)土樹種種子，使次生植被在今后的數(shù)年內(nèi)逐漸與自然生態(tài)植被融合，不顯人工雕琢的痕跡。將噴播材料通過專業(yè)設(shè)備，噴播到坡面上，噴播厚度為8cm～10cm。

（5）養(yǎng)護(hù)：噴播完畢后，蓋上遮陽網(wǎng)并配備澆灌設(shè)施灑水養(yǎng)護(hù)，遮陽網(wǎng)搭接長度不小于10cm。苗期養(yǎng)護(hù)晴天每天澆水至少一次，可根據(jù)當(dāng)天天氣情況相應(yīng)調(diào)整。澆水時(shí)應(yīng)呈霧狀噴灑，避免直接對著面層噴射，澆水量以使混植土充分濕潤為宜，不應(yīng)出現(xiàn)基質(zhì)缺水，幼苗枯死現(xiàn)象。根據(jù)苗期生長情況適時(shí)施撒肥料，保證植物生長良好。苗期安排專業(yè)人員定期觀察，發(fā)現(xiàn)病蟲害應(yīng)及時(shí)防治。養(yǎng)護(hù)年限為3年。

3.3.3 三維土工網(wǎng)復(fù)綠工程

對坡度大于25°、小于52°的土質(zhì)坡面或巖土混合坡面采用三維土工網(wǎng)播種復(fù)綠，其主要工序?yàn)槠旅嫣幚怼佋O(shè)三維網(wǎng)—覆土—播種—養(yǎng)護(hù)。

（1）坡面處理：將坡面上的浮石、碎石、覆土進(jìn)行清理干凈，將低洼處回填夯實(shí)平整，確保坡面平順。

（2）鋪設(shè)三維土工網(wǎng)：首先將三維土工網(wǎng)沿坡面由上至下鋪于坡面上，網(wǎng)與坡面之間保持平順結(jié)合，單條三維網(wǎng)鋪設(shè)面積不宜過大。三維網(wǎng)鋪于坡頂時(shí)需延伸40cm～80cm，埋于土中并壓實(shí)。隨后將三維網(wǎng)自下而上用ф6mm以上的U型鋼筋將三維網(wǎng)固定，U型鋼筋長約15cm～30cm，寬約6mm，U型鋼筋間距約1.0m～2.0m，中間用8﹟U型鐵釘或竹釘進(jìn)行輔助固定。

（3）客土（團(tuán)粒土層）：三維植被網(wǎng)鋪設(shè)完畢，將客土均勻覆蓋于三維植被網(wǎng)上，將網(wǎng)包覆蓋住，直至不出現(xiàn)空包，確保三維植被網(wǎng)上客運(yùn)土厚度不小于10cm?？屯练柿Σ蛔銜r(shí)需將肥料、生長素、粘固劑按一定比例混合均勻，施灑于表層。肥料為氮：磷：鉀=15：15：15或氮：磷：鉀=10：8：7的復(fù)合肥及含N有機(jī)肥，肥量約為30g/m2～50g/m2。

（4）播種：待覆土完畢后，均勻噴播混合草籽和灌木種子，草種可選用寬葉草、黑麥草、狗牙根、芒萁、假儉草等，灌木可選用胡枝子、多花木蘭、小葉女貞、火棘、鹽膚木等品種。草籽播撒量為20g/m2，灌木種子播撒量為15g/m2。

（5）養(yǎng)護(hù)：在邊坡表面覆蓋無紡布，以保持坡面水分并減少降雨對種子的沖刷，促使種子生長；若溫度太高，則無需覆蓋，以免病蟲害的發(fā)生；待草坪長至5cm左右時(shí)，即可揭開無紡布。依據(jù)植物生長規(guī)律和氣候，定期、定量澆水和施肥，同時(shí)加強(qiáng)防蟲害的管理。

3.3.4 客土、植草種樹

對各廢棄礦山平整后裸露的巖質(zhì)平地面和拆除房屋后的地面進(jìn)行覆土、植草種樹進(jìn)行復(fù)綠；對各廢棄礦山平整后的土質(zhì)和巖土混合的平地面直接植草種樹進(jìn)行復(fù)綠；在位于三區(qū)兩線范圍外的采石場巖質(zhì)坡面坡腳處種植爬山虎進(jìn)行復(fù)綠。

（1）客土移送及改良土壤。種植土應(yīng)選擇疏松、肥沃、透氣、透水的土壤。地形整治后的區(qū)域主要為碎石及碎石粘土，土質(zhì)較為貧瘠，需進(jìn)行客土改良。可用削坡時(shí)的表層殘坡積土、粉質(zhì)粘土及碎石粘土進(jìn)行現(xiàn)場混合配比，必要時(shí)移送外部客土。改良后的土壤需滿足有機(jī)質(zhì)大于5%，氮磷鉀大于4%，水份大于20%，PH值5.5～7。改良后的客土直接平鋪于場地，總覆土層厚度不小于0.3m，表層種植土需達(dá)0.2m以上。

（2）撒播草籽。為防止水土流失，設(shè)計(jì)在各礦山平地的空地處大規(guī)模撒播草籽，植草施工完成之后，在表面覆蓋無紡布，即可保持坡面水分促使種子生長。又能防止雨水對地表土體的直接沖蝕，還能遮陽鎖住土壤水分。草籽發(fā)芽率高、生長速度快，生命力頑強(qiáng)，生長周期短，能較快恢復(fù)地表綠色，取得良好的生態(tài)效益，草籽配方以當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土灌木和草本植物為主。

草種選擇：一般的礦山平地可選擇一年生和多年生的草種混合多季節(jié)播撒，一年生草種為寬葉草、黑麥草、波斯菊、糖密草等；多年生為狗牙根、芒萁、假儉草、野古草、芒草、細(xì)葉結(jié)縷草等當(dāng)?shù)夭蓊悺?/p>

播種方法及時(shí)間：采用撒播和噴播綠化，播種密度為20g/m2。種植前，全面整地，清除浮石和雜灌，地形整治與播種同時(shí)進(jìn)行，播種前用少量泥沙和磷肥拌種后撒播，每公斤草籽摻肥料2公斤，雨季播種。

（3）樹木、爬山虎種植。本次廢棄礦山治理所種植的樹木為當(dāng)?shù)氐乃蓸浠蚝蓸?；位于三區(qū)兩線范圍外采石場巖質(zhì)坡面坡腳選擇種植當(dāng)?shù)氐呐郎交?。施工包括以下工序：平地—挖坑—施肥——種植（補(bǔ)植）—澆水—養(yǎng)護(hù)等。應(yīng)根據(jù)不同樹種，不同自然環(huán)境、氣候及土質(zhì)情況，進(jìn)行適時(shí)適量灌溉及排水作業(yè)，保持土壤中的有效水分。

3.3.5 排水溝工程

通過設(shè)置科學(xué)合理的截、排水系統(tǒng)，做到“水流通暢，分流合理”，避免地表及地下水對邊坡面及場地造成影響，即有利于邊坡的永久穩(wěn)定，又解決區(qū)內(nèi)水土流失現(xiàn)象。

根據(jù)地形特點(diǎn)、斜坡匯水面積分布及自然排水特點(diǎn)，在采場底部平臺(tái)內(nèi)側(cè)和工業(yè)場地及排土場內(nèi)外側(cè)設(shè)置排水溝。治理區(qū)內(nèi)地表徑流通過縱橫交叉的截排網(wǎng)絡(luò)最終排向治理區(qū)地勢低洼處的管網(wǎng)或自然溝谷；在落差大的地方，應(yīng)設(shè)立跌水溝。

3.3.6 養(yǎng)護(hù)灌溉工程

植被養(yǎng)護(hù)由于其特殊的地理?xiàng)l件，所以它的養(yǎng)護(hù)亦具有其特殊性，其養(yǎng)護(hù)工作主要包括澆水、施肥、病蟲防治、補(bǔ)種及后期苗木種植。

（1）灌溉養(yǎng)護(hù)工程設(shè)計(jì)。土質(zhì)（巖土混合）坡面草籽、平地草籽、樹木、爬山虎養(yǎng)護(hù)主要通過灑水車定期灑水進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，灑水時(shí)間間隔一般為2個(gè)月，雨季灑水間隔時(shí)間可以長點(diǎn)，旱季灑水間隔時(shí)間可以適當(dāng)調(diào)短，養(yǎng)護(hù)期為3年。

（2）植被養(yǎng)護(hù)管理措施。澆水的原則是澆水量應(yīng)大于植被地表蒸發(fā)量和植物蒸騰量的總和。澆水應(yīng)該在植被最需要水的時(shí)候澆，以培育植被的強(qiáng)大根系，提高抗性。

施肥分為施底肥和追肥，底肥一般在噴播基質(zhì)時(shí)一起加入，每平米用緩釋復(fù)混肥30g～40g，追肥要掌握種類、時(shí)間、數(shù)量和方法。

可在早春各種植被將要進(jìn)入旺盛生長期以前，即植被臨發(fā)病前噴適量的波爾多液或甲基托布津或多菌靈1次，以后每隔2周噴一次，連續(xù)噴3次～4次。黑麥草、百慕大等夏季發(fā)病嚴(yán)重的植被上必須用藥。在使用殺菌劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)在正確診斷病害、明確病原菌種類、掌握病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上采用對該種病原菌有效的殺菌劑及適當(dāng)?shù)姆乐问侄巍?/p>

由于種子沒有噴到，或是由于鐵絲網(wǎng)繃起等其它原因，就需要及時(shí)補(bǔ)種，補(bǔ)種分為噴后補(bǔ)種和春季補(bǔ)種，噴后補(bǔ)種是在噴播結(jié)束后的7天～20天的時(shí)間里，檢查種子的出苗情況，如果發(fā)現(xiàn)有缺苗現(xiàn)象，就要迅速采取補(bǔ)種措施，一般在補(bǔ)種前的48h～72h進(jìn)行浸種催芽，補(bǔ)種前一天應(yīng)澆透基質(zhì)，然后人工或用噴播機(jī)播種。

3.3.7 蓄水工程

擬治理廢棄礦山周邊無明顯地表水，為保障綠化后幼苗成長，設(shè)計(jì)在山體坡腳處澆筑混凝土蓄水池。

蓄水池?cái)嗝娉示匦危叽鐑?nèi)空為2.0*2.0*1.5m，側(cè)壁及底板厚均為0.25m。溝身采用混凝土澆筑，溝側(cè)壁及底部砼強(qiáng)度等級(jí)均為C20。底部采用0.1m厚C10砼墊層。

蓄水池主要施工技術(shù)方法，測量位置→挖土方→鋪設(shè)墊層→澆筑混凝土→土方回填→養(yǎng)護(hù)。

溝槽開挖：溝槽開挖寬度及深度應(yīng)大于設(shè)計(jì)蓄水池尺寸。

墊層鋪設(shè)：溝槽開挖完后，按設(shè)計(jì)要求鋪設(shè)碎石墊層，鋪設(shè)時(shí)應(yīng)攤鋪均勻，并用小板夯打密實(shí)。

池體澆筑：蓄水池開始澆筑混凝土?xí)r應(yīng)先澆筑底板，再澆筑側(cè)壁，在澆筑時(shí)應(yīng)采用插入震動(dòng)器和平板震動(dòng)器對側(cè)壁和底板進(jìn)行縝密。

土方回填：對水池邊側(cè)開挖超挖部分進(jìn)行土方回填，回填采用粘性土回填夯實(shí)。

蓄水池安裝后12h～18h之內(nèi)及時(shí)養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期14d，養(yǎng)護(hù)期須保持外露面濕潤。

4 總結(jié)與建議

在前期調(diào)查工作基礎(chǔ)上，查明區(qū)內(nèi)贛江兩岸廢棄露天礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀、存在的問題及潛在危害，從技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、安全等角度出發(fā)，按照“一礦一策”原則，因地制宜，斜坡面、平地采用不同的技術(shù)方案，設(shè)計(jì)出技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的治理方案，為區(qū)內(nèi)廢棄礦山治理施工奠定基礎(chǔ)，達(dá)到根治地質(zhì)環(huán)境問題，最終修復(fù)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境的目的。

以上為歷史余留的廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)的治理的方案及技術(shù)方法，為了實(shí)現(xiàn)低污染和中國礦產(chǎn)資源的高質(zhì)量可持續(xù)開采，除了“治”更需要“防”，從開采前的地質(zhì)勘查嚴(yán)格要求，促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境平衡，保護(hù)礦區(qū)和當(dāng)?shù)刂苓叚h(huán)境，實(shí)現(xiàn)環(huán)保背景下的能源開采和合理規(guī)劃利用，拉動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)水平的同時(shí)，為人民創(chuàng)造一個(gè)良好的生活環(huán)境。