阅读说明：本技术 一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法 (Gravity type gabion structure-based mine ecological comprehensive restoration method ) 是由 朱怡 于 2020-04-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法,将矿山废渣回填入矿洞,并对矿山进行削坡处理,构成梯田式边坡结构,在所述梯田式边坡结构各层底部开槽,将预制好的低碳钢丝六边形格宾网箱结构埋设于该槽中,就地选取粒径为100～300mm的矿山石块,填充入所述网箱结构内,构成重力式格宾挡墙；采用二次土壤回填方法,先取矿山堆渣20％～30％当量的土壤回填入所述梯田式边坡结构与所述重力式格宾挡墙之间,形成水土保持层,然后取所述水土保持层的15％～25％当量的营养土壤覆盖于所述水土保持层上；水分收集、储蓄及渗透,植被种植。本发明的方法,将废弃的矿山修复成为了大面积作物耕地,而且结构稳定、生态平衡。(The invention discloses a gravity type gabion structure-based mine ecological comprehensive restoration method, which comprises the steps of filling mine waste residues into mine holes, conducting slope cutting treatment on a mine, forming a terrace type side slope structure, forming a groove in the bottom of each layer of the terrace type side slope structure, embedding a prefabricated low-carbon steel wire hexagonal gabion net cage structure into the groove, selecting mine stones with the particle size of 100-300mm on site, and filling the mine stones into the net cage structure to form a gravity type gabion retaining wall; adopting a secondary soil backfilling method, backfilling 20-30% equivalent of soil of mine stacking slag into a space between the terrace type slope structure and the gravity type gabion retaining wall to form a water and soil retaining layer, and covering 15-25% equivalent of nutrient soil of the water and soil retaining layer on the water and soil retaining layer; collecting, storing and permeating water, and planting vegetation. The method of the invention repairs the abandoned mine into large-area crop cultivated land, and has stable structure and ecological balance.)

一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法

技术领域

本发明属于矿山生态修复技术领域，更具体地，涉及一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法。

背景技术

生态修复一定要从简单的复绿过渡到生态功能修复，总体上应该重新建立一个完整功能性的生态系统。我国现在的生态修复范围比较大，不能刻意、盲目追求特定的修复状态，必须要根据矿山所处的区域、位置以及生态适宜性来设定生态修复的目标。首先，要考虑生态适宜的情况下进行怎样的稳定修复；其次，修复以后能否达到比较好的生态系统结构；最后，我们的终极目的是要达到比较好的生态功能，比如水源涵养功能、水土保持功能、游憩娱乐等。

但是，对矿山生态功能修复而言，则一定要综合考虑经济、社会目标，包括文化功能、美学功能和公众感受等等。现在矿山大面积的破坏，对破坏区域人类的影响特别是对局部地区居民的影响是非常显著的。为此，矿山的生态恢复不能仅仅停留在植被恢复，而要考虑到在生态系统功能保障的情况下能够为居住地的居民提供什么样的生态服务，比如供给功能、原材料功能、净化水质功能、文化传承功能、美学功能等。

过去矿山开采规模比较小，矿山开采远离城市地区，范围比较小，修复更多侧重植被的恢复，较好地考虑到生物多样性的提升。如专利文献CN103299740B公开了一种矿山废弃地植被恢复的处理方法，配置改良悬浮液、喷洒改良悬浮液、渗透改良，喷播客土基材及植被修复。专利文献CN103299799B公开了一种矿山污染地植被恢复的处理方法，清除矿山污染地表面的大块浮石或者突出物，配置阻控隔离材料，在污染地表面喷覆阻控隔离材料并形成阻控隔离层，利用纤维丝固土护坡植生技术在阻控隔离层上重建植生层，以及在植生层上实现植被恢复。但上述矿山的修复方法，均为简单的植被修复。但随着城市化的发展，矿山开采离城市越来越近，矿山的修复必然要考虑与其周边城市的社会经济发展相结合。另一方面，矿山开采规模也越来越大，修复方式肯定不会是单一的植被修复，不仅要考虑当地经济、社会发展，还要考虑到矿山修复后带来的实际生产价值、生态平衡性等。并且，矿山边坡存在地形复杂、岩多土少、占地面积大、生态修复难等问题，因此，亟待提出一种矿山生态综合修复方法。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法，将矿山削坡处理为梯田式边坡结构，构建重力式格宾挡墙，并采用二次土壤回填方法，构建水土保持层和营养土覆盖层，修建蓄排水渠，设置生态孔与水土保持层和营养土覆盖层连通，充分收集、储蓄坡面径流，为植被或作物生长提供水源，在营养土覆盖层种植植被或农作物，重力式格宾外侧种植或扦插植被，将废弃的矿山修复成为了大面积的植被或作物耕地，而且结构稳定、生态平衡。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法，包括

S100矿山堆渣回填：将矿山废渣回填入矿洞，并对矿山进行削坡处理，构成梯田式边坡结构，所述梯田式边坡结构的宽高比为2～5；

S200安装重力式格宾：在所述梯田式边坡结构的各层底部开槽，将预制好的低碳钢丝格宾网箱结构埋设于该槽中，其埋深不低于所述重力式格宾高度的1/8，所述网箱结构的网面抗拉强度不低于50KN/m，网箱结构的钢丝抗张强度为350～550N/mm，延伸率不低于10％；

S300重力式格宾填充：就地选取矿山块石，所述块石的粒径为100～300mm，填充入所述网箱结构内，填充后孔隙率不大于35％，构成重力式格宾挡墙；

S400土壤回填：采用二次土壤回填方法，先取矿山堆渣20％～30％当量的土壤回填入所述梯田式边坡结构与所述重力式格宾挡墙之间，形成水土保持层，然后取所述水土保持层的15％～25％当量的营养土壤覆盖于所述水土保持层上，构成营养土覆盖层；

S500水分收集、储蓄及渗透：在所述营养土壤两侧修建蓄排水渠，该蓄排水渠底部及靠近水土保持层和营养土覆盖层的一侧均设有生态孔，水分通过该生态孔渗透至营养土覆盖层和水土保持层；

S600植被或农作物种植：在所述营养土壤上种植耐旱农作物，同时在所述重力式挡墙的外侧种植或扦插植被。

进一步地，S200中所述重力式格宾的预制包括：

S201:将特殊防腐处理后的低碳钢丝编织成六边形双绞合钢丝网，对所述六边形双绞合钢丝网作镀锌覆塑处理；

S202：采用翻边机将网面钢丝缠绕在边端钢丝≥2.5圈，加强网面与边端钢丝的连接强度；

S203：采用与网面钢丝一样材质的钢丝，每间隔10～15cm单圈、双圈交替绞合，将所述六边形双绞合钢丝网加工成网箱结构。

进一步地，所述重力式格宾靠近外侧一面设有加强筋，每平方米至少四根，通过木棒穿入扭转，实现绞合。

进一步地，所述重力式格宾内每隔1～2米采用横隔板隔成独立单元，根据所述开槽的长度、宽度及高度公差组合使用。

进一步地，所述重力式格宾靠近回填土一侧设有无纺土工布作为反滤层，保持土壤水分。

进一步地，所述蓄排水渠断面为梯形，包括侧墙和设于侧墙之间的渠底。

进一步地，所述侧墙和渠底均设有多个生态孔。

进一步地，所述渠底上通过水泥砂浆制作渠底抹面，便于收集、储蓄水分。

进一步地，所述蓄排水渠设有自来水接入管，在蓄水不足时予以水分补偿。

进一步地，所述耐旱农作物包括茶树、小麦、玉米、燕麦、高粱、土豆或红薯中的一种或多种。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

1.本发明的方法，将矿山削坡处理为梯田式边坡结构，构建重力式格宾挡墙，并采用二次土壤回填方法，构建水土保持层和营养土覆盖层，修建蓄排水渠，设置生态孔与水土保持层和营养土覆盖层连通，充分收集、储蓄坡面径流，在营养土覆盖层种植植被或农作物，重力式格宾外侧种植或扦插植被，将废弃的矿山修复成为了大面积的植被或作物耕地，而且结构稳定、生态平衡。

2.本发明的方法，不仅实现了矿山的植被修复，而且可以将大面积的矿山修复为梯田，通过水土保持措施，在梯田内耕种抗旱类农作物，实现矿山的生态修复、综合利用。

3.本发明的方法，重力式格宾采用特殊防腐处理后的低碳钢丝编织成六边形双绞合钢丝网，并对所述六边形双绞合钢丝网作镀锌覆塑处理，有效避免其经历风水日晒而被腐蚀损坏，保证结构的稳定和耐久性。

4.本发明的方法，重力式格宾每间隔10～15cm单圈、双圈交替绞合，将所述六边形双绞合钢丝网加工成网箱结构，其网面抗拉强度不低于50KN/m，网箱结构的钢丝抗张强度为350～550N/mm，延伸率不低于10％，有效避免矿山边坡产生滑坡、坍塌等问题，加强矿山生态修复的结构可靠性和工程安全性。

5.本发明的方法，重力式格宾靠近回填土一侧设有无纺土工布作为反滤层，避免坡面径流外溢，保持土壤水分，为植被或作物生长提供水源。

6.本发明的方法，蓄排水渠断面为梯形，包括侧墙和设于侧墙之间的渠底，所述侧墙和渠底均设有多个生态孔，蓄排水渠一方面在涝时收集来之矿山土木内渗透的水源或雨水等，并存储于渠内，在旱时，通过生态孔持续为营养土覆盖层供水，供植被根系吸收水分。

附图说明

图1为本发明实施例一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法示意图；

图2为本发明实施例一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法的结构示意图；

图3为本发明实施例中重力式格宾结构与植被布置示意图；

图4为本发明实施例中重力式格宾结构示意图；

图5为本发明实施例中重力式格宾绞边结构示意图；

图6为本发明实施例中重力式格宾机械翻边示意图；

图7为本发明实施例中面板加强筋操作示意图；

图8为本发明实施例中重力式格宾孔洞示意图；

图9为图2中A处局部放大图；

图10为本发明实施例中蓄排水渠预留生态孔平面示意图；

图11为本发明实施例中蓄排水渠预留生态孔剖面示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-地面线、2-重力式格宾挡墙、3-蓄排水渠、4-营养土壤、5-植被或农作物、6-水土保持层、7-无纺土工布、8-矿山堆渣边坡、9-矿山堆渣、10-植被根系、11-块石；

21-镀锌覆塑面板、22-镀锌覆塑后板、23-镀锌覆塑顶盖、24-镀锌覆塑端板、25-隔板；

211-双圈、212-单圈、213-端边钢丝、214-网面钢丝、215-双绞合、216-加强筋、217-木棒、

31-侧墙、32-生态孔、33-渠底、34-渠底抹面。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1和图2所示，本发明实施例提供一种基于重力式格宾结构的矿山生态综合修复方法，包括：

S100矿山堆渣回填：将矿山废渣9回填入矿洞，并对矿山堆渣边坡8进行削坡处理，构成梯田式边坡结构，所述梯田式边坡结构的宽高比为2～5，台阶的高度一般为2～4米，宽度一般为4～20米，确保较大的耕种面积，可在其中耕种如茶树、小麦、玉米、燕麦、高粱、土豆、红薯等耐旱性经济作物，实现矿山土地的有效利用。

S200安装重力式格宾：在所述梯田式边坡结构底部开槽，将提前预制好的低碳钢丝六边形格宾网箱结构埋设于该槽中，其埋深不低于所述重力式格宾高度的1/8，所述网箱结构的网面抗拉强度不低于50KN/m，网箱结构的钢丝抗张强度为350～550N/mm，延伸率不低于10％；

S300重力式格宾填充：就地选取坚硬、不易风化、不易水解、不易碎的块石11，所述块石11的粒径为100～300mm，填充入所述网箱结构内，填充后孔隙率不大于35％，构成重力式格宾挡墙2；

S400土壤回填：如图2和9所示，采用二次土壤回填方法，先取矿山堆渣20％～30％当量的土壤回填入所述梯田式边坡结构与所述重力式格宾挡墙2之间，形成水土保持层6，然后取所述水土保持层的15％～25％当量的营养土壤覆盖于所述水土保持层6上；

S500水分收集、储蓄及渗透：在所述营养土壤两侧修建蓄排水渠3，用于收集雨水并储蓄，该蓄排水渠3的底部及靠近营养土壤的一侧均设有生态孔32，水分通过该生态孔32渗透至水土保持层6；

S600植被或农作物种植：在所述营养土壤上种植植被或农作物5，比如茶树、小麦、玉米、燕麦、高粱、土豆、红薯等耐旱性经济作物，同时，如图3所示，在所述重力式挡墙的外侧种植或扦插植被。

本发明的方法，将矿山削坡处理为梯田式边坡结构，构建重力式格宾挡墙，并采用二次土壤回填方法，构建水土保持层6和营养土覆盖层，修建蓄排水渠，设置生态孔与水土保持层和营养土覆盖层连通，充分收集、储蓄坡面径流，在营养土覆盖层种植植被或农作物，重力式格宾外侧种植或扦插植被，将废弃的矿山修复成为了大面积的植被或作物耕地，而且结构稳定、生态平衡。

进一步地，如图4-图8所示，重力式格宾挡墙2包括镀锌覆塑面板21、镀锌覆塑后板22、镀锌覆塑顶盖23、镀锌覆塑端板24及隔板25。该重力式格宾挡墙2具有较大的承重能力，其可提提前在工厂中预制，搬运到施工现场安装，可大大提高矿山修复施工的效率和安全性，具体包括：

将特殊防腐处理后的低碳钢丝编织成六边形双绞合钢丝网，对所述六边形双绞合钢丝网作镀锌覆塑处理，有效避免其经历风水日晒而被腐蚀损坏，保证结构的稳定和耐久性，其他具体要求见表1和表2，镀层的粘附力要求：当钢丝绕具有4倍钢丝直径的心轴6周时，用手指摩擦钢丝，其不会剥落或开裂。

表1钢丝技术参数表

钢丝类型	网面钢丝	边端钢丝	绑扎钢丝
				钢丝直径(内径)mm	2.7	3.4	2.0
钢丝直径(外径)mm	3.7	4.4	3.0
				钢丝直径公差(±)φmm	0.06	0.07	0.05
最小镀锌量g<sup>2</sup>/m	245	265	215

其中，内径是覆塑前的线径，外径指的是覆塑后的线径。

表2覆塑技术参数表

指标	技术要求	指标	技术要求
				颜色	灰色	拉伸强度MPa	≥20
比重g/mm	1.35-1.40	断裂伸长率％	≥200
				邵氏A硬度	90-100	覆塑厚度mm	0.5

进一步地，如图4所示，所述重力式格宾内每隔1～2米采用隔板25隔成独立单元，根据矿山边坡开槽的长度、宽度及高度公差组合使用，不同单元之间采用钢丝绞合，共同构成格宾框架结构，具体重力式格宾规格见表3，其网孔型号参数见表4。该格宾单元可根据矿石的地形地貌，采用不同规格尺寸搭配组合，构成重力式格宾结构，优选地，独立单元网箱结构的网面抗拉强度不低于50KN/m，网箱结构的钢丝抗张强度为350～550N/mm，延伸率不低于10％大大提高了矿山边坡挡墙的结构强度，有效避免矿山边坡产生滑坡、坍塌等问题，加强矿山生态修复的结构可靠性和工程安全性。

表3重力式格宾的规格

表4网孔型号参数表

产品名称	网孔型号	D(mm)	公差	网面钢丝
					格宾	8*10	80	+16％/-4％	2.7/3.7

进一步地，如图6所示，网面裁剪后末端与边端钢丝的连接处是整个结构的薄弱环节，为加强网面与边端钢丝的连接强度，采用专业的翻边机将网面钢丝214缠绕在边端钢丝213上≥2.5圈，保证格宾不同网面之间的牢固连接，从而承受其内填充块石以及来及土体的压力等载荷作用，保证整个格宾结构不至脱落、开裂，避免了块石流出，导致挡墙结构破坏等问题。

优先地，钢丝必须采用与网面钢丝一样的材质，为保证连接强度需严格按照间隔10-15cm单圈211、双圈212交替绞合，如图5所示，采用单、双圈交替绞合的方式，加强网面之间的连接强度，保证格宾整体结构的抗拉、抗张强度。

优选地，为了避免面板受压后鼓出，每层格宾靠近外侧一面都需要设置加强筋216，每平方米面板均匀布置4根，如采用木棒217穿入网面钢丝214内，扭转数圈即可形成双绞合215，具体布置如图7所示。通过加强筋有效保证每个面板受到块石及土木压力时，具有足够的结构强度，不至于面板向外鼓出，甚至撕裂、破损，保证格宾挡墙结构的整体性和力学性能满足要求。

进一步地，就地选取坚硬、不易风化、不易水解、不易碎的卵石或者块石，格宾填充石料粒径以100-300mm为宜，填充空隙率大于35％。一方面有效利用了矿山的废弃石料，变废为宝，另一方面，通过控制块石的填充粒径和孔隙率指标，可保证格宾挡单元内填充夯实，结构稳定，在长期风吹日晒、冷热交替环境下，不易发生腐蚀、风化、水解等问题，提高重力式格宾结构的使用寿命，保证矿山修复的效果。

进一步地，如图2所示，由于回填土及营养土中的水分会通过格宾结构向外渗漏，但矿山修复的水源非常稀缺，因此，本发明在所述重力式格宾靠近回填土一侧设有无纺土工布7作为反滤层，避免坡面径流外溢，保持土壤水分，为植被或作物生长提供充足的水源。

为了加快绿化效果：宜在格宾面墙台阶上覆盖土层扫草籽，或者布设营养土工包种植事宜的植被，如茶树、小麦、玉米、燕麦、高粱、土豆、红薯等耐旱性经济作物，或者通过插枝(根系延伸至回填土层)等方式进行绿化，如图2所示，不仅实现了矿山的植被修复，而且可以将大面积的矿山修复为梯田，通过水土保持措施，在梯田内耕种抗旱类农作物，实现矿山的生态修复、综合利用

进一步地，如图10和图11所示，所述蓄排水渠断面为梯形，包括侧墙31和设于侧墙31之间的渠底33，所述侧墙31和渠底33均设有多个生态孔32，生态孔32与水土保持层6和营养土覆盖层连通，为植被提供水分滋养。该蓄排水渠一方面在涝时收集来之矿山土木内渗透的水源或雨水等，并存储于渠内，在旱时，通过生态孔持续为营养土覆盖层供水，供植被根系吸收水分。

进一步地，所述渠底上通过水泥砂浆制作渠底抹面34，便于在涝时，收集、储蓄水分，避免水分直接渗漏。

优选地，所述蓄排水渠设有自来水接入管，在蓄水不足时，可以通过自来水管为蓄排水池灌水，存储满后停止，然后对植被予以水分补偿，确保植被具有足够的水源。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。