生态技术在紫金山矿区边坡治理中的应用

钟吉祥

摘要生态技术在紫金山矿区边坡治理中应用，有利于解决矿山开采与生态环境遭破坏的矛盾，同时也可以很好地保护边坡表层，起到防止边坡进一步水土流失和绿化、美化的作用。通过对上杭紫金山矿区水土流失及边坡现状分析，介绍了矿区边坡的特点、生态技术在边坡治理中的应用，特别对高陡边坡治理及其后期的抚育施肥管理进行详细分析，借此说明生态技术可以有效地对紫金山矿区边坡进行防护治理。

关键词生态技术；紫金山矿区；边坡治理

中图分类号S157.2文献标识码A文章编号 1007-5739（2009）03-0283-03

紫金山矿区位于福建省上杭县境内，地理坐标东经116°24′00″~116°25′22″，北纬25°10′41′~25°11′44″，该矿山矿物结构是“上金下铜”，现已探明黄金储量153t，铜储量146万吨。紫金山矿区位于武夷山脉南段东列山地的南端，属中低山构造侵蚀山地，东邻玳瑁山脉，周围为丘陵盆地和河谷盆地环绕。山脉走向北东，地形自北东向南西倾斜，矿区基岩裸露、地形陡峻、切割强烈，坡度多在25~50°。主峰麒麟顶位于矿区中部最高点，海拔标高1 138.13m，矿区东西两侧为旧县河和汀江所环绕，汀江河面标高为200m。矿区内地形海拔多在500m以上，最低标高（西北角）315m，矿区附近侵蚀基准面标高为190m，相对高差较大。矿区属亚热带季风气候区，温湿多雨，夏长冬短，无酷热严寒，降雪少、霜期短，年平均气温19.9℃，年平均降雨量1 604.1mm，且每年3~6月为雨季，约占全年降雨量的60%，其次为8~9月常有降雨及台风雨，10~12月为旱季，一般占全年雨量的2.5%~5.0%，主导风向为西北风。矿区往南直距上杭县城14.6km，矿区东侧的石圳村有205国道经过。石圳村向西北有10km的水泥公路直抵矿区，石圳村向南12km公路至上杭县城。上杭至蛟洋站铁路线约59km里程、距龙岩市公路里程102km，交通方便。

紫金山金矿目前已成为中国第一大黄金矿山、国内单体矿山保有可利用储量最大、采选规模最大、黄金产量最大、矿石入选品位最低、单位矿石处理成本最低、经济效益最好的黄金矿山。

1紫金山矿区水土流失及边坡现状分析

1.1水土流失现状分析

紫金山金铜矿的大规模开发，不可避免地引起植被、土壤等生态环境破坏。据上杭县水保办实地调查勘测，矿区目前占地扰动总面积437hm²，水土流失总面积约125hm²，水土流失率28.6%，其中轻度流失16hm²，占水土流失总面积的13%，强度流失109hm²，占水土流失总面积的87%。矿区现有水土流失具有以下几个特点：①分布面积上为相对集中，但块状不连续，以采矿点、露采区、选矿场地和矿生活区为中心，向四周延伸；②地形分布上，集中在25°以上的陡坡地为主；③垂直分布上，主要在450～900m标高的中、低山区；④矿区土壤侵蚀类型主要为水力侵蚀，其次为重力侵蚀；⑤水土流失形式主要为沟蚀，其次为面蚀和滑塌侵蚀。

1.2矿区边坡现状分析

紫金山矿区的边坡主要由开挖道路及生产用地所形成的上下边坡、陡邦开采形成的边坡、矿石经破碎洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡、矿石未经破碎直接洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡等几种边坡组成。

1.2.1开挖道路及生产用地所形成的上下边坡。紫金山矿区新旧生产用地及开挖道路形成的上下边坡在紫金山矿区边坡中占有15%左右，该种边坡在道路以上属于原始边坡开挖出来，一般情况下坡度较陡，在35～50°，坡长15～50m，岩性主要由岩质和土质2种，从原始山体直接开挖而成，边坡相对较短且比较稳定；道路下边坡主要是上边坡开挖后堆积而成，性状与上边坡相似。

1.2.2陡邦开采形成的边坡。紫金山金矿露天采矿场所采用的陡邦开采而形成的边坡坡度较陡，在60～85°，坡长20～30m，是以花岗岩为主的碱性岩构成的岩质边坡。因该种边坡还在经营使用中，现在还不需要进行植被恢复。

1.2.3矿石经破碎洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡。矿石经破碎洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡在紫金山矿区边坡中占有40%左右，坡度在35°左右，该矿石的含金品位一般都在0.5g/t以上，经破碎后成8cm以下的不规则碎矿石，所以颗粒度小且较均匀，呈弱碱性，pH值在8.0~9.5，土壤主体为各种已矿化及氧化的中细粒花岗岩，金矿物已浸出回收，铜、银等重金属含量极低。它结构松散，强度低，含砂石多，土量极少，土壤贫瘠，持水能力差，透水能力强，抗软化的能力弱，抗剪切强度差，故边坡的稳定性相对较差。

1.2.4矿石未经破碎直接洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡。该种边坡在紫金山矿区边坡中占有25%左右，矿石的含金品位一般都在0.5g/t以下，因未破碎直接入堆洗矿，颗粒度非常不均匀，其他特点与矿石经破碎洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡相同。

2生态技术在边坡治理中的有效应用

2.1生态技术的含义

“生态技术”指的是在工程建设中采用相关的生态植物（如不同的乔、灌、草、藤等），在特定环境条件下混合配置后，对开挖或填筑所形成的边坡进行植被恢复的一种综合技术应用方案，它包含了绿化景观、固土保水、防止浅层滑坡、塌方等生态环境保护的基本内容[1]。

2.2矿区土壤与原始植被

矿区成土母岩主要是以花岗岩为主，岩体风化强烈，覆盖数米红色风化壳，经气候、生物、水等因子的长期共同作用，形成了矿区红壤、黄壤、紫色土、草甸土等土壤类型。矿区原始植被群系主要有常绿阔叶林（米槠、栲树、木荷等）、针阔混交林（马尾松、杉木等）、竹林（观音竹、刚竹、紫竹等）、人工林及灌木（黄瑞木、继木、桃金娘、胡枝子等）类型。

2.3生态技术在边坡治理中的应用

2.3.1一般边坡的治理。一般边坡是指坡度小于35°的矿石经破碎洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡和开挖道路及生产用地的下边坡。该种边坡采用铺植本地河滩草，同直接撒播草种护坡相比，它具有以下特点：①成坪时间短；②护坡功能见效快；③施工季节限制少；④前期管理难度大[2]。该种边坡先将顶部采用装载机修建挡水墙，目的是不让边坡顶部的汇水流入边坡，在适合的位置修建1条排水沟，使其汇水往排水沟方向排出。然后再进行清理、修坡平整；为确保安全，在边坡顶部至坡脚每隔3m修1条20～30cm的人工马道便于施工人员边坡作业。边坡修整清楚后，在河滩旁挖来本地草皮铺植于边坡，一般成块的草皮采用星点式铺植后用竹钉将其固定于边坡上，成块的草皮间隙处铺植一些草皮碎屑或草皮土，铺植后用铁锹拍打夯实，经过几次雨水浇灌，本地草皮即可开始生长。第2年设计种植胡枝子、马尾松，且1∶1行间混交。种植密度为株行距1.1m×1.0m，9 000株/hm²（马尾松300株/hm²、胡枝子300株/hm²）呈品字形种植，且定点、挖穴、种植同步进行。种植马尾松、胡枝子穴规30cm×20cm×20cm。栽植前1~2d要水施5%浓度复合肥作送嫁肥，且上山前还需浸透水、压紧，确保土球不松散、苗木不脱水；种植时间在6月底前完成。第3年再种植一些花卉类灌木，如双荚槐、毛杜鹃、紫薇等。

2.3.2开挖道路及生产用地所形成的上边坡的治理。该种边坡在道路以上，属于原始边坡开挖形成，一般情况下坡度较陡，在35～60°，采用坡脚砌挡土墙，在其上部再砌花池，在花池里放入比较肥沃的土壤与有机肥，有机肥可以为草炭土或发酵过的农家肥，然后再种植爬山虎、炮状花及中华常春藤，爬山虎种植密度为4株/m²，炮状花为2株/m²，中华常春藤为4株/m²；生长速度在半年内有些可长3~4m，慢的也有1.0~1.5m。在边坡上可采用多种草籽混合，主要种子有马尾松、宽叶雀稗、多花木兰、百喜草、狗牙根等，在播种前1d，进行混合后浸泡，再用钙镁磷肥进行第2次搅拌，与过筛的黄土再次搅拌均匀，调至呈粘糊状即可，在土质的边坡上进行星点式甩播，阴雨天气可在10d左右发芽。

2.3.3矿石未经破碎直接洗矿后的废矿渣堆积而成的边坡的治理。该种边坡主要由未破碎直接入堆洗矿后的废矿渣堆积而成，颗粒度非常不均匀，主要表现在中下部边坡全是超过15cm的不规则石块，只有采用先将石块相对铺平，再用客土主要是黄土将石缝隙补满，最好高过石块5cm比较理想，其余与一般边坡的植被护坡方法相同。

2.3.4高陡边坡的治理。该种边坡主要有陡邦开采形成的边坡、开挖道路及生产用地所形成的上边坡及紫金山矿区东南矿段A、B块排土场边坡。东南矿段A、B块属构造侵蚀中低山地貌，地形切割剧烈，起伏较大，区内标高420～950m，相对高差530m，坡度在30～45°。

紫金矿业集团股份公司在2003年5月对东南矿段A、B块收归管理后，对东南矿段A、B块排土场边坡整治极为重视，采取以截排、导排地表水、削坡减载等工程措施将A1块分为4个边坡，A2块分成2个边坡，B块削坡减载23.6万立方米，共分11个边坡，在每个平台内侧设置排水沟，将水引向边沟排出，台阶坡比1∶1.2～1.5。在2004年对边坡采用点播混合草籽的办法，9穴/m²，穴规为20cm×10cm×10cm，草籽主要是宽叶雀稗、多花木兰、百喜草、狗牙根、高羊茅、马唐等，在播种前1d，进行混合后浸泡，再用钙镁磷肥进行第2次搅拌，与过筛的黄土再次搅拌均匀，播在穴内再覆盖，在15d内基本发芽。有些比较平缓的边坡可采用铺植本地河滩草的办法（方法同上），由于矿渣边坡含砂砾多，肥力极差，后续加强肥水管理，土壤少，透水、吸水性强，流动性大，极易被雨水冲刷。2004年7月7~8日降雨量达90.8 mm及同年8月19~20日降雨量达92.1mm将超过35°的边坡冲垮，特别是B块第Ⅳ平台左侧冲垮影响到第Ⅳ个边坡左侧稳定，第Ⅶ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ边坡因地表水下渗到边坡内部，边坡中部渗出冲刷、侵蚀最终冲成大沟壑状；为了不影响下部边坡，在第Ⅸ边坡采用挖掘机和装载机反压拦截，对地表水采取层层拦截及导排入边沟，2005年在原来的基础上继续种植马尾松，密度为9 000株/hm²，方法同一般边坡的治理。在2005年6月15~24日降雨量达254.6mm及同年8月13～14日降雨量达159.3mm又将A1块第Ⅲ、Ⅳ边坡及A2第Ⅱ边坡冲毁形成局部泥石流。为了使松散的矿渣不再往下溜，该矿在边坡采用水泥抹面，在马道外侧建C20砼浇注加钢筋的挡水墙，马道采用厚度为10cm的水泥抹面使水更易导排，2006~2007年东南矿段AB块边坡相对稳定。2009年紫金山国家矿山公园建设，从美观方面考虑，决定对东南矿段AB块原有被冲刷的边坡及水泥抹面的边坡进行重新整治，使其披上绿装。在2008年初就开始对开挖道路及生产用地所形成的上边坡及东南矿段AB块原有被冲刷的边坡及水泥抹面的边坡采用喷播绿化的方法：该工序为排水设施施工→边坡平整→铺挂铁丝网→物料混合搅匀→喷射生态营养剂基质层和面层→覆盖无纺布→后期养护。①排水设施施工。该项排水设施主要是为了使坡面不受汇水冲刷的影响，在边坡顶部挖1条排水沟，一般坡顶排水沟宽为30～40cm并向两边排水。②铺挂铁丝网。挂网目的是增强护坡强度和生态植被营养剂人工基质与岩面的附着力，可选用160～180μm菱形铁丝网，铺网时要保证坡面全部覆盖，并打锚杆加固，锚杆为16mm螺纹钢、长60cm，铺挂铁丝网不能形成活动空心网。铺挂铁丝网既可护坡，同时又构成生态植被营养剂基质的“骨架”，增强其整体性和附着力，防止其从坡面脱落。③物料混合搅匀。将选定的绿化基材（土壤）、水泥、辅助材料（鸡鸭粪、锯末面）、无机肥料、生态植被营养剂、保水剂等按比例进行搅拌混合均匀，形成混合营养基质层。④喷射生态植被营养剂基质层和面层。根据搅拌机及喷射机械功率的大小，按生态植被营养剂配方计量各种材料拌合均匀后，即可喷射。喷射时要求喷枪口距岩面1m左右，加入的水量应保持生态植被营养剂基质不流不散。并分基层和面层2次喷射，基层不加入植物种子，喷射厚度为8cm，在其喷射过程中，应注意第2次找平；面层拌料时加入混合植物种子，喷射厚度2cm，2层的平均厚度需达到10cm。⑤覆盖无纺布及后期养护。当面层喷射完成及观花灌木栽植后，要及时覆盖无纺布进行保墒。后期养护措施主要是及时浇水，以保持人工基质呈湿润状态，营造种子快速萌发的生长条件，浇水养护应根据天气状况适时进行，浇水时应采用喷雾喷头移动喷洒，以保证基质充分湿润，于早、晚进行，禁止在中午前后进行。当植物种子萌发生长后，还应专人定期观察植物生长情况，适时追肥，若发现病虫害要及时防治。

2.3.5抚育施肥管理要求。抚育施肥管理是一个很重要的工序，马尾松、胡枝子等一些灌木采用点穴多次施肥抚育，在距植株15cm处挖穴点施，施后要盖土，每次每株施复合肥50g，1年施肥4次，时间分别在3～5月、8～10月雨水来临之前进行。本地河滩草通常采用复合肥撒施，次数与时间同上。并要求及时做好病虫害的防治工作，预防为主，精心养护，使植物增强抗病虫能力，经常检查，早发现早处理，采取综合防治、化学防治、物理人工防治和生物防治等方法防止病虫害蔓延和影响植物生长。尽量采用生物防治的办法，以减少对环境的污染。用化学方法防治时，喷药一般要在下午进行；药物、用量及对环境的影响，要符合环保要求的标准。

3治理效果

生态技术在紫金山矿区边坡治理中的应用，必先整治边坡和治理水路，在完善排洪设施和边坡相对稳定的前提下，对堆场、废渣、尾矿、道路、边坡、沟壑等实行综合整治，固坡绿化，变废为宝，综合利用。自1998年至今，紫金山金铜矿植被恢复总面积约335.5hm²，包括草皮的斜坡面积及每年的复垦面积，投入资金已达2 200.37万元。对边坡采用先草后乔、灌、花卉，同一地点采取逐年递进的方式，完善整体森林生态系统，逐步演替为公益林。经过几年的努力，紫金山矿区边坡水土流失的现状有所缓解，经生态技术应用治理过的边坡土壤变肥、边坡复绿、崩塌地质灾害得到治理、边坡相对稳定，为我国矿区生态技术边坡治理立下典范。

4存在问题

因矿渣边坡结构松散、强度低、含砂石多、土量极少、持水能力差、透水能力强等特点，若每个平台没有采取适当的导水引流措施或者从处界有水进入边坡，就有可能会引发地质灾害和泥石流。

5结语

通过几年来的水土保持和园林工作者的共同努力，紫金山矿区边坡呈现出亮丽的风景线。紫金山金铜矿始终坚持将矿山水土保持和生态治理摆在重要位置，至今紫金山金矿累计投入水保设施费用达1.2亿元，建成了一批水土保持设施，这些设施对防治矿区水土流失发挥了重大作用，在一定程度上扼制了水土流失、地质灾害的产生，并在2003年12月被国家旅游局授予“紫金山工业生态旅游矿区”，现紫金山又被列为首批“国家矿山公园”。始终做到开发一片、治理一片、成效一片、利用一片，做好矿山的重建植被，恢复矿区生态，使生态技术在紫金山矿区边坡治理中的作用得以有效发挥。

6参考文献

[1] 陈水荣．浅谈矿山、公路建设中“生态技术”方案的选择与应用[J]．西部探矿工程，2006（2）：247-249.

[2] 周德培，张俊云．植被护坡工程技术[M]．北京：人民交通出版社，2003．