韓城市英山采石場礦山地質環境問題及生態修復治理實踐

李石橋 蘇強 姬學華

（中國地質礦業有限公司 北京 100029）

礦產資源的開發和利用促進了經濟建設的發展，帶動相關科學技術的進步。但開采后形成的礦山地質環境問題，產生了地質災害隱患，破壞了地形地貌和自然景觀，使水土流失加劇，也阻礙了當地經濟的發展。近年來，黨中央、國務院高度重視生態環境保護和修復工作。為貫徹落實習近平生態文明思想及“綠水青山就是金山銀山”的重要理論，科學有效消除礦山地質災害隱患、改善生態環境、恢復耕地資源，本文以陜西省韓城市英山采石場治理為例，針對礦山采礦形成的高陡巖質邊坡、地形地貌景觀破壞、土地資源占壓等環境問題，采用削坡清坡、錨桿框格梁植被護坡、客土噴播、植生孔復綠、廢棄地平整覆土及植被養護等方法進行地質環境治理與生態修復，取得了良好的經濟效益、社會效益和生態效益。

1 自然地理及地質環境背景

1.1 自然地理

英山采石場位于韓城市西部金城區。區內地貌屬低山侵蝕構造地貌，地勢總體西高東低。區內地形復雜，溝谷深切，山勢陡峭。采礦區由于長期露天開采，采掘礦石及堆填廢棄渣石，造成坡體前緣地形復雜多變，采石斷面與坡體后緣基本垂直接觸，形成了高陡巖石邊坡的地貌景觀。

1.2 地質環境背景

1.2.1 地層巖性

區域內出露地層主要有寒武系、奧陶系、石炭系、二疊系、三疊系、第四系等地層，治理區出露地層包括奧陶系地層、第四系地層。

第四系地層主要有人工耕植土（Q4ml）、全新統崩坡積層（Q4ml+col）、中更新統風積層（Q2eol）。其中人工耕植土分布于坡頂，厚度0.50～1.5 m，為黃色粉質黏土，結構松散，稍干、稍密、含植物根系、可見少量蟲孔和結殼石。全新統崩坡積層主要由崩坡積碎石土組成，塊碎石成分主要為淺灰色～棕灰色的灰巖，該層厚約數米至十余米，主要分布在無礦山開采面坡腳位置。中更新統風積層主要分布在坡體上部，厚度1.3～11.5 m。巖性為淺灰黃～褐黃色離石黃土，硬塑，土質成分均勻，夾1～2 層棕紅色古土壤，垂直裂隙發育程度一般。

奧陶系中統馬家溝組灰巖（O2m）為礦區開采巖層，淺灰色～棕灰色，中厚～厚層狀，微晶結構，致密堅硬，質地較均一。巖層產狀傾向為260°～270°，傾角30°～35°?？傮w坡面傾向110°～120°，坡面微風化，表面有爆破開采及風化形成的碎石塊和石渣，邊坡共發育2 組共軛節理，節理面產狀：103°∠58°及191°∠71°，1 m 內見2～3 條裂隙，受開采震動影響部分裂隙寬約3～10 cm，裂隙中充填巖質碎屑與泥質。原生節理閉合性好，延展性長度7～10 m，鈣質膠結；坡長約800 m，垂直高度為40～80 m 不等。

1.2.2 地質構造與地震

區內地層平緩，構造相對簡單，為一向北緩傾單斜構造，在韓城大斷裂附近，以奧陶系石灰巖、白云巖為主體構成斷褶翹起帶。治理區位于韓城大斷裂西側，禹門口—文家嶺殘破扇形背斜南側。

區內地處渭河盆地北緣，新構造運動較為強烈。區內地震基本烈度為Ⅶ度，地震動峰值加速度0.15 g，場地設計特征周期值0.45。

1.2.3 水文地質與工程地質

治理區地下水類型有第四系松散巖類孔隙水及碳酸鹽巖類巖溶裂隙水。地下水通過降水入滲補給，第四系孔隙水沿裂隙或孔隙徑流補給巖溶裂隙水或在溝谷兩側以泉水方式排泄；巖溶裂隙水徑流補給深層地下水。開采區位于當地侵蝕基準面以上，自然排水通暢，區內水文地質條件簡單。區內巖土體可分為碳酸鹽巖堅硬巖類工程地質巖組和第四系松散巖類工程地質巖組。

2 礦山地質環境問題

英山采石場開采面長度近1 km，自北向南分3 個治理區，即1#、2#、3#治理區，裸露面積約4.4 hm2，采礦廢渣堆占用和破壞土地面積約12.5 hm2。

2.1 地質災害隱患

根據現場調查，區內巖石致密堅硬，但由于爆破開采導致巖體破碎程度較高，坡腳遺留較大體積塊狀孤石，剝采形成的采坑，邊坡近似直立，在坡體上部有臨空面形成危巖體，坡體的表面發育凹腔，同時坡面上有浮石、孤石等，崩塌、滑坡等地質災害有隨時發生的可能。斜坡上開采產生的廢渣與碎石料大量堆積，且由于多年開采，在開采過程中將價值較低的土石料堆放在溝谷中，造成溝谷淤積大量土石料，極易在暴雨情況下形成泥石流物源，對下游村莊造成威脅，危險性較大。

2.2 地形地貌景觀破壞

區內石灰巖礦為露天開采，開挖、爆破破壞了原始坡體的巖體結構并形成陡直坡體多處。巖石裸露，巖體松動，植被破壞，山體破損嚴重，遺留的廢渣廢石等亂堆亂放，廢棄地陡坎縱橫交錯，破壞了山體地形地貌及地質景觀，也破壞了山體植被生態系統，與周邊自然環境極不協調，造成水土流失和揚塵污染嚴重，對當地城市生態環境產生惡劣影響。

2.3 土地資源占壓與破壞

剝采形成的廢渣和尚未銷售出去的石料堆積于地表占壓和破壞土地，在地表水流的沖蝕下使土地里形成一層板結貧瘠土壤，使農業減產。同時，降雨入滲及沖刷引起堆渣坡頂出現裂縫，并發展為局部坡面泥石流，形成地質災害，進一步對當地的耕地資源造成破壞。

3 地質環境治理及生態修復技術

高陡邊坡的治理方式已有眾多文獻涉及，本項目采用削坡減載、錨桿框格梁、排水溝、擋土墻等治理措施取得了較好的效果。生態復綠根據坡高與坡度采用不同的方法：平臺附近廢渣堆放區及低坡段，利用生態袋等工程進行復綠；對于坡度＜55°的基巖出露區，采用客土噴播復綠技術復綠；對于坡度≥55°的基巖出露區，采用“植生孔”復綠技術進行；對于視覺條件好，坡高坡陡不易綠化的邊坡，進行摩崖雕刻措施。

3.1 地質環境治理措施

本采石場分1#、2#、3#共3 個治理區，各治理區坡高與坡度均不相同。根據坡高與當地環境現狀，采取不同的方式進行治理，消除地質災害隱患，恢復當地生態環境（圖1）。

圖1 英山采石場治理工程平面圖

3.1.1 削坡減載措施

項目區灰巖出露厚度大，節理裂隙發育，巖體破碎，開挖、爆破破壞了原始坡體的巖體結構并形成陡直坡體，坡體存在發生地質災害的可能。設計采用上部巖體削坡減載，降低現有邊坡坡度，對于1#采坑，針對山體形狀，從2 個面進行分級放坡，坡比為1∶1，每8 m 設置一馬道。

3.1.2 錨桿框格梁措施

對于2#、3#采石場開采平臺場地平整后對邊坡進行分級放坡、錨桿框格梁防護。主要經濟技術指標：肋柱樁身、柱身使用C25 混凝土施工，錨桿為長度6 mΦ32 鋼筋，水泥砂漿由42.5 級硅酸鹽水泥配制，水灰比為0.40～0.45。鉆進速度、孔位誤差及鉆進深度應滿足設計要求?？蚋窳厚R道寬4 m，內側設置截排水溝和擋土墻，截排水溝斷面為0.3 m×0.4 m，擋土墻0.8 m 高，斷面為0.3 m×0.5 m，擋土墻內側填耕植土，種植喬灌木。

3.1.3 廢棄地修復治理措施

廢棄地整治主要根據廢渣堆填位置、方量，采取挖高墊低清理殘留的巖土體，利用擋墻攔擋廢渣，開挖場地排水溝與邊坡排水系統相溝通，構建完整的排水系統，減少水土流失和泥石流災害隱患。廢棄地平整后，進行客土覆土，覆土厚度30～50 cm，達到恢復土地植種的功能。

3.2 生態修復措施

3.2.1 生態長袋工程

對于穩定的硬質巖邊坡采用生態袋壘砌措施。經濟技術指標：生態袋裝滿填充料并壓實成型為標準尺寸60 cm×30 cm×15 cm 的生態袋；生態袋用無紡布以聚丙烯（PP）為主要原料制成，單位面積質量≤135 g/m2，斷裂強度≥7.5 kN/m。生態袋壘砌施工中采用直徑50 mm 的PVC 排水管，按約2 m×2 m 間距布置，在壘砌結構頂部以外有明顯匯水面或順坡連續壘砌長度超過30 m 時采用。復合土工膜單位面積質量≥300 g/m2、膜厚≥0.2 mm，寬度0.8～1.0 m。

3.2.2 掛網噴播工程

在削坡清坡和回填壓腳坡面進行掛網客土噴播。經濟技術指標：主錨桿采用Φ12 mm 螺紋鋼，長度≥30 cm；輔錨桿采用Φ10 mm 螺紋鋼，長度≥25 cm。鋼絲網采用絲徑2.0 mm、孔徑6 cm 的勾花網。噴播改良基材時分2 次進行，第1 次噴射厚度8～10 cm 不添加種子材料的植生基質，第2 次噴射厚度2 cm以上的植物種子及營養液混合料，全部灌木種子材料以及土壤活化材料均在第2 次噴播中使用，種子噴播前需要進行催芽處理。噴播總厚度10～12 cm，在巖性破碎或巖石堅硬部位，噴層厚度可適當增加。

3.2.3 植生孔復綠工程

對高陡邊坡掛網噴播效果欠佳的情況下，利用植生孔復綠。經濟指標：開采面危巖清理后布置SNS 主動防護網，橫縱向采用長度為3 m 的φ16 mm 鋼繩作為支撐繩，支撐繩網格內鋪設1 張4 m×4 m 的鋼絲網（網格20 cm×20 cm），每張鋼繩網與四周支撐繩間用φ8 縫合繩縫合聯結并進行預張拉，坡面打φ300 mm 的植生孔，植生孔間距為2 m×2 m，深度為1.5 m，角度與坡面呈25°～35°。坡面植生孔內營養土需進行二次填土，最終填土至距孔口20 cm 處，植生孔內種植5 株攀爬植物（圖2）。種植后需將各株攀爬植物分別分散固定在主動網上，以利于后期整體綠化效果。

圖2 植生孔設計圖

3.3 摩崖雕刻措施

對邊坡巖體穩定、相對平整且規模較大的巖面予以保留并自然裸露，結合摩崖雕刻藝術化修飾，在降低修復成本的同時，創造地質剖面遺跡留存觀賞價值。

4 治理效果分析

露天礦山開采形成的高陡邊坡，破壞了地形地貌，不僅存在地質災害隱患，也存在視覺污染。利用植生孔復綠技術，結合主動網防護進行邊坡防護，消除了地質災害隱患。通過2 a 多的養護，邊坡復綠率達到70%以上。礦區植被景觀得到恢復提升，形成冬天有綠、春夏有花的美景；同時增加了水源涵養能力，有效降低水土流失（圖3）。

圖3 英山采石場地質環境治理與生態修復效果前后對比圖

5 結論

（1）英山采石場前期的開采促進了當地經濟的發展，開采后地質環境遭到破壞，存在潛在的崩塌、落石等地質災害隱患。土地資源破壞與占用，環境污染與土地資源浪費等反過來又阻礙了當地經濟的發展。采用因地制宜、兼顧景觀的治理理念，利用社會資本參與治理的方式，取得了較好的治理效果。

（2）通過分臺階多級削坡、錨桿框格梁護坡等對邊坡進行治理，實施廢棄地整治覆土改善環境、截排水溝解決坡面雨水漫流消除泥石流隱患等治理措施，增強了邊坡的穩定性，消除了地質災害隱患。

（3）采用生態長袋、客土噴播、植生孔復綠、喬灌木立體復綠等技術與措施，恢復了山體生態景觀，改善了當地生態環境。

（4）通過地質環境整治與生態修復，達到綠化與景觀再造，使礦山及周邊生態環境和景觀面貌發生了很大的變化，再造了秀美山川，也儲備了寶貴的耕地資源，促進了韓城城市經濟建設與社會發展，對下一步礦山治理與礦山生態修復有一定的技術借鑒意義。