矿山边坡治理工程
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矿山边坡治理工程范文第1篇
Abstract：This article in the summary mine side slope deformation monitor significance foundation, introduced the mine side slope distortion monitor duty and the primary coverage. According to our country mine side slope actual situation, introduced the GPS distortion monitoring network design, confirmed the GPS technology to apply in the mine side slope deformation monitor feasibility, and has determined the best observation parameter.
Keywords：GPS technology；Mine Slope；Deformation Monitoring；The Best Parameters
中图分类号：U416.1+4文献标识码：A文章编号：
矿山边坡变形监测的意义
我国的矿产资源非常丰富，已探明储量的有155种，为我国经济的发展奠定了坚实的基础。随着我国经济的飞速发展，对能源和资源的需求量也大幅度增加，各地为了增加产量，花大力气扩大生产规模，但是在产量增加的同时随之而来的是这些工程区域以及工程运行期间所形成的边坡安全（变形）监测问题。
在边坡工程建设中，通过对边坡工程的安全监测，可以起到如下一些作用：（1）评价边坡施工及其使用过程中边坡的稳定性，并作出有关变形的预测预报，对于已经或正在滑动的滑坡体掌握其演变过程，及时捕捉崩塌与滑坡灾害的特征信息，如崩塌、滑坡的正确分析评价、预测预报及为相关治理工程等，提供可靠的资料和科学依据。（2）为防止滑坡及可能的滑动和蠕变提供及时决策支持，预测和预报滑坡的边界条件、规模、滑动方向、发生时间及危害程度，并及时采取措施，以尽量避免和减轻灾害损失。（3）通过监测可为决策部门提供相应参数依据，为有关方面提供相关的信息，以制定相对应的防灾救灾对策。（4）监测已发生滑动破坏和加固处理后的滑坡，监测结果是评价滑坡处理效果的尺度。（5）为进行有关位移反分析数值模拟计算提供参数。
矿山边坡变形监测的任务和主要内容
2.1 矿山边坡变形监测的任务
（1）提供边坡恶性变形发生的报警，以保证作业人员及设备的安全，且在变形趋稳时解除警报，以利组织生产；
（2）提供可靠的监测资料以识别不稳定边坡的变形和潜在破坏的机制及其影响范围，以制定防灾、减灾措施；
（3）对于矿山边坡，提供信息以便矿山调整采、掘计划，甚至修改设计；
（4）参与提出处理潜在滑体方案，为方案的实施提供安全监测，对处理效果提出评价。
边坡监测的目的是对可能发生滑坡的危险边坡进行观测，查明滑动性质、滑体规模和准确预报滑坡等以确保生产安全，避免灾难性事故的发生。
2.2 矿山边坡变形监测的主要内容
2.2.1选定变形监测基准点
矿山边坡变形监测基准点的选择直接影响到GPS监测数据的可靠性，这要求GPS监测基准点稳定可靠且尽可能不受各种不利因素的影响，此外，在选定变形监测基准点时，不但要考虑到当前矿山边坡变形监测的迫切需要，还应考虑到整个矿区将来边坡变形监测的需要，应将基准点建立在稳定地层上。
2.2.2 GPS变形监测网的设计
GPS变形监测网的设计是采用GPS技术对矿山边坡进行变形监测的关键。应根据不同的监测目的选择不同等级的监测网及相应精度的基准点坐标。监测点设计是监测网建立的重要内容，根据矿山的实际情况，选择原有监测基点，四等三角点及矿山重要部位的新测点作为GPS系统的监测点。监测点大多布置在与边坡垂直方向上。监测网的级别越高，测量的精度也越高。
2.2.3 GPS监测及其坐标转换
野外作业数据采集使用双频或单频GPS接收机，在监测基准点上固定安置接收机，以进行长时间的连续观测，其它接收机依次布设于各个监测点。对重要监测点观测的时段为2小时，且要求2个或2个以上的观测时段，一般监测点为1个观测时段，且时段长为1小时。
GPS监测系统采用WGS－84坐标系，最常采用的数据形式为经度、纬度和高程。对于边坡变形监测可以不进行坐标转换，通过比较不同时间的观测结果便可直接求出相应的差值或计算出相应的位移量。但如果分析评价GPS测量系统建立之前的常规测量获得的结果，或要将GPS测点作为工程地质测绘图的控制点时，则需要进行坐标系统的转换，将GPS系统采用的WGS-84坐标系统转换成矿区采用的地方坐标系，以建立两者之间的联系，便可分析评价历年的累计变形及其发展变化趋势。
2.2.4监测结果的数据处理和变形分析
监测数据可自动处理，计算出相应的基线向量，并调出相位双差参考图，仔细观察和研究其变化，对于波动起伏超过限差要求的基线应进行重新测量。
边坡变形监测的实施
3.1边坡观测站的布设
观测点应布置在下列地段：工程地质条件较复杂，如断层、破碎带、风化带、岩层节理发育等地段；受地下水和地表水危害较大的地段；运输枢纽；已形成较高的边坡和服务年限较长的地段；正在进行边坡治理的地段。
观测线的条数取决于滑坡范围（监测范围）的大小、边坡岩石力学性质变化情况及地质条件复杂程度。一般在滑体中央部分、沿预计的最大滑动速度方向（多数情况为大致垂直于露天矿边坡走向方向）布置一条，在其两侧再布设若干条。在滑体上具有特征性的部位应设专门的观测点进行监测，当发现某些观测点有移动时，可在这些观测点的上、下、左、右增设观测点，以便准确确定边坡移动范围。
3.2 边坡的监测
观测工作在全部监测点埋设10～15天后进行，观测时首先将监测站的控制点与露天矿基本控制网点进行联测。
露天矿山边坡正常观测工作主要有如下内容：
（1）警戒观测：为确定边坡是否正常滑动，可根据季节及观测线的具体情况定期进行水准测量。若发现观测点累计下沉达20mm时，可认为边坡开始滑动，需要进行全面观测。全面观测包括测点的平面位置和高程测量。
矿山边坡治理工程范文第2篇
关键词：边坡；植被恢复；群落演替
中图分类号：S727.27
文献标识码：A 文章编号：16749944（2016）08000903
1 我国工程边坡植被恢复技术应用现状
1.1 边坡治理项目的提出
我国自改革开放以来，特别是近20年间，大力发展高速公路、铁路以及水电工程和采矿工程等，收获了巨大的经济效益。但在经济效益背后，隐藏的负面影响不可小觑。在施工过程中对边坡的频繁开挖，破坏了原有的植被，导致出现大量无植被覆盖的边坡，即次生裸地。因坡体造成的严重的水土流失和滑坡等问题，向世人敲响了警钟。根据我国可持续发展战略的要求，治理边坡，恢复生态平衡已成为当前生态科学必须重视的并有责任承担的研究任务之一。开挖的坡面如何重新覆盖自然植被，已成为水利、交通等行业领域重视的关键问题[1]。
1.2 常用边坡植被恢复技术
自1996年我国于云南昆曲高速公路首次尝试生态护坡以来，边坡治理工程已兴起近20年，在技术方法、设备材料和施工组织等方面均取得了显著进展。常用的边坡植被修复技术主要包括：喷播技术、栽植技术、种子散播技术、植生袋技术、植被毯技术等。植被修复时，常选择耐贫瘠、耐干早、耐碱的乡土物种以及木本豆科植物作为先锋植物。利用豆科植物共生的根瘤菌进行生物固氮，积累养分供其生长，同时豆科植物的枯败枝叶形成的腐殖质可改良土壤成分，为周围乡土物种的进一步生长提供适合的条件[2]。
1.3 边坡植被恢复效果评价
采用不同的植被修复技术，获得的短期护坡效果皆十分显著。边坡绿化工程可以很大程度缩短植被重建的时间。植被修复工程实施一年后，边坡植被覆盖率较高，但多处边坡从第二年起覆盖率逐渐降低，最终导致边坡二次。因此仅仅通过统计施工后一段较短时期内边坡植被覆盖率，并不能准确评价恢复效果。特别是为达到快速绿化的目标，常纯粹种植一年生草本植物，植被群落物种单一，建立起的生态系统十分脆弱，极易遭到破坏或自行退化，生态恢复效果较差[3]。
1.4 群落演替研究在植被恢复效果评价中的意义
科学地评价边坡植被恢复效果须综合考虑防护效果、生态效果和景观效果。特别是生态效果应深入分析群落的稳定性、生态适宜性和生物多样性3个方面。因此对植被恢复效果的评估必定需要对植被群落演替情况进行长期的跟踪调查。我国对边坡恢复的生态学和群落演替动态方面的理论知识还很匮乏，对重建植被养护方面也缺乏应有的重视。现有必要综合总结国内外边坡植物重建群落演替的研究进展，在了解群落演替进程和规律特点后，可以为恢复设计、施工技术和管理措施等方面提供科学性的指导建议。
2 国内外关于边坡重建植被群落演替研究进展
2.1 国外边坡重建植被群落演替研究
国外较早的专门对边坡植被恢复期群落演替规律进行叙述的文献可追溯到1990年，Titlyanova[4]在对废弃矿地植被调查中发现，重建植被的物种组成、群落结构和群落形成方式都和破坏前的自然植被大不相同。
Moreno-de las Heras[5]则对废弃矿山边坡重建的植被初期演替的轨迹进行了分析研究，确定了控制矿区边坡植被群落演替的主要动力。他认为初始条件（包括土壤特征和重建植被的措施）和环境特质（包括大陆性气候和周围存在的植被特点）是决定边坡重建植被群落演替方向的主要驱动力。群落演替最可能发生在初始土壤贫瘠且邻近开阔草地的样地。一旦土壤中的有效养分增加，人为干扰减少，群落演替速率将加快。
Jeffrey[6]采用了最近4年湿地边坡重建植被抽样调查数据来描述群落演替趋势和物种更新的速度。通过主分量分析和除趋势对应分析方法处理调查数据，结果表明在调查的所有样地间存在明显的共性：湿地植被恢复初期种植的一年生植物逐渐被当地多年生植物代替，二年生植物随时间流逝也逐渐被替代。而特质性表现在：各样地之间因为环境背景各异，终致物种组成和演替速度之间也存在差异。
Alday[7]的关于废弃矿山植被恢复早期群落演替规律的研究发现，废弃矿区边坡重建植被群落的演替趋势一致，都是向样地附近选取的目标群落演替，但因样地环境各异，不同样地群落演替轨迹不一致，演替速率也不尽相同。这一结论与Jefferey的结果高度一致。
虽然国外对于公路边坡实施植被恢复工程兴起较早，但对于公路边坡重建植被群落演替的研究不多，更多的研究侧重于演替初期最佳先锋物种的选择。曾经为达到边坡快速绿化的效果，广泛选用非本土的一年生草种或豆科植物作为先锋物种，其耐贫瘠、耐干旱、快速生长覆盖边坡的特性可使其在短期内固着土壤，防止土壤流失。但在对护坡效果评价时发现它们顽强生命力又对毗邻植物的生长造成危害，反而减慢群落演替速度，阻碍了植被的构建。因此现在人们普遍认为选用本土植物作为植被构建初期的先锋植物，更具长久稳定性，表现出更快的群落建成速率。边坡植被恢复时期先锋植物的选择一直是生态恢复领域的研究热点，究竟哪一物种或哪些物种组合最适合作为边坡先锋物种，目前尚无定论。
2.2 国内次生裸地重建植被群落演替研究
我国对边坡实施植被修复兴起于20世纪90年代，20多年来，相关的理论研究和技术研究主要集中于边坡生态恢复技术的应用方面，对于恢复后的植物群落演替的研究较少，直到近几年，为了提高边坡植被恢复工程质量，增强边坡生态稳定性，人们渐渐将目光投向重建植被群落演替的研究。
冯俊德[8]对岩石边坡重建植被进行了持续一年的跟踪监测，另对四个工点进行了为期4～6年的间断监测。在这项研究里，他发现在短期内（1年内）设计用于护坡的草种覆盖度高，但随时间推进，6年后坡面人工植被几乎完全被乡土物种取代。凯[13]对锦阜高速公路边坡植被重建后2年、5年、7年植物群落特征进行调查，总结出在群落演替初期，物种丰富度、群落多样性均显著增加，乡土植物逐渐占据优势地位，群落向进展演替方向发展。还有多位学者就各种不同形式的边坡、植被恢复的不同时期的群落动态进行分析，发现群落演替的趋势或方向一致，皆为向周围自然植被演替。但因受立地环境的影响，表现出不同的演替轨迹和演替速率。
无论是矿山边坡还是高速路边坡亦或是湿地边坡，由于周边环境恶劣，不适合植物的生长，此时必须通过人工干预，加速群落演替。先锋物种的设计则是甚为关键的一个方面。在边坡绿化工程初期选择的先锋树种多样性越丰富，群落稳定性就越高，后期植物群落演替程度就越高，因此可通过改善先锋种丰度达到更佳的植被护坡效果。另外，王加真[3]提出观点，先锋植物在边坡植被恢复初期必须适应贫瘠的土壤，同时需具备保持水土，改良土壤的能力。就先锋植物的选择，学界一致认为当遵循乡土植物优先的原则，本土植物成活率高，能使群落更快达到稳定状态。史玲[9]在对高速公路边坡植被恢复技术应用效果进行评价时提出，为景观效果需要，应当适当引入外来种，但引入种必须在当地有10年以上的引种栽培历史，外来物种因具有侵入性，能快速覆盖坡面，借助这一特点，在植被恢复初期可有效防止水土流失。然而，如果外来物种具有强侵入性，则反而因其与乡土物种强烈竞争生存资源，而造成当地植被群落稳定性被破坏。先锋植物经过长时期的群落演替，最终被乡土物种所取代，在植被恢复的初期，先锋植物通过本身根系与土壤相互作用，以及土壤微生物对枯枝落叶的分解，使土壤成分发生改良，特别是土壤有机质、氮和磷的含量显著提高，更适合植被的生长，为乡土物种的入侵提供了便利，极大促进了植物群落的发展演替。在边坡植被恢复工程初期，为了迅速提高植被覆盖率，常大量种植草本植物，甚至仅播种草本植物，虽然短期内边坡的植被覆盖率较高，但由于草本植物寿命短，易衰退，极可能致使植被演替停滞，直到另一些植被物种入侵。因此在植物配置上，应以灌草结合为主，根据群落演替的一般规律，坡面上的灌草型植被在经过10年或更久以后，将逐渐演替为以乡土植物为优势种的灌草型或乔灌草型植物群落，乔木型群落几乎不出现。朱凯华[10]在其研究中同样证实了这一群落演替规律，他通过对岩质边坡重建植被群落演替阶段的物种数量统计，观察出植被随着恢复年限的增加，群落物种数量发生显著变化，表现为草、灌、乔木物种总数均显著增加，且群落优势种由初始的以草本为主逐渐过渡到乔灌木为主。在形成了乔灌草类型植被后，还可能出现草本层植被退化的现象，笔者推测草本层的退化是由于乔灌木植物的生长争夺了草本的光能以及养料，使草本植物光合作用受阻而引起，但此时的群落生长已进入稳定期，草本层的退化不会造成群落的再次演替。
3 边坡重建植物群落演替研究的前景与展望
自边坡植被恢复工程实施以来，越来越多的人逐渐意识到植被护坡的效果评价需要立足于长期效益，从长计议。群落演替的研究需要对边坡重建植被群落动态进行持续的监测和对大量监测数据进行统计学分析，工程复杂，更受时间限制。尤其在我国护坡技术发展历史不长的境况下，最早一批边坡重建植被的恢复时间至今尚不足30年，刚进入自然演替阶段，更多的边坡重建植被则尚处于先锋植物阶段或群落演替初级阶段，研究者们还要在未来相当长一段时间内对这批植被群落动态跟踪调查方可获得具有影响力的研究成果。但不可否认，群落演替的研究具有巨大的发展潜力和广阔的发展空间，吸引着人们踊跃投身探索。期待不久的将来，我国边坡重建植被群落演替研究技术日趋成熟，成果愈加丰硕，植被护坡技术愈加完善。
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