礦山地質環(huán)境治理中應用客土噴播技術

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摘要：治理礦山為露天開采礦山，坡面表層巖石風化破碎嚴重，基本無植被覆蓋，易發(fā)生崩塌落石災害。應用客土噴播技術，在巖石邊坡上打錨桿、鋪設鐵絲網，采用專門噴播設備噴播有機基材及植物種子，加蓋無紡布快速養(yǎng)護形成邊坡生態(tài)防護層。邊坡表面形成保護層及與表土相近的生長基礎，破損山體邊坡得到綠化，能起到涵養(yǎng)水源、保持水土、調節(jié)氣候和凈化大氣的作用，具有巨大的生態(tài)環(huán)境效益。

關鍵詞：客土噴播；生態(tài)防護；地質環(huán)境保護

隨著我國對大氣污染治理力度的加大，礦山地質環(huán)境問題被列入整治范圍中。礦山地質環(huán)境治理以改善礦山環(huán)境和空氣質量為目標，堅持標本兼治、突出重點、整體推進，以鐵路、高速公路兩側和城市周邊等露天礦山為重點，通過關閉取締、停產整頓、恢復治理，集中開展礦山及環(huán)境治理問題[1]。

1工程概況

1.1地形地貌

礦區(qū)屬燕山南麓丘陵地貌，位于近南北走向山脈東坡，最高海拔標高95m，最低海拔標高70m，相對高差25m。因受長期剝蝕切割作用，本區(qū)山勢低緩，坡頂渾圓，地形坡度一般為20°～30°。

1.2地層巖性

礦區(qū)范圍內及其附近出露的地層為薊縣系霧迷山組一段及第四系。薊縣系霧迷山組一段（Jxw1）下部為灰白色中厚層含粉砂泥晶白云巖，與燧石條帶白云巖互層，偶夾紋層狀瀝青質白云巖；上部為灰色粗晶白云巖和瀝青質白云巖，夾灰白色厚、巨厚層含粉砂泥晶白云巖，韻律性明顯。第四系分布于坡麓邊緣及緩坡地帶，表層一般為粉土、粉質粘土，下部一般為碎石土，成因類型主要為殘坡積物，厚約0.5～1.0m，自山麓邊緣至山間盆地厚度逐漸加大。

1.3地質構造與地震

礦區(qū)所處構造單元為燕山臺褶帶（Ⅱ22）馬蘭峪復式背斜（Ⅲ72）遵化穹褶束南緣（Ⅳ252）。礦區(qū)未見斷裂構造，節(jié)理裂隙不發(fā)育，地層呈單斜產出，傾向280°，傾角35°。地層單層厚一般0.5～4m，中厚層狀為主。區(qū)域抗震設防烈度為7°。

1.4水文地質條件

礦區(qū)位于丘陵區(qū)，因長期受剝蝕切割作用，山勢低矮、平緩，坡頂渾圓，地形有利于自然排水，礦區(qū)附近最低侵蝕基準面50m左右，礦體均位于侵蝕基準面以上。根據地下水的賦存條件和含水介質的不同，礦區(qū)附近地下水類型主要分為第四系松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類巖溶裂隙水兩種。

1.5礦山周邊及人類工程活動

由于礦山目前已處于停產狀態(tài)，礦區(qū)內人類工程活動主要為采場北側工業(yè)場地料石運輸，運輸量較小。由于采場緊鄰西側采石場，目前采石場采坑正回填作業(yè)，且回填料石運輸道路經過該礦山，回填方量較大，運輸較頻繁，人類工程活動較強烈。

2礦山地質環(huán)境問題分析

2.1地質災害問題分析

礦區(qū)范圍內存在地質災害隱患地點共3處，分別為1號邊坡1號陡坎、2號陡坎以及2號邊坡坡頂處。1號邊坡：礦區(qū)范圍內僅坡頂邊緣存在少量第四系覆蓋，邊坡巖性為中厚層白云巖，采面邊坡與巖層呈順向接觸，不存在滑坡危害。但1號邊坡由于開采形成2處陡坎，2處陡坎近直立狀，坡頂巖石松動，易發(fā)生崩塌落石災害。2號邊坡：巖層與邊坡呈斜向接觸，坡頂陡坎邊坡近直立狀，表層巖石風化破碎嚴重，且頂部出現張拉裂隙，易發(fā)生崩塌落石[2]。

2.2地形地貌景觀破壞

多年的礦山生產對地質環(huán)境造成了較大的破壞。開采區(qū)范圍內，礦山采面邊坡基巖裸露，植被消失，由于停采時間較長，現坡面局部已長有雜草。采面平臺目前為水泥硬化地面，無植被覆蓋。現場調查發(fā)現，采坑坡面及坡底種植楊樹面，基本已覆綠，坡面較穩(wěn)定。邊坡邊緣與采面平臺砌有擋墻，由于修筑時間較長，局部已出現破損。故露天采場邊坡對土地資源、地形地貌景觀影響嚴重。

2.3水資源水環(huán)境破壞問題

該礦山未編制水土保持方案。礦區(qū)位于丘陵區(qū)，地形有利于自然排水，根據實地調查，采場底部無積水現象，采坑邊幫亦無滲水現象。礦區(qū)最低開采標高70m，附近最低侵蝕基準面50m左右，仍處于地下水位以上，礦坑涌水來源不變，仍為大氣降水，雨季降水可順利排出礦區(qū)，對當地含水層影響較小，對周邊生產、生活用水無影響。

2.4揚塵及視覺污染

礦區(qū)目前處于停產狀態(tài)，但工業(yè)場地及道路未進行綠化覆蓋，且石渣仍在售賣狀態(tài)，石渣在裝運過程中會產生大量揚塵；礦區(qū)內殘留的白茬邊坡也未進行山體覆綠，都會帶來視覺污染[3]。

3礦山地質環(huán)境防治工程

3.1客土噴播技術的經濟可行性

客土噴播技術本身是為石質邊坡營造一種適宜植物快速生長的土壤營養(yǎng)層，其有機基材中采用高分子凝結劑，拌入泥炭土、纖維材料、本地沃土等，組成“客土”，利用高次團粒劑使客土形成密實結構，植物纖維在其中起到類似植物根莖的網絡作用，造就具有耐降雨侵蝕、牢固且透氣、與自然表土相近的生長基礎?？屯羾姴ミm用于石質邊坡等坡面高陡凹凸不平、傳統(tǒng)種植工藝無法施工的地方；機械噴播可實現大面積快速綠化，施工效率高；由于覆蓋料與穩(wěn)定劑的膜狀結構保護可以防止雨水沖刷、種子流失，綠化效果好；主要采用機械化操作，節(jié)省人工，成本低廉[4]。

3.2客土噴播技術的應用

客土噴播技術施工工藝流程見圖1：

3.2.1坡面清理

對易產生崩塌的一號陡坎、二號陡坎進行削坡，削坡后坡面角≤60°，削坡后碎石回填于原坎下并壓實。對坡面浮石進行清理。在一號邊坡坡頂處設置雙邊絲護欄，防護網距離坡頂3.0m，絲徑3.5mm，孔徑9×17cm，立柱48mm（直徑）×1.0mm（壁厚）×2.1m（高），網片外形尺寸1.8×3.0m，基礎采用巖石鉆孔，孔徑0.2m，孔深0.3m，采用C15現澆混凝土灌注。防護網外圍設置安全警示牌，警示牌間距50m。

3.2.2錨桿掛網

對清理后邊坡坡面進行打錨，錨桿直徑為16mm，錨桿長度0.5m，錨桿間距2.0m，梅花形布置。錨桿鉆孔采用風鉆或電鉆，孔徑42mm。水泥砂漿灌注。坡面敷設鍍鋅鐵絲網，從坡頂沿坡面順勢鋪下，坡頂留0.5m置于坡頂漿砌石下，坡頂漿砌石墻0.3m×0.3m。鍍鋅網搭接寬度為0.15m。

3.2.3客土噴播

主要工作步驟包括土料篩選，草炭土、復合肥、植物種子、保水劑、黏合劑等材料混合攪拌均勻，噴播機噴播。3.2.3.1土料篩選選取草炭土，顆粒直徑不宜過大，用篩網過篩至尺寸小于15mm，篩選后備用。由于草炭土中有機質含量30%以上，土質松軟均勻，比重0.7～1.05，以酸性為主，適合種子生長且通風透氣。

3.2.3.2混合攪拌

將篩選后的土料中加入植物種子、復合肥、保水劑、黏合劑等材料混合攪拌均勻。種子選擇適應礦區(qū)氣候條件的灌木植物種子（荊條、沙棘）與草本植物種子（紫花苜蓿、沙打旺、草木樨）1:1混合，充分利用灌木植物的木質根系抗拉性能強、水土保持效果好，草本植物綠化效果均勻、美化環(huán)境的特點，達到護坡牢固快速綠化的目的。保水劑可以加速種子生根，提高種子活力，改善種子生存環(huán)境，增強種子的抗旱、抗逆功能。黏合劑可以防止基質材料流失，固水保溫，保證種子的出苗率。復合肥料，主要包括氮（N）、磷（P）、鉀（K）等，促進植物生長。

3.2.3.3噴播機噴播

噴播時采用專門噴播設備自上而下分兩側噴播，凹凸部分及死角部位要噴播均勻。噴播分兩次進行，第一次噴播5～8cm厚基質底層，不含植物種子，增加草炭土、保水劑、復合肥的比例，保證能夠提供植物生長所需水分及養(yǎng)分。待幾個小時后客土穩(wěn)定再噴播種子層3～5cm。分層噴播不僅成本降低，還大大提高了綠化效果。

3.2.4表層覆蓋

對噴播后的坡面覆蓋無紡布，不留邊口，覆蓋搭接寬度為15cm，用木樁固定，兩端用土壓埋固定。覆蓋無紡布可以保證噴播層溫濕度，減少水分蒸發(fā)，限制種子在發(fā)芽期的移動，防止雨水沖刷。當幼苗長至5～6cm時揭去無紡布。

3.2.5澆水養(yǎng)護

噴播后至少澆水養(yǎng)護4次，小水慢澆，如遇天然降雨應減少澆水次數。

4效益分析

4.1社會效益

礦山地貌景觀得以治理、恢復，有利于構筑和諧社會，緩解地方政府、礦山企業(yè)與當地居民的關系，互惠互利，達到攜手并進、共同繁榮的社會效應，社會意義深遠。能有效地防御礦山地質環(huán)境問題，保護附近居民、企業(yè)員工的生命財產安全，創(chuàng)造良好的人居環(huán)境[5]。

4.2環(huán)境效益

通過對礦山地質環(huán)境治理和開發(fā)建設，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境將會大大改善。破損山體邊坡覆綠，環(huán)境優(yōu)美，空氣清新。植物的葉片可以洗塵、滯塵，吸收有毒物質，釋放有益健康的殺菌物質，從而起到凈化空氣的作用。發(fā)達的根系可以固定砂土，減少水土流失，增加土壤的貯水能力。礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)將逐漸恢復涵養(yǎng)水源、保持水土、調節(jié)氣候和凈化大氣的功能，具有巨大的生態(tài)環(huán)境效益。

4.3經濟效益

通過對礦山地質環(huán)境治理恢復工程，有效地防御了礦山地質災害的發(fā)生，起到了減災防災的目的；有效地減輕了礦山地質災害造成的直接或間接的經濟損失[6]。

5結語

對巖質邊坡采用客土噴播技術進行治理，可固土護坡，有效防止崩塌落石，綠化效果明顯，覆蓋無紡布煉苗揭布養(yǎng)護管理客土噴播坡面清理噴播準備88環(huán)境監(jiān)測與污染防治美化礦山環(huán)境。該技術適用范圍廣泛，成本較低。

參考文獻

[1]段永侯.中國地質災害[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.

[2]任改娟，郝文輝.秦皇島市崩塌環(huán)境地質災害特征及其防治對策[J].中國環(huán)境管理干部學院學報，2009，19（1）：9-11.

[3]劉鶴峰.河北省地質礦產環(huán)境[M].北京：地質出版社，2006.

[4]劉甲榮，舒安平，郭建民，等.半干旱區(qū)高速公路生態(tài)護坡技術[M].北京：人民交通出版社，2011.

[5]王得楷，胡杰.地質災害預防[M].蘭州：蘭州大學出版社，2010.

[6]何繼善.防災減災的理論與實踐[M].長沙：中南工業(yè)大學出版社，2001.

作者：郭東升 張顯 單位：河北省地礦局秦皇島礦產水文工程地質大隊