类壤土基质喷播技术在矿山生态修复中的应用分析——以个旧市大屯黑马山矿山为例.pdf
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1、第3 5卷第3 期2023年9月亚热带水土保持Subtropical Soil and Water ConservationVol.35No3Sep.2023类壤土基质喷播技术在矿山生态修复中的应用分析以个旧市大屯黑马山矿山为例蒋学广吴吴柳宗宗陈允建(云南地质工程第二勘察院有限公司云南昆明6 50 2 18)摘要喷播绿化是进行矿山边坡植被恢复常用的技术之一,本文结合个旧市大屯黑马山工程实例,介绍了该技术的工艺流程与坡面整治要求,发现了在施工过程中存在的问题,分析了实际效果与预期效果相差较大的原因,提出了类壤土基质喷播技术在高陡边坡治理工程设计与施工中的注意事项,以便为类壤土基质喷播技术的推广应
2、用与问题解决提供技术与案例支撑。关键词类壤土基质喷播;高陡边坡;底基层;表层;种子;养护中图分类号S157.1前言2016年9 月2 5日,为全面贯彻落实党中央、国务院关于生态文明建设总体部署和要求,深入贯彻落实习近平总书记系列讲话重要精神,财政部、原国土资源部、原环境保护部联合印发关于推进山水林田湖生态保护修复的通知(财建2 0 16 7 2 5号)。2 0 19年11月,自然资源部印发了关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见(自然资规2 0 19 6 号),个旧市积极响应国家政策要求,加快推进历史遗留矿山生态修复工作,首次引进类壤土基质喷播技术,用于个旧市城市通道面山矿山大屯黑马山灰
3、岩矿生态修复。1类壤土基质喷播技术简介依据地质灾害生物治理工程设计规范(试行)(T/CAGHP050-2018)附录H中类壤土基质喷播法高陡边坡治理工程设计介绍,类壤土基质喷播法是一种新型的生态护坡技术,通过仿生技术快速模拟出原坡面中适合植物生长的高性能类壤土基质结构,在短期内形成具有生物多样化和可持续演替功能的植物群落,恢复自然生态系统,具有重收稿日期:2 0 2 2-11-14修回日期:2 0 2 3-0 2-15作者简介:蒋学广(197 4-),男,云南省宣威市人,高级工程师,从事地质工程、地质环境与生态修复研究工作。45文献标识码B文章编号10 0 2-2 6 51(2 0 2 3)0
4、 3-0 0 45-0 5塑岩面立地条件,恢复后与原坡面植被相似度达95%以上,兼具生物防护作用。工艺流程包括坡面整理、挂网、喷射底基层、喷射表层、养护等。施工要求坡面凹凸最大不超过3 0 cm,整体坡面最大坡度小于等于8 0,分两层喷播,底基层厚度57cm,表层厚度7 8 cm,合计厚度12 15cm,所有种子在使用前进行发芽试验,底基层由当地肥沃的植壤土加入草纤维、黏胶、保水剂、复合肥、类壤土基质剂等拌合而成,并规定了每平方米中添加物的用量。2个旧市大屯黑马山概况项目区位于南亚热带:主要分布在海拔110 0 1400m的北部坝子和海拔10 10 110 0 m的南部红河谷地区,拟修复的三个
5、矿区位于海拔13 0 0 1600m之间。年平均气温18 2 1,只有春、夏、秋三季,基本无冬季。大部地区雨量充沛,但分布不匀。510 月为雨季,降水量8 7 9.9mm;11月至次年4月为干季,降水量2 16.2 mm,年均降水量12 9 2.8 mm,年降水日数约158 日,日最大降水量108.9mm。亚热带水土保持第3 5卷依据大屯黑马山矿山生态修复治理方案,大屯黑马山矿区包含黑马山、正波、张乔顺三个灰岩矿区(见图1)。其中黑马山矿区面积最大,正波居中,张乔顺最小。98.5m,往北东逐渐降低,矿区损毁面积约2 5457.3 7 m(见图4)。沿边坡边缘,地表局部可见裂缝,宽约0.2 0.
6、5m,可见深度一般在1.2 1.5m之间。图1大屯黑马山矿区(左-张乔顺,中-正波,右-黑马山)黑马山矿区由南、北两个采场相连组成,南采场形成漏斗状露天采坑,最高点高程152 5.6 m,最低点高程13 6 0.0 m,相对高差16 5.6 m。采场西南边形成近直立高边坡,主要由原生灰岩构成,垂高约160m,表面基本裸露,偶有车桑子矮小灌木及竹毛草生长;沟中凹地南北宽约2 6 7 m,东西长约350m(见图2),为废弃采矿斜坡及平台,从上往下大致分出九阶平台。北采场形成东西两侧的凹槽,最高点在与南部采场连接处的山梁,高程1446.0m,最低点在采坑底部,高程13 7 8.0 m,相对高差6 8
7、.0 m。图2 黑马山矿区原始地貌正波矿区形成的采空区成西高东低的弧状,最高点在采场西北边缘,高程149 3.8 m,最低点在采场底部平台,高程13 8 0.0 m,相对高差113.8 m,由西往东逐渐降低,矿区损坏面积约58 7 9 4.9 9m(见图3)。沿边坡边缘,地表局部可见裂缝,宽约0.2m,可见深度小于1.2 m。图3 正波矿区原始地貌张乔顺矿区形成的采空区呈西高东低的圈椅形状,最高点在采场南西边缘,高程1455.0 m,最低点在采场底部平台,高程13 56.5m,相对高差图4张乔顺矿区原始地貌3修复方案三个矿区都设计成分台削坡+类壤土基质喷播+平台栽种的修复方案,每级边坡高10
8、2 0 m,坡度60,台阶宽度46 m。平台覆土厚度50 cm,其中下层为3 0 cm厚的粘土,上层为2 0 cm厚的熟土。类壤土基质喷播厚度15cm。每个矿区顶部设一个100m的蓄水池,边坡周围及平台内侧设截排水沟,坡面设喷灌养护系统。黑马山矿区前缘设一口机井,抽水至矿区上方蓄水池中作为施工及养护用水。4施工中遇到的主要问题施工内容较多,本次主要介绍削坡施工和喷播施工中遇到的主要问题。4.1削坡施工主要问题4.1.1爆破清渣后形成的平台宽度基本都小于设计平台宽度,很多地段不能满足爆破穿孔条件。由于岩石风化差异明显,挖机清渣甩下平台时,渣体与坡面摩擦带走部分风化破碎岩石造成坡面磨损、平台变窄。
9、正波第一平台设计宽4.0 m,清渣完成后平台宽度最窄处仅有1.2 m左右,最宽处也只有3.5m左右。4.1.2岩体坚硬地段基本达不到设计要求的边坡坡度和凹凸度。岩质边坡采用爆破清渣削坡,爆破药量、爆孔密度很难控制形成光面爆破,不能像切割一样保障坡面光滑,爆破后产生大量的裂隙,加之岩体产状和节理裂隙的控制,坡度难以准确控制,坡面凸凹度基本不满足规范要求,甚至出现反倾凹腔。黑马山第一级边坡岩体完整,岩层倾向山里,倾角在7 5左右,最终边坡也基本成陡倾反坡;正波北区第一级边坡岩体也较完整,最终坡面凸凹度一般在2 0 6 0 cm,坡度一般在6 0 7 0,很难达到规范和设计要求。46第3 期蒋学广,
10、吴柳宗,陈允建:类壤土基质喷播技术在矿山生态修复中的应用分析4.1.3岩体极破碎的坡段和土质边坡稳定性差,易垮塌、滑坡。岩体破碎的坡段受到坡面弃渣翻滚摩擦时,易发生垮塌形成坡面碎屑流,在降雨作用下易降低内摩擦力形成崩塌。以张乔顺石厂左侧边坡为例,一级边坡清渣时在二级边坡上冲出12 m深的凹槽。一级边坡喷锚完成后遭遇降雨,导致较大面积垮塌。土质边坡挂网锚杆长度仅40 50 cm,对锚固边坡稳定基本不起作用,土质边坡在降雨作用下土体抗剪强度降低,在重力作用下多数发生滑坡。4.2喷播施工主要问题4.2.1基质土粘性大,经常堵管。基质土主要来源于矿区周边工程建设开挖产生的弃土,粘粒含量高,基本为粉质粘
11、土和粘土,内聚力和内摩擦角大,呈块状时难以粉碎,搅成泥浆时粘结力强,易吸附在管壁上造成堵管。4.2.2坡度大于50 的区域喷射土层容易塌落,露网较多,坡度大于7 0 的区域基本没有出苗。用于喷播所调配的浆土粘结力较低,地形坡度较陡时,在重力作用下易剥落,从网孔中间塌落或顺网片外侧剥落,造成铅锌网片暴露。坡度大于7 0 的区域剥落和塌落情况更严重。正波石厂北侧边坡和张乔顺石厂边坡喷后3 个月的绿化效果呈现很多斑秃现象,就是不同地形坡度喷射效果的反映。4.2.3喷射土层防冲刷能力弱,降雨时易形成冲沟或垮塌。喷射土层中的粘结剂和植物纤维搭配不合理时会造成喷射土层防冲刷能力较弱,而粘结剂含量过高就会造
12、成土壤板结。植物纤维既可作为肥料滋养植物生长,又可作为加强筋连接土体,增强土体粘结力和防冲力,特别是表层种子层中的植物纤维还有保水、防晒、防寒、防冲刷作用,合适的配比才能起到良好效果。黑马山右侧一级边坡是在雨季进行喷播,坡面冲沟发育程度就与植物纤维含量成反比。4.2.4喷射厚度不均匀,缓处厚、陡处薄。坡面平缓处,土壤浆体易滑落堆积,土层厚度较大,种子出苗率高,绿化效果较好。反之,坡面较陡处喷射厚度较薄,绿化效果较差。黑马山一级边坡地形陡峻,绿化效果差,二级边坡地形稍缓,喷后2 个月植被覆盖率基本达到10 0%。4.2.5种子搭配不合理,不同区块之间复绿效果差异较大。种子搭配合理是修复的关键,乔
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