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(kāi)采礦山，坡面表層巖石風(fēng)化破碎嚴(yán)重，基本無(wú)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(zhuān)門(mén)噴播設(shè)備噴播有機(jī)基材及植物種子，加蓋無(wú)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(wèn)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(guò)關(guān)閉取締、停產(chǎn)整頓、恢復(fù)治理，集中開(kāi)展礦山及環(huán)境治理問(wèn)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(lèi)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(jiàn)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(lèi)型主要分為第四系松散巖類(lèi)孔隙水和碳酸鹽巖類(lèi)巖溶裂隙水兩種。

1.5礦山周邊及人類(lèi)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(lèi)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(guò)該礦山，回填方量較大，運(yùn)輸較頻繁，人類(lèi)工程活動(dòng)較強(qiáng)烈。

2礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題分析

2.1地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)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(kāi)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(kāi)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(wú)植被覆蓋?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，采坑坡面及坡底種植楊樹(shù)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(wèn)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(wú)積水現(xiàn)象，采坑邊幫亦無(wú)滲水現(xiàn)象。礦區(qū)最低開(kāi)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(lái)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(wú)影響。

2.4揚(yáng)塵及視覺(jué)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(mài)狀態(tài)，石渣在裝運(yùn)過(guò)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(lái)視覺(jué)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?tīng)I(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(lèi)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(wú)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(jiàn)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(guò)大，用篩網(wǎng)過(guò)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(zhuān)門(mén)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?lài)姴シN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(wú)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(wú)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(wú)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(wèn)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(guò)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境治理和開(kāi)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(guò)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(yǔ)

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(wú)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)