露天矿区生态地质层修复中地形重塑层的构建技术及应用

露天地区矿山开采容易形成不规则采坑、高陡边坡和渣山、原始土壤破损、采坑积水等一系列地貌形态的改变,造成与周边环境的不协调。不仅影响地表生态环境,还会对地下浅层水渗流场、冻土层等带来不同程度的影响和破坏,且存在滑坡、垮塌等地质隐患和灾害。针对这些问题,从地质角度提出通过构建地形重塑层实现开采后矿山地形地貌重塑的思路与方法,应用形成的地形重塑层修复关键技术,在青海木里高原高寒露天矿区生态环境治理与修复中取得显著效果。首先定义地形重塑层,即是对地貌起伏形态、采坑和渣山边坡等的稳定性和安全性起控制作用的复杂成形曲面。地形重塑层是一个复杂不规则且动态变化的重构层,是生态地质层修复的一种情况。提出地形重塑层的构建思路与方法:(1)通过空-天-地一体的地质勘查与监测手段,对矿山开采后的采坑、采坑边坡和渣山等情况进行系统的勘查、监测和评估。(2)根据治理对象的不同,对修复的目标地质体进行分类,本次依据边坡坡体岩性变化和岩层倾向与坡向的关系,将岩质边坡分为4类13型。(3)通过理论计算结合现场勘查测量,确定不同修复地质体的地形重塑层形态与产状。(4)通过覆土复绿,实现采坑、渣山依形就势的综合治理和矿山地形地貌的修复。以青海木里矿区为例,系统论述了地形重塑层构建与修复技术:对采坑坑底的修复,考虑挖损采坑深度和地形现状,设计合理的坑底样式,防止出现二次滑坡或坍塌等地质灾害;对边坡治理与修复,通过理论计算和野外现场观测,确定木里矿区边坡稳定的合理坡角应小于26°,治理时根据不同岩质边坡类型,采用清坡处理、修筑台阶状边坡等方法,保证采坑边坡稳定和后期植被复绿;对于特殊的渣山边坡治理,需要通过构建坚硬的地形重塑层,形成类似鸡蛋壳一样的渣山外壳,以起到稳定地形地貌、防止水土流失和涵养水源的作用。利用遥感影像数据对比治理效果,治理前矿区地形杂乱,边坡坡角大且不稳定,植被退化,经地形地貌重塑治理后,矿区边坡的坡角基本都处于26°以下,植被长势良好,治理效果显著。提出的地形重塑层构建方法和修复技术为高原高寒矿区生态治理和矿山地形地貌的修复提供了新的治理思路与方法。