礦山地質(zhì)環(huán)境治理中應(yīng)用客土噴播技術(shù)

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摘要：治理礦山為露天開采礦山，坡面表層巖石風(fēng)化破碎嚴(yán)重，基本無植被覆蓋，易發(fā)生崩塌落石災(zāi)害。應(yīng)用客土噴播技術(shù)，在巖石邊坡上打錨桿、鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)，采用專門噴播設(shè)備噴播有機(jī)基材及植物種子，加蓋無紡布快速養(yǎng)護(hù)形成邊坡生態(tài)防護(hù)層。邊坡表面形成保護(hù)層及與表土相近的生長(zhǎng)基礎(chǔ)，破損山體邊坡得到綠化，能起到涵養(yǎng)水源、保持水土、調(diào)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(guān)鍵詞：客土噴播；生態(tài)防護(hù)；地質(zhì)環(huán)境保護(hù)

隨著我國(guó)對(duì)大氣污染治理力度的加大，礦山地質(zhì)環(huán)境問題被列入整治范圍中。礦山地質(zhì)環(huán)境治理以改善礦山環(huán)境和空氣質(zhì)量為目標(biāo)，堅(jiān)持標(biāo)本兼治、突出重點(diǎn)、整體推進(jìn)，以鐵路、高速公路兩側(cè)和城市周邊等露天礦山為重點(diǎn)，通過關(guān)閉取締、停產(chǎn)整頓、恢復(fù)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(biāo)高95m，最低海拔標(biāo)高70m，相對(duì)高差25m。因受長(zhǎng)期剝蝕切割作用，本區(qū)山勢(shì)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(nèi)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(zhì)白云巖；上部為灰色粗晶白云巖和瀝青質(zhì)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(zhì)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(zhì)構(gòu)造與地震

礦區(qū)所處構(gòu)造單元為燕山臺(tái)褶帶（Ⅱ22）馬蘭峪復(fù)式背斜（Ⅲ72）遵化穹褶束南緣（Ⅳ252）。礦區(qū)未見斷裂構(gòu)造，節(jié)理裂隙不發(fā)育，地層呈單斜產(chǎn)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(shè)防烈度為7°。

1.4水文地質(zhì)條件

礦區(qū)位于丘陵區(qū)，因長(zhǎng)期受剝蝕切割作用，山勢(shì)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(zhǔn)面50m左右，礦體均位于侵蝕基準(zhǔn)面以上。根據(jù)地下水的賦存條件和含水介質(zhì)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(dòng)

由于礦山目前已處于停產(chǎn)狀態(tài)，礦區(qū)內(nèi)人類工程活動(dòng)主要為采場(chǎng)北側(cè)工業(yè)場(chǎng)地料石運(yùn)輸，運(yùn)輸量較小。由于采場(chǎng)緊鄰西側(cè)采石場(chǎng)，目前采石場(chǎng)采坑正回填作業(yè)，且回填料石運(yùn)輸?shù)缆方?jīng)過該礦山，回填方量較大，運(yùn)輸較頻繁，人類工程活動(dòng)較強(qiáng)烈。

2礦山地質(zhì)環(huán)境問題分析

2.1地質(zhì)災(zāi)害問題分析

礦區(qū)范圍內(nèi)存在地質(zhì)災(zāi)害隱患地點(diǎn)共3處，分別為1號(hào)邊坡1號(hào)陡坎、2號(hào)陡坎以及2號(hào)邊坡坡頂處。1號(hào)邊坡：礦區(qū)范圍內(nèi)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(hào)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(dòng)，易發(fā)生崩塌落石災(zāi)害。2號(hào)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(fēng)化破碎嚴(yán)重，且頂部出現(xiàn)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(chǎn)對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成了較大的破壞。開采區(qū)范圍內(nèi)，礦山采面邊坡基巖裸露，植被消失，由于停采時(shí)間較長(zhǎng)，現(xiàn)坡面局部已長(zhǎng)有雜草。采面平臺(tái)目前為水泥硬化地面，無植被覆蓋。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，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(tái)砌有擋墻，由于修筑時(shí)間較長(zhǎng)，局部已出現(xiàn)破損。故露天采場(chǎng)邊坡對(duì)土地資源、地形地貌景觀影響嚴(yán)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(jù)實(shí)地調(diào)查，采場(chǎng)底部無積水現(xiàn)象，采坑邊幫亦無滲水現(xiàn)象。礦區(qū)最低開采標(biāo)高70m，附近最低侵蝕基準(zhǔn)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(duì)當(dāng)?shù)睾畬佑绊戄^小，對(duì)周邊生產(chǎn)、生活用水無影響。

2.4揚(yáng)塵及視覺污染

礦區(qū)目前處于停產(chǎn)狀態(tài)，但工業(yè)場(chǎng)地及道路未進(jìn)行綠化覆蓋，且石渣仍在售賣狀態(tài)，石渣在裝運(yùn)過程中會(huì)產(chǎn)生大量揚(yáng)塵；礦區(qū)內(nèi)殘留的白茬邊坡也未進(jìn)行山體覆綠，都會(huì)帶來視覺污染[3]。

3礦山地質(zhì)環(huán)境防治工程

3.1客土噴播技術(shù)的經(jīng)濟(jì)可行性

客土噴播技術(shù)本身是為石質(zhì)邊坡營(yíng)造一種適宜植物快速生長(zhǎng)的土壤營(yíng)養(yǎng)層，其有機(jī)基材中采用高分子凝結(jié)劑，拌入泥炭土、纖維材料、本地沃土等，組成“客土”，利用高次團(tuán)粒劑使客土形成密實(shí)結(jié)構(gòu)，植物纖維在其中起到類似植物根莖的網(wǎng)絡(luò)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(zhǎng)基礎(chǔ)?？屯羾姴ミm用于石質(zhì)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(jī)械噴播可實(shí)現(xiàn)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(jié)構(gòu)保護(hù)可以防止雨水沖刷、種子流失，綠化效果好；主要采用機(jī)械化操作，節(jié)省人工，成本低廉[4]。

3.2客土噴播技術(shù)的應(yīng)用

客土噴播技術(shù)施工工藝流程見圖1：

3.2.1坡面清理

對(duì)易產(chǎn)生崩塌的一號(hào)陡坎、二號(hào)陡坎進(jìn)行削坡，削坡后坡面角≤60°，削坡后碎石回填于原坎下并壓實(shí)。對(duì)坡面浮石進(jìn)行清理。在一號(hào)邊坡坡頂處設(shè)置雙邊絲護(hù)欄，防護(hù)網(wǎng)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(wǎng)片外形尺寸1.8×3.0m，基礎(chǔ)采用巖石鉆孔，孔徑0.2m，孔深0.3m，采用C15現(xiàn)澆混凝土灌注。防護(hù)網(wǎng)外圍設(shè)置安全警示牌，警示牌間距50m。

3.2.2錨桿掛網(wǎng)

對(duì)清理后邊坡坡面進(jìn)行打錨，錨桿直徑為16mm，錨桿長(zhǎng)度0.5m，錨桿間距2.0m，梅花形布置。錨桿鉆孔采用風(fēng)鉆或電鉆，孔徑42mm。水泥砂漿灌注。坡面敷設(shè)鍍鋅鐵絲網(wǎng)，從坡頂沿坡面順勢(shì)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(wǎng)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(fù)合肥、植物種子、保水劑、黏合劑等材料混合攪拌均勻，噴播機(jī)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(wǎng)過篩至尺寸小于15mm，篩選后備用。由于草炭土中有機(jī)質(zhì)含量30%以上，土質(zhì)松軟均勻，比重0.7～1.05，以酸性為主，適合種子生長(zhǎng)且通風(fēng)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(fù)合肥、保水劑、黏合劑等材料混合攪拌均勻。種子選擇適應(yīng)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(zhì)根系抗拉性能強(qiáng)、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(diǎn)，達(dá)到護(hù)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(qiáng)種子的抗旱、抗逆功能。黏合劑可以防止基質(zhì)材料流失，固水保溫，保證種子的出苗率。復(fù)合肥料，主要包括氮（N）、磷（P）、鉀（K）等，促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

3.2.3.3噴播機(jī)噴播

噴播時(shí)采用專門噴播設(shè)備自上而下分兩側(cè)噴播，凹凸部分及死角部位要噴播均勻。噴播分兩次進(jìn)行，第一次噴播5～8cm厚基質(zhì)底層，不含植物種子，增加草炭土、保水劑、復(fù)合肥的比例，保證能夠提供植物生長(zhǎng)所需水分及養(yǎng)分。待幾個(gè)小時(shí)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(duì)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(dòng)，防止雨水沖刷。當(dāng)幼苗長(zhǎng)至5～6cm時(shí)揭去無紡布。

3.2.5澆水養(yǎng)護(hù)

噴播后至少澆水養(yǎng)護(hù)4次，小水慢澆，如遇天然降雨應(yīng)減少澆水次數(shù)。

4效益分析

4.1社會(huì)效益

礦山地貌景觀得以治理、恢復(fù)，有利于構(gòu)筑和諧社會(huì)，緩解地方政府、礦山企業(yè)與當(dāng)?shù)鼐用竦年P(guān)系，互惠互利，達(dá)到攜手并進(jìn)、共同繁榮的社會(huì)效應(yīng)，社會(huì)意義深遠(yuǎn)。能有效地防御礦山地質(zhì)環(huán)境問題，保護(hù)附近居民、企業(yè)員工的生命財(cái)產(chǎn)安全，創(chuàng)造良好的人居環(huán)境[5]。

4.2環(huán)境效益

通過對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境治理和開發(fā)建設(shè)，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境將會(huì)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(zhì)，釋放有益健康的殺菌物質(zhì)，從而起到凈化空氣的作用。發(fā)達(dá)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(fù)涵養(yǎng)水源、保持水土、調(diào)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(jīng)濟(jì)效益

通過對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)工程，有效地防御了礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，起到了減災(zāi)防災(zāi)的目的；有效地減輕了礦山地質(zhì)災(zāi)害造成的直接或間接的經(jīng)濟(jì)損失[6]。

5結(jié)語

對(duì)巖質(zhì)邊坡采用客土噴播技術(shù)進(jìn)行治理，可固土護(hù)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(hù)管理客土噴播坡面清理噴播準(zhǔn)備88環(huán)境監(jiān)測(cè)與污染防治美化礦山環(huán)境。該技術(shù)適用范圍廣泛，成本較低。

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作者：郭東升 張顯 單位：河北省地礦局秦皇島礦產(chǎn)水文工程地質(zhì)大隊(duì)