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矿山林草地生态修复如何做?请看这三个实例
作者:管理员   来源:自然资源部   时间:2020-2-16 14:02:07   点击:949

本节通过几个矿山林草地生态修复案例,说明修复标准的把握,以及修复技术方法的具体应用。

一、某水泥用石灰石矿生态修复工程设计

(一)矿山概况

该矿山为露天矿,开采矿种为水泥用石灰岩,矿山设计生产能力为1800×104t/a,属大型矿山。矿山服务年限15年,现剩余服务年限为11年。矿区土地面积1.8164km2

1.矿山开采状况

矿山工程总体布局主要由露天采场、工业场地及矿山道路等部分组成。

露天采场采用自上而下水平开采,共分为11个台段,最高开采高度为+170m,最低开采高度为+30m,+95m以上台阶高度为15m,+95m以下台阶高度为13m,安全平台宽度4m,清扫平台宽8m,二者交替布置。最低开采标高+30m。工作面台段坡面角65°,最终台段坡面角47.5°~49°,开采终了形成上口1451m×1250m、下口1320m×1220m的开采境界。目前矿山开采在采场2、3、4、5、6已分别形成标高82m、119m、125m、135m、166m、149m的6个开采平台。

工业场地目前标高88.0m。工业场地内主要设施有综合办公室、机电汽修车间、综合材料库、加油库、停车场、破碎站等(为不影响采场生产正常降段,后期工业场地将搬迁至山下厂区附近)。

矿山道路主要用于矿石运输、用于露天采场与工业场地及外界的联系,矿山道路按露天矿三级道路设计,双车道,路面宽度9.5m,路基宽度12.5m。

某矿山工程设施总体布局示意图见图4-5。

图4-5 某矿山工程设施总体布局示意图

2.排水

该矿山属裸露型山坡露天矿,矿段最低开采标高为30m,均高于当地最低侵蚀基准面。矿区周围无大的地表水体,矿区内充水主要为大气降水,采场在35m标高以上开采,采场汇水可沿采矿工作面、道路系统边沟和涵洞自然排泄。开采至30.0m标高时,可在采场北西侧掘沟方式排出积水。矿山开采能全部采用自然排水。

3.废弃物处置

(1)废石

根据矿山“开发利用方案”的矿石加工及废岩(土)石综合利用,矿体围岩以及地表土层平均化学成分含量大多均在工业指标要求范围内,可作为矿石利用,因此,矿山基本无废渣土排放。矿山采用零排废生产,矿山不设废石场。

(2)废水

采矿场基本上无污水排放,矿山工业场地生产和生活污水排放量很少,极少量污水经简易处理后沿排水沟排出。

(二)矿山生态修复工程设计

根据矿山实际情况,将该矿山生态修复划分为3个修复单元:露天采场、工业场地、矿山道路。露天采场需要对地基进行局部清理,并进行简易的场地平整,易于植被的重建和配套工程的建设,最后通过修建边坡阶梯、护栏网和警示牌对该单元进行监测和管护。工业场地需经过局部清理、场地平整后,进行植被重建。矿山道路需对原临时道路进行改建,并在道路两旁进行防护林建设。

该矿山生态修复工程主要在露天采场修复单元,露天采场面积为204.3928hm2,修复方向主要为林地。修复工程主要有土壤重构工程、植被重建工程、配套工程、监测与管护工程。具体工程设计如下:

1.土壤重构工程

(1)边坡危岩清除

由于采场内存在坡顶岩土松散现象,坡面岩石松动易掉,为保证修复工程安全实施,需要首先清理这部分浮石,危岩浮石主要存在于边坡的两端以及边坡顶端。拟对露天采场边坡进行局部清理,根据矿山“开发利用方案”,按清理面积为总面积的60%进行,平均清理深度为15cm。

(2)宕穴(槽)开挖

矿山植被重建采取挖坑种植乔灌木与藤蔓,在露天采场底盘采取宕穴开挖的方式,在露天采场开采平台则采用蓄土槽开挖的方式。同时,为保证修复植被的水源需求,在露天采场底盘进行养护水塘的开挖。

(3)建筑垃圾外运

将边坡危岩清除、宕穴开挖和建筑物拆除等产生的土石方和垃圾运至矿山外,由矿山回收利用。

2.植被重建工程

露天采场开采底盘面积较大,地形较缓,容易积水,可依据地势坡度和覆土厚度,选择具有一定经济效益、适应性强、耐涝的植物品种。因此,露天采场开采底盘选择刺槐,该树种根系浅而发达,适应性强,抗干旱、耐贫瘠、生长迅速、耐水湿、抗腐朽,是重要的速生用材树种。露天采场开采平台水土流失严重、干旱瘠薄,水源缺乏,因此在植物选择上,要优先选择根系发达、树冠浓密、抗干旱、耐贫瘠的树种。植被以灌、草为主,辅以浅根系乔木。因此选择乔灌藤结合,在平台上挖坑种植刺柏、女贞以及爬山虎上攀下挂绿化边坡。

在修复区植树措施结束后,林间的表土要进行必要的生物措施来保持土壤原有的肥力,同时也可起到防治水土流失的作用,主要的生物措施为撒播草籽。草籽选择紫花苜蓿,该生物耐寒、耐贫瘠、繁殖容易、根系发达、抗逆性强,同时能够增加土壤肥力。

(1)林草恢复

露天采场开采底盘植被恢复采取挖坑种植刺槐,树坑规格为1.0m×1.0m×1.0m(长×宽×深),每坑开挖及覆土量均为1.0m3,株距为3m,每坑种植刺槐1株;露天采场开采平台植被恢复采用挖蓄土槽种植刺柏、女贞和爬山虎,蓄土槽规格为1.0m×0.6m(宽×深),平台每米开挖及覆土量均为0.6m3,露天采场平台总长度为37132m,平均每个平台设计开挖3条蓄土槽;蓄土槽每2m种植刺柏(或女贞)和爬山虎各一株(图4-6),爬山虎采用上攀下挂的形式,边坡上不再开凿宕穴。对露天采场范围撒播草籽,设计40kg/hm2

图4-6 平台挖蓄土槽种植示意图

(2)土壤改良

为保证回填后的土方能满足重建植被的生长需求,需采用施肥改良的办法提高土壤的肥力。采场底盘种植刺槐,平台种植刺柏、女贞和爬山虎,施用有机肥与复合肥改良土壤;按照有机肥3kg/穴、复合肥.25kg/穴,每年施用两次,连续施用三年,提高土壤肥力。

3.配套工程

露天采场修建截、排水沟引水排至周边坑塘,来满足项目的排水的需求,路沟交叉处设置过水涵。

(1)道路工程

为了方便露天采场底盘修复林地的管护与通行,有利于机械化操作,需在修复区新建养护道路,道路尽量与现有道路系统连接。养护道路主要为货物运输、机械设备转移、人员通行等操作过程服务,能满足小型车辆或机械通行。

采场外围矿山道路路面宽度9.5m,路基宽度12.5m,为方便与外界的通行,对原矿山道路保留,对原矿山道路路面坑洼区域进行路面修复,并在道路两旁植树绿化。

新建养护道路6条,总长7386m,养护道路a型2条、B型4条。其中养护道路a型为路宽4m的泥结石路,总长2486m;养护道路B型为路宽3m的泥结石路,总长4900m;路基采用10cm级配碎石,路面采用20cm泥结碎石,上铺2cm磨耗层。养护道路横断面见图4-7。

图4-7 养护道路横断面图

(2)疏排水工程

该矿山采场开采完后,形成的台阶高差较大,边坡较陡,为了减少矿区外地表汇水和大气降水冲刷台阶,避免采场底盘积水,进行疏排水工程建设,主要包括截水沟和排水沟。拟在露天采场开采边坡坡顶新建截水沟截地表水,在各个开采平台和底盘新建排水沟引水,并最终经西北侧开挖排水沟排出,最终汇入矿区西北侧的高桥湖。矿区排水采取分级排水,划分为3个排水系统:一是采场外围西侧及北侧修建截水沟,此区域汇水面积较大,水流速较大,排水经截水沟流入西北侧排水斗沟,最终汇入高桥湖;二是各开采平台修建排水农沟,并在东西南3个区域各修建一条急流槽,将平台汇水经急流槽汇入平台底部开挖的养护水塘,由排水斗沟2和排水斗沟3汇入排水斗沟1,最终入高桥湖;三是平台底部修建了纵横排水农沟,汇入排水斗沟后最终入高桥湖。

露天采场顶部布设截水沟2条。截水沟断面为梯形,底宽0.6m,沟深1.0m,沟面宽1.6m,总长5472m。截水沟横断面见图4-8。

图4-8 截水沟横断面图

露天采场布设排水沟10条。根据项目区实际情况,修建排水斗沟3条、排水农沟4条,急流槽3条。排水斗沟断面为梯形,底宽0.6m,沟深0.8m,沟面宽1.4m,总长8153m;排水农沟断面为梯形,底宽0.4m,沟深0.6m,沟面宽1m,总长45414m。急流槽断面为矩形,底宽1.3m,沟深1.5m,总长372m。排水沟、急流槽横断面见图4-9、图4-10。

图4-9 排水沟横断面图

图4-10 急流槽横断面图


(3)水工建筑物

a.开挖养护水塘

矿区水源主要为地表降水,因后期植被的养护水源需要,在露天采场1底盘开挖养护水塘,将地表降水存储,方便后期植被养护。矿区水源主要为地表降水,因后期植被的养护水源需要,在露天采

场1底盘开挖养护水塘,将地表降水汇集存储,方便后期植被养护。根据修复林地的需水要求,拟开挖养护水塘17个,水塘断面为梯形(坡度为1∶2),塘面为40m×30m(长×宽),深度为2.5m,设计蓄水深度为2.0m。养护水塘开挖石方量为42500m3。养护水塘底部采用现浇c20混凝土护底防渗,厚度为0.2m。

b.修建过水涵

为满足项目区管护人员通行需要,在路沟、平台坡脚布置阶梯与排水沟交叉处布设过水涵管,共计31座。根据排水流量可知,涵管管径设计为40cm。

c.配备移动式泵站

因植被灌溉的提水需要,配备移动式泵站以便及时浇水灌溉。移动式泵站由柴油机、抽水机组和PE塑料软管及软管接头等组成,简易、便携,适宜结合养护水塘进行大片林地的灌溉。根据项目区实际情况,配备移动式泵站4套,以便从养护水塘提水浇灌。移动式泵站在3年养护期结束后将其交由当地政府保管和使用,使用方向为矿山植被养护,具体保管措施由当地政府出台细则。

4.监测与管护工程

(1)边坡阶梯

植被管护期需要布置管护道路,设计在中间平台开凿阶梯便于管护人员通行。开凿阶梯3条,阶梯规格为0.25m×0.3m×0.8m(高×宽×长),每个边坡开凿阶梯为60个,共27个边坡需开凿阶梯(图4-11)。

图4-11 边坡阶梯纵断面图

(2)安全防护

安全防护措施为布置护栏网和警示牌。为防止人畜坠入,在养护水塘外围布设护栏网。护栏网材质为混凝土立柱加优质低碳钢丝网,立柱高2.3m,埋入地下0.50m,每2m设置1根立柱,钢丝表面处理为镀锌。采场采完后,形成的台阶高差较大,边坡较陡,为防止人畜进入采场发生坠落等安全问题,在露天采场外围布设警示牌。警示牌沿着边坡外围线每隔500m设立一个。图4-12

 

图4-13为护栏网和警示牌大样图。

图4-12 护栏网大样图

图4-13 警示牌大样图

矿山生态修复工程设计详见图4-14。

图4-14 矿山生态修复工程设计图




二、某煤矿矸石山生态修复工程设计

(一)矸石山概况

矸石山是由煤炭工业在采煤过程和洗煤厂生产过程中排放的固体废弃物堆放形成的人造景观,属于严重退化的生态系统类型之一。大量积存的煤矸石,占用了大量土地,导致严重的环境污染。尤其是煤矸石的自燃产生的有毒气体,使大气、水体严重污染,导致社会问题和环境问题。煤矸石是对矿区生态环境的主要影响源之一,亟待改善矿区的生态环境。

(二)矸石山生态修复工程设计

1.植被重建工程

在170多万吨的矸石山上,采用分层碾压并建造了3个平台,然后喷浆覆土。并于2003年秋季栽植了2812株常绿乔木、3580株落叶乔木、16796株灌木,栽植了11080m2的草皮;2004年春季又种植了2034株常绿乔木、2875株落叶乔木、6020株灌木,铺设了11080m2的草皮。在栽植过程中还使用了2927个竹筐、5050个蒲包和4840根毛竹支撑,以确保植被的成活和坡面的稳定。整个过程还更换客土9755m3、施加有机肥100m3、复合肥4432kg。这些都确保了整个矸石山植被的平均成活率达到了81.7%,主要造林树种成活率在90%以上。

2.配套工程

嵌草排水沟为638m2,青砖路面300m2,喷灌管线长1908m,环山道路223m。

该矸石山生态修复平面图如图4-15所示。

覆土与植被重建后的矸石山景观对照如图4-16、图4-17所示。

图4-15 矸石山生态修复平面图

图4-16 覆土与植被重建施工中的矸石山

图4-17 覆土与植被重建后的矸石山景观




三、珠海斗门加油站高陡边坡“V”型槽修复设计要点

(一)项目概况

项目位于珠海市斗门区,建设总面积20485m2。加油站后山坡为六级岩质边坡,下面五级边坡每级坡高约16~20m,顶级边坡最高处接近40m,坡度约55°~65°,坡度陡峭,且已做混凝土抹面,坡面光滑,无土壤覆盖,植被根系难附着于坡体。设计主要针对高陡裸露岩质边坡的生态修复与景观提升。在设计中严格遵循因地制宜、生态优先等原则,选用“V”型槽复绿、植生盆种植、挂网客土喷播等措施,尽可能选用乡土树种,形成乔灌草,灌草的垂直结构,构建良好的群落演替,另外在植物上也选用了部分色叶开花植物,使设计区在四季都有不同的景观效果。

(二)设计要点

1.一级坡面

将原坡面措施全部更新。首先铁丝网材质更新为镀锌铁丝网,以解决铁丝网易生锈的问题。修复措施创新为“挂双层网+生料棒+客土喷播”的绿化方式(图4-18),重点解决偏陡坡面挂浆不稳、基质不足的问题,喷播植物草灌结合,丰富绿化层次,保持绿化持久性。

2.二级及以上坡面问题

充分利用原坡面分级、表面平整的优势,结合已喷浆防护的特点,采用“平台种植槽+坡面V型槽”的治理方式(图4-19)。V型槽底部加厚增加承载力和耐受力,槽内种植灌木、爬藤绿化,平台重新修建适当加大尺寸的种植槽,加植乔灌木和藤本,清理原有截排水沟,保证排水畅通。

图4-18 挂网客土喷播剖面图

图4-19 V型槽剖面图

3.植物选择

针对基地所处的地理位置,植物选种充分考虑抗逆性强的物种及乡土种,并按施用的部位、措施类型和景观需求等因素,有针对性的选用。

坡面主要以先锋强势种为主,结合整体绿化恢复的前、中、后期,辅以地被、爬藤类植物;坡脚则充分利用生长空间相对充足的优势条件,适当增加乡土种和开花类及色叶类植被。

珠海斗门加油站及公路分局高陡边坡修复前后对比,如图4-20、图4-21所示。

图4-20 施工中的高陡边坡

图4-21 完工后的高陡边坡


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