A Discussion on Recovery and Treatment of Geo-environment Problems in a
Limestone Mine in Mengyin of Shandong
刘永强 LIU Yong-qiang；董星 DONG Xing；齐普衍 QI Pu-yan；
张计划 ZHANG Ji-hua；朱峰 ZHU Feng；高峰 GAO Feng；谢少凯 XIE Shao-kai
（北京理工北阳爆破工程技术有限责任公司，北京 100081）
（Beijing Science and Technology Beiyang Blasting Engineering Technology Co.，Ltd.，Beijing 100081，China）
摘要：山东蒙阴某废弃石灰石矿山高陡边坡存在一定的地质灾害隐患，本文对恢复治理方法的选择以及实施过程进行了论述。采用阶梯台阶法对高危边坡进行削坡、覆土、绿化，恢复了矿山地貌景观，消除了地质灾害隐患，打了造绿色矿山，也为同类废弃矿山治理提供借鉴意义。
Abstract: There are some geological hazards in the high and steep slope of an abandoned limestone mine in Mengyin County, Shandong Province. This paper discusses the selection of restoration methods and the implementation process. The high-risk slope was cut, covered with soil and afforested by step method. The landform landscape of the mine was restored, the hidden danger of geological disasters was eliminated, and the green mine was built, which provided a reference for similar abandoned mines.
关键词：废弃矿山；地质灾害；高陡边坡；生态恢复
Key words: abandoned mine；geologic hazard；high steep slope；ecological restoration；
中图分类号：0X171.4；TD167 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）23-0015-03
0 引言
石灰石是化工、冶炼、建筑等多个行业的重要原料[1]，石灰石矿的开采会对当地经济发展有一定的影响。蒙阴县位于沂蒙山区，山地丘陵占总面积的94%，当地某石灰石矿品质优良，经长年累月过度开采，已经对当地地质环境造成了严重影响。为了坚持人与自然和谐共生，践行“绿水青山就是金山银山”的理念[2]，同时也为了排除对即将修建的穿过该矿区县级道路造成的安全隐患，该矿山地质环境亟待治理恢复。
1 工程概况
山东省临沂市蒙阴县某露天石灰石矿，矿区占地面积450亩，大致呈长条状，东西长约300m，南北长约1km。如图1、图2所示，由于矿山多年的开采，矿区内山体破损严重、地势起伏较大，形成多处大规模、高落差的开采平台及最大高差近80m的陡崖，经过人为活动破坏及自然条件风化侵蚀，矿区产生多处隐患随时可能发生崩塌、滑坡、地面塌陷的等地质灾害。开采出的石料在矿区任意堆积；地表植被大面积遭到破坏，水土流失严重；矿区粉尘飞扬，污染严重，破坏和影响了地貌景观且占用大量土地资源。
1.1 气象与水文条件
本地区属温带大陆性季风气候，年均气温为12.7℃，年均最高气温37℃，年均最低气温-12℃。地区内最大年降水量1125.3mm（1993年），最小年降水量453.8mm（2001年），年均降水量723.3mm，80%集中在7、8、9月份，最大日降水量168.8mm（1993年8月5日）。鉴于降水条件，高陡边坡长期被雨水冲刷后存在塌方、浮石滚落等巨大安全隐患。
1.2 地形地貌与矿体特征
矿区位于低山丘陵区，地表裸露古生代寒武纪地层，海拔高程最高点+480.53m，最低点+368.66m。矿体赋存于寒武系长清群朱砂洞组上灰岩段内，矿层产状与地层一致，总体走向北东向，倾向南东，倾角4°~6°，呈层状，出露厚度大于80m。矿体岩性为青灰色中厚层状含燧石结核灰岩、泥晶灰岩，偶夹豹皮状灰岩层，围岩与矿体岩性相同。
1.3 工程地质条件
矿区地表岩石裸露，均为青灰色厚层云斑灰岩，上部无覆盖层，已经采用露天方式开采形成了陡坎地形，边坡近垂直。岩石完整性差，特别是坡顶边缘岩石破碎严重，抗风化能力、抗压、抗剪能力等一般，区内除发育少量小型节理外，无较大构造，易发生崩塌等地质灾害，工程地质条件属复杂型。
2 恢复治理方案选择
矿山开采后遗留下岩石边坡一般属高陡边坡，原有的表土和植被几乎被完全剥离，缺少植物生长的有利条件[3]，治理难度相当大。目前对于高陡的岩石边坡绿化处理主要有以下方法：阶梯台阶法、客土喷播绿化法、框格客土绿化法、喷混植生绿化法等[4]。本文仅对使用最广泛的阶梯台阶法、客土喷播进行详细对比。
2.1 阶梯台阶法
将高陡的大边坡分台阶开挖降为若干个小边坡，然后在每个小台阶外侧砌筑挡墙并覆盖上一定厚度的种植土，最后在每个台阶平台上植树种草、每个台阶坡底种植藤本植物，待其生长、攀援、覆盖坡面后达到绿化效果[5]。此方法需要进行大量土石方作业，无疑会增加经济与时间成本，但进行降坡后多出的若干个平台也增加了可利用土地面积。虽然植树、种草、种藤本植物在恢复治理刚竣工时达不到“绿水青山”的效果，但是植物几乎都生长在更利于涵养水分的水平台阶上，经过几年养护后植被郁郁葱葱，能恢复或者超越原始生态水平。
2.2 客土喷播法
以高陡岩石坡面挂网（锚杆+挂镀锌网）为基础，通过喷射机将搅拌均匀的高营养有机质客土原料自上而下喷射到岩面[6]，为植物在岩石表面生长提供基础。再采用特定配方的含有草种的植被混凝土，用喷锚机械喷射到岩坡的有机客土上，待草种长出后就覆盖坡面实现了绿化。该方法的机械化程度高、速度快，短期内植被绿化恢复效果良好，基本不需要养护即可维持植物的正常生长。但从长远的发展来看，附着在陡峭岩壁上的客土喷层经风化、植物根系腐蚀的等作用后容易发生大片脱落、养分供给不足植物生长缓慢，绿化效果大打折扣。
结合本矿山高陡边坡的稳定性、边坡中某些位置富含石灰石、公司组织管理能力、矿山生态价值等情况，综合分析研究后采用阶梯台阶法对该矿山进行治理恢复。
3 恢复治理的实施
根据废弃矿山现状，本恢复治理首先对矿产开采产生的大平台进行整平；然后对边坡采用爆破方式进行阶梯式逐层递进削坡，从而排除发生地质灾害的隐患；随后在每级台阶上开挖种植穴砌、筑石墙、覆盖种植土，最终种树种草绿化进行生态的恢复。
3.1 施工难点
采用阶梯台阶法工程量大、台阶数量多，恢复区内的地形地貌整治、浆砌石墙施工、土石方工程施工、绿化施工等各工序组织要严密避免相互干扰。由于本工程位于村庄附近，施工中还要采取各种有力措施最大限度降低对周围村民的不利影响。
3.2 具体施工方案
为了将拟建道路两侧崩塌等地质灾害隐患消除，首先对道路平行方向边坡进行阶梯式逐层递进削坡，每级阶梯高10m，宽8m，台阶边坡角70°，拟建道路位置留出80m的平台，向东北方向穿过山体后收窄至40m，平台最终标高在375~485m，自北向南平行递增。
①场地平整。采用推土机将坡底大小采石堆推平、碾压，在碾压机械碾压之前，宜先用轻型推土机推平低速预压4~5遍，使表面平实；且应先静压，而后振压。碾压机械压实填方时，应控制行驶速度，一般平碾、振动碾不超过2km/h，并要控制压实遍数。
②台阶式削坡。本工程施工周期短、工作量大，选择了高效率的爆破方式进行削坡。先进行破损山体周边残丘、危岩体清除，然后阶梯式逐层递进削减。从山脚开拓至山顶道路，依次进行每个平台的钻爆、挖运、排土作业，对爆破下的土石方分级别堆放以备日后进行充分利用。爆破时经过技术人员严格把关，爆破飞石、振动等危害均控制在合理范围内。
③砌筑石墙。在每级台阶边缘向内推0.5m，采用建设浆砌毛石的形式，砌筑两道宽0.3m，高0.6m毛石墙，墙距3m，两道毛石墙中间覆盖种植土；边坡底向外0.5m砌筑一道毛石墙，墙宽0.3m，高0.5m，然后向其与边坡之间回填种植土，以便下一步的绿化工作，如图3所示。
④覆土绿化。覆种植土：选择适合山体绿化的种植土，要求无碎石、无有害物质、pH值6.0~7.0、有机质含量大于20g/kg。按照小于15mm的粒径要求，去除种植土中含有的粘土或类似粘土的物质及粗砂、石头、土块、杂草、有害粽子及其他物件，保证种植土的整体结构、成分均匀。种植土回填厚度为0.8m，施工过程中边填充边夯实，压实系数密度不低于0.93。
绿化场地平整：浇水沉实平整回填种植土，待表层土晾干后，再整平整细，应注意把好土、表土铺在植株根系的主要分布层。种植乔、灌木的表土层至少在100cm以上。
挖种植穴：种植穴规格按照《城市绿化工程施工及验收规范》的要求施工，挖穴时注意表层土与底层土分放，并清除土中垃圾，在平整后的大型平台上按照3m×3m成梅花形布局开挖种植穴，种植穴呈圆形，直径0.5m，深度0.8m。
苗木栽植：栽植前首先注意苗木与现场特点是否符合，其次应对树冠的朝向加以选择。
施工过程中应注意保留原有的自然植被，并充分利用周围环境景观要素，绿化物种的选择应优先考虑适应环境能力强、适合当地生长的乡土树种和草种[5]。因此在平台上种植侧柏，在坡脚种植爬山虎并引导其往上生长实现台阶坡面的垂直绿化。整个覆土绿化过程如图4、图5。
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⑤从485平台到375平台依次进行施工，最终本次恢复治理总作业工作量如表1。
恢复治理后的效果如图6所示，台阶层次清晰、错落有致，种植土已经完全覆盖住了裸露的岩石，假以时日侧柏、爬山虎、野花野草等茁壮成长后荒山又会被绿色覆盖。
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4 结语
地方政府和矿山企业不断提高了对生态环境的保护意识，新矿山规范开采的同时废弃矿山也逐渐得到有效治理。本矿山地质环境治理恢复的重点是崩塌、滑坡等地质灾害防治及矿山生态重建，通过阶梯台阶法削坡使原本被破坏和压占的土地资源得到恢复，也使得有利用价值石灰石矿产资源物尽其用。两三年后，绿化的山坡上郁郁葱葱，蔷薇、蒲公英、苍耳、绒球等百花齐放招蜂引蝶，原本死寂的废弃矿山变得一片生机盎然，恢复治理出的300多亩用地也将逐渐发挥出生态价值，这也更好的践行了“绿水青山就是金山银山”理念，达到生态效益、经济效益统一。
参考文献：
[1]刘诗云，郭阿龙，李霖锋.广西永福某石灰岩矿山地质环境问题及恢复治理探讨[J].山东国土资源，2017，33（1）：65-70.
[2]王金南，苏洁琼，万军.绿水青山就是金山银山—“绿水青山就是金山银山”的理论内涵及其实现机制创新[J].环境保护，2017，45（11）：12-17.
[3]邹艳福，徐国，照日格图，等.小型露天矿山治理措施研究——以翁牛特旗四道杖房萤石矿为例[J].西部资源，2017（1）：91-93.
[4]田开洋.岩质边坡绿化技术及其施工方法选择[J].西部探矿工程，2015，27（2）：11-13.
[5]阳建新，李发菊.华北地区岩质边坡绿化措施及植物选择研究[J].路基工程，2012（5）：51-55.
[6]邓梦春，吴和政.我国地质灾害防治工程的边坡绿化技术与现状[J].中国地质灾害与防治学报，2004，15（z1）：39-42. |
