采石场陡坡和平台特征及复垦技术的探讨

孙艳荣，高秀莲

（1.辽宁省冶金地质勘查局地质勘查研究院，辽宁 沈阳 114038；2.内蒙古自治区乌审旗林业局，内蒙古 鄂尔多斯 017300）

1 采石场特征与复垦单元

采石场被人为损毁后，通常会形成凹凸不平的采场平台、排土场和石质陡坡，原地貌被重塑，按照土地复垦单元的划分可分为如下几个特征单元。

1.1 采场平台

采场平台是采石掘进所形成的平台或坑口迹地，由碎石或岩石构成。其特点是岩石裸露，岩表坚硬，昼夜温差大，生物生存条件恶劣。平台往往是最为坚硬的石头质地，几乎没有松散基质。现行采石场平台，在土地复垦设计中，最有效的复垦方式是采用全面覆土措施进行植树或种草。依据设计的植被在裸岩表面覆一层有效厚度的土层，进行目的植被的设计和种植，由于平台有道路相连，有拦挡和排水设计，排水条件较好，不会形成积水，加之土地复垦至少需要3年以上的管护期，一般情况下，在保证适宜的覆土厚度和选择抗逆性好树种的前提下，生态恢复和植被正相演替的效果会较好。

1.2 排土场

排土场由采矿剥岩的表土与废石混合物堆积而成。排土场基质通常呈松散砂石无序结构，受坡度条件的影响，通常质地较大较重的石块会沉入下层和坡角，反之亦然，质地较轻和较小石块会滞留其上端。基质之间具有较大的孔隙，疏松流动性较大，如不采取拦挡措施，雨季易引起泥石流，增加地质性滑坡的风险。据调查，排土场的坡度通常不会很大，可采用工程和生物技术措施进行植被恢复，选择抗逆性好的植被能够取得较好的复垦效果，这方面国内外已有较多的复垦的先例［1－4］。

1.3 石质陡坡

石质陡坡的最大特征是陡峭光滑，无任何疏松土壤基质，坡度大多超过45～70°，甚至个别达到90°直角的悬崖峭壁。诚然，石质陡坡的复垦是项十分艰难的工作，他是矿区土地复垦难度之最。根据采场复垦单元的划分，还可把石质陡坡划分为陡坡和坑口2个损毁单元。其中，石质陡坡复垦是采石场复垦工作的焦点和技术难点［5］。因石质陡壁在采石场损毁面积所占的比例较大，解决了石质陡坡的复垦，就基本上解决了采石场的复垦率问题。通常对大于60°的石质陡坡，可根据这一特殊的立地条件，选择适宜于当地生长的藤本植物进行复绿，利用藤本植物的气生根和藤蔓的攀爬特性进行绿色覆盖，复绿的效果较好［6－7］。

2 采石场平台和石质陡坡复垦技术措施和方法

2.1 采石场平台设计和复垦

鉴于采石场平台复垦难度和复杂性，生态学和环境工程学专家都在做这方面攻难克难的研究，发表了许多平台复垦的论文和成果［8］，但要具体结合当地的生产实际，结合当地气候条件、适生树种、土壤、人力和物力因素，有选择的采纳和吸收国内外复垦经验。纵观国内外有关采场平台复垦主要考虑如下几种技术措施。

2.1.1 削坡平台、树种配置和覆土量 石质陡坡经削坡处理修成阶梯形削坡台面，可按照台面的宽度、台阶高度和覆土厚度3个因素，因地制宜的选择适宜的乡土树种，当树木成林郁闭后，不同台阶平台被树木覆盖，阻挡了酌热的阳光烘烤、减少了土壤水分蒸发、增加了枯落物的积累并减少了水土流失。生态环境的改善，为后期的生态林和经济林建设提供了保障。

2.1.2 合理确定削坡平台台阶高度 应考虑植被成熟期的最大高度，一般而言受采石场土壤养分和水分匮乏的影响，其乔木和灌木树种生长高度较矮，台阶高度可适当缩小，有利于整个坡面提高覆盖率并改善坡面小气候条件［9］。

2.1.3 综合考虑台阶宽度 为植被快速地覆盖削坡平台，削坡平台台阶的宽度可适当加宽。一般而言，每一个台阶的起码宽度要能保证栽植乔木树种2行或灌木4行的行距，如果栽种刺槐，2行至少要有4m以上的台阶宽度。

2.1.4 合理布设排水系统 采石场的石质陡坡，从总体覆土量上看，因受土量来源有限，总覆土量较低，加之垂直高度较高，地表径流量相对较大，在布设排水系统时要遵循沿陡坡平台外沿设置截流沟，沿台阶内侧布设排水沟。排水沟由中间向两侧设置一定等高线比降，与截流沟相通，使地表径流水最终顺畅地排入采石场总排水沟系统内。截流沟和排水沟断面尺寸依截流面积及雨量而定。

2.1.5 优化树种配置 首先应考虑乡土树种具有根系发达、固土能力强、枯落物产量较高、肥化土壤作用好的特性。在辽宁南部地区适宜于采石场陡坡复垦的主要树种有：乔本植物刺槐、柞树、油松、桧柏、家榆等；灌木植物主要有：紫穗槐、胡枝子、锈线菊、忍冬、丁香。最好实行密植设计，乔木树种距行距最好为1m×1m或1.5m×1.5m，灌木树种0.5m×0.5m，或0.3m×0.3m，密植有利于控制树木的高生长，防治覆土较薄而产生的树木倒伏现象，以迅速提高覆盖率，尽早促成可灌可乔的生态林。

2.1.6 确定合适的覆土厚度 采石场的平台复垦在覆土厚度上要依土源的经济成本和周围生态环境的土层厚度而异。首先在覆土厚度上要考虑与周边的环境相协调，如周边土层很薄属于石漠化的植被区域，应结合全面覆土尚可薄一些。但覆土厚度应与所复垦的植被根系深浅相一致，即草本覆土最薄，灌木较之草本稍厚，乔木树种较灌木更需较厚的土层。经济林树种覆土最厚，如果树的土层是复垦树种中最厚，一般要达到50cm，这与树种的抗逆性和期望的目标产量有关。

2.2 采石场石质陡坡的复垦设计和方法

在国外一些发达国家，诸如美国、英国、德国和日本等，较早开始从事石质陡坡绿化，并研究出一系列的石质陡坡绿化工程技术［10－13］，如客土喷播、种子喷播、水泥框格、植生卷绿化、厚层基材喷射绿化、生态多孔混凝土绿化和客土袋液压喷播植草等诸多技术方法。厚层基材喷射护坡技术是日本于1976年首先研究出来，主要是为了增加石质陡坡的生态防护功能。目前，厚层基材喷射护坡技术和绿化网护壁技术已成为日本经常采用的生态工程护坡技术，采石场特别是石质陡坡的复垦是一项复杂的生态工程技术。运用生态和工程技术手段进行设计，涉及环境生态学、林学、森林保育学、工程力学、植物学、土壤学、肥料学、园艺学等诸多学科相互借鉴和运用。其最终目的是为了达到复垦林地生态自我修复和持续利用。其属性具有低能耗、低物耗、费用和效益综合优势、环境兼容性、景观的稳定、实现美化的特点。因此，石质陡坡的复垦主要有如下几种较好的技术方法。

2.2.1 凿洞客土垦殖 采用火药爆破或人工凿洞等方法开挖植树坑穴，配合一定的覆土量和水分管理，最终复垦成生态林或景观生态林。技术关键点是要掌握小剂量微爆技术，因地制宜的控制坑穴的大小。在覆土量和土质上要因树种的生物学特性和达到的复垦效果而定，但每穴的客土量至少要达到40～50cm厚，土质最好是壤土，有机质最好达到2.5%以上，土壤密度小于1.2g·cm－3。凿洞客土垦殖的优点是节省土量、节省全面覆土的工程量、绿化速度快，成效显著。缺点是火药爆破或人工凿洞难度大，投资成本高，掌握不好容易出现伤亡事故；此外爆破构成次生损毁，新产废石的处理成为问题。凿洞客土垦殖适用于山势不是太陡、石质硬度不高的石灰岩、菱镁岩和风化程度较高的沉积岩。

2.2.2 网格喷播复绿 先在石质陡坡上铆挂固着土壤和草籽金属网格，然后利用喷播混合机具将土壤、肥料、保水剂、黏合剂和种子等材料按比例混合后喷射到岩石表面上，在岩表形成有效人造喷播层，创造能让植物生长发育的土壤条件以利草籽快速发芽生长，为此要掌握以下几点关键技术。

（1）固着金属网格要规范有效，金属网格的网目数和固着强度是影响牢固程度和持久性。选择好适宜的金属网目后，先把锚钉按一定的间距固定在石壁上，然后挂网。

（2）掌握好喷播基质材料比例。要把握好基质的配比，材料的组成主要有：表土60%、复合肥料7%、木屑10%、大粒沙子10%、黏土10%、保水剂1%、其他2%。一般喷播厚度在10～20cm。

（3）喷播要注意植物根系特性。草籽要注意生物学特性，高棵植物与矮棵植物，浅根系与深根系，针叶与阔叶，固氮类植物与非固氮类植物，不同季节性草本与长短期结合，达到生态稳定，种群协调、优势互补的目的。喷播的缺点是由于石质陡坡环境恶劣，烈日烘烤易形成裂纹和风干，局部产生发芽率不高，成活率不均匀现象。要得到较好的复垦效果和较好的覆盖率，需投入的资金较多。其中维护费用所占比重较大，因草本层生态作用较弱，整体水土保持作用效果一般。该方法的适合范围为采石场石质较陡的地段，相对于其他工程措施而言，具有省时、省力、见效快的特点。

2.2.3 草把固持覆土绿化法 在经过人工清理的石质陡坡上，沿等高线等距的在石面上固持草把，然后覆一层约20cm左右厚的表土覆盖层至不露草把，在雨季来临前，撒播不同品种的蓿根花卉草籽，其后注意水分管理，保持湿度。一般当年就能取得较为理想的景观效果，但从长远绿化考虑，最好能依据草籽的越冬能力和繁殖力来合理计算种子的混合比。缺点必须坚持长期管护，水肥和病虫害防治管理程度要求较高。优点是复垦效果较好，绿化速度快。

2.2.4 景观塑造法 在城市、风景区或交通要道采石场的石质陡度进行景观设计和重塑，采用景观塑造法因势利导，将计就计地进行多方位的优化设计。可把采石场开辟成游乐场、地质公园、野生动物栖息场、生态长廊、雕塑等景点，从美化的角度进行多方位的精心打造。在石质陡坡上，要选择四季常绿的针叶树种和富具鲜明特色的木本花卉，并采取技术措施进行镶嵌式美化处理，提升采石场损毁地的经济效益和社会效益。缺点是设计复杂，工期较长，投入资金较高，需要一定的技术和资金的投入。优点是给环境建设发展带来景观生态效益。

3 小结

进入21世纪以来，随着我国建筑业的大规模发展，石材和石料的需求量居高不下，而且受石料的利益驱使，开采量和土地损毁面积在显著增加，而相应的治理技术和措施相对滞缓，技术落后和治理资金的匮乏相当普遍。采石场的治理问题普遍受到人们的关切和关注，然而顾采不顾治问题仍然大量存在，如何把采石场治理和复垦问题解决好，是建成小康社会，环境建设和治理关键问题。国家颁布土地复垦条例中，要求土地复垦坚持谁损毁谁复垦的原则。但监管执法工作仍然严峻，因为采石场的复垦环境条件复杂，暂时还没有因地制宜的技术标准，技术问题是困扰着监管主要因素。因此强化采石场法人和责任人的技术和法律培训工作显得尤为重要。此外，本着与时俱进的思想，国土部门要开展土地复垦技术方面的专项研究，增加专项研究资金的投入，在一些关键性的采石场和采矿场建立复垦示范样板基地，普及科研成果。拓展研究的深度和广度，在复垦效果上要兼顾生态效益和经济效益以及社会效益的三者平衡关系，用发展和前瞻性眼光制定矿山治理的法律和法规，审慎分析采矿收益与采矿治理支出（环境污染治理、水土流失、物种锐减）的平衡帐。加强采矿开发利用方案的技术论证和土地复垦方案的论证的评审工作，促使方案能够指导土地复垦的工程需要。切实把采石场的土地复垦工作与城市建设和环境建设以及生态体系建设有机地结合起来，达到协调发展，可持续发展，全面发展和统筹兼顾的目的。

［1］方华，林建平，莫江明.采石场生态重建的有关问题［J］，生态环境，2006，15（3）：654－658

［2］陈波，包志毅.国外采石场的生态和景观恢复［J］.水土保持学报，2003，17（5）：72－74

［3］陈法扬.城市化过程中的废弃采石场治理技术探讨［J］.中国水土保持，2002（5）：39－40

［4］刘青松，左平，邹欣庆，等.吴县市露天采矿区生态重建与环太湖地区生态旅游模式的契合［J］.生态学杂志，2003，22（1）：73－78

［5］夏建波，叶加冕.采石场高陡边坡开采工艺改造［J］.矿业研究与开发，2012，32（4）：5－7

［6］杨冰冰，夏汉平，黄娟，等.采石场石壁生态恢复研究进展［J］.生态学杂志，2005，24（2）：181－186

［7］古锦汉，冯光钦，梁亦肖，等.矿山迹地植被恢复树种选择技术研究［J］.湖南林业科技，2006，33（5）：18－20

［8］张俊云，周德培，李绍才.厚层基材喷射护坡实验研究［J］.水土保持通报，2001，21（4）：44－46

［9］罗松，郑天媛.采石场遗留石质开采面阶梯整形覆土绿化方法研究［J］.中国水土保持，2001（2）：36－38

［10］袁剑刚，周先叶，陈彦，等.采石场悬崖生态系统自然演替初期土壤和植被特征［J］.生态学报，2005，25（6）：1517－1522

［11］Cai GT，Yang S J，Zhao BJ.Measures for water and soil conservat ion and ecological environm entconst ruction of the abandoned grave－l pit in Shenzhen ［J］.J.Nachang College Water Conserv a.Hydroelec.Power，2000，19（4）：60－62.

［12］Cullen W R，Wheat er C P，Dunleavy PJ.Est ablishment of specie－s rich vegetation on reclaimed limest on e quarry faces in Derbyshire，UK ［J］.Bi ol.Conser，1998（84）：25－33

［13］郑伟忠.藤本植物在浙江采石场石壁生态复绿中的应用［J］.黑龙江农业科学，2010（3）：74－76