膨潤土礦山開采造成的水土流失危害及防御對策研究

李若水

（昆明市第一中學，云南昆明 650000）

0.引言

膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土膨潤土礦物，蒙脫石是由二層共頂連接的硅氧四面體片夾一層共棱連接的鋁（鎂）氧（氫氧）八面體片，構成2:1型含結晶水的硅酸鹽礦物。按膨潤土形成的成因類型，我國膨潤土礦床可分為火山沉積型、風化殘積型及熱液型三大類型。

云南省文山壯族苗族自治州硯山縣膨潤土礦于1985年由省地質科研所發現，位于硯山縣城郊，東北起火石山、下蘆柴沖，西南至子馬、獅子山、新民水庫，屬露天礦床，分1、2、3礦區：一礦區屬沸石，居全國之首，位于盤龍鄉火石山；二礦區屬優質膨潤土礦，礦品位居西部之首，位于新民水庫至獅子山；三礦區屬膨潤土礦，蘊量豐富，位于蘆柴沖、布革。為陸相火山一沉積礦床，主要埋藏在硯山盆地第三系硯山組酸性、中性火山巖中，按質量可分為優質、一般和表外3種類型。

膨潤土礦的開采有效促進了當地經濟發展，在幫助地方脫貧攻堅方面發揮了重要作用。然而，近年來礦業的快速發展也對硯山縣及周邊地區的生態環境造成了極大的危害和污染。在此背景下，亟待結合當地環境和經濟發展情況，對膨潤土礦山的開發以及由此導致的水土流失問題展開分析，并提出合理化的對策。

1.硯山縣膨潤土礦水土流失現狀

根據近年來硯山縣水土流失治理情況統計，截至2021年，硯山縣國土面積3822km2，其中水土流失面積2061.45km2，占總面積的53.3%，有坡耕地面積66404.9hm2，占全縣水土流失面積的32.21%。由此可見，硯山縣的水土流失情況是較為嚴峻的。

從侵蝕的強度來看，以輕度、中度侵蝕為主，輕、中度侵蝕面積各占35%左右，此外，重度侵蝕約占21%，極重度侵蝕約占8%，劇烈侵蝕約占1%。從水土流失侵蝕類型來看，以地表和溝壑侵蝕為主，侵蝕區域主要為黃土丘陵區。整體而言，硯山縣膨潤土礦山水土流失的特征可歸納為面積分布大、地域分布廣以及侵蝕強度較高、侵蝕造成的威脅和危害較大。統計數據顯示，水土流失導致溝頭推進，溝岸崩塌，全縣侵蝕溝數量達16947條，平均溝壑密度為3.2km/km2～4.7km/km2。長期以來的水土流失問題嚴重破壞了土地結構和土地資源，不僅給當地糧食生產帶來了極大危害，也對硯山縣經濟社會可持續發展造成了極大危害。

2.硯山縣膨潤土礦水土流失原因及危害

2.1 水土流失原因

硯山縣膨潤土礦山的水土流失問題是人為因素和自然因素共同導致的，當地獨特的地理氣候條件是導致水土流失的客觀條件，人類違反自然規律的活動則是造成水土流失的主導因素。

2.1.1 自然因素

（1）地形因素：硯山縣以山丘為主，易受水土流失影響。（2）氣候因素：硯山縣年平均降水量679.3mm，主要集中在7～9月，占年降水量的60%。頻繁的大雨、暴雨和高降雨強度往往會導致水土流失。（3）土壤因素：城市土壤以肉桂土和棕褐色土為主，地表植被被破壞后肥力低、黏度低、耐腐蝕性差。（4）水文因素：內河防洪標準低，蓄水能力不足，內河小，調節和蓄水能力不足，加劇洪澇災害[1]。

2.1.2 人為因素

（1）亂堆棄土：部分施工單位在進行采礦、采石等生產建設活動時，由于缺乏足夠的水土保持意識，在作業過程中未對山地植被進行有效保護，造成山地植被被破壞，給水土流失問題的出現埋下隱患[2]。（2）坡耕地復墾：當地部分農民習慣于沿坡種植各種農作物，但在種植過程中幾乎沒有采取相應的水土流失防治措施，尤其是在坡度較大、易發生水土流失的地區，大量的坡耕地復墾，將直接誘發水土流失。（3）造林不當：在坡度大于25°的地區植樹，在樹木生根前十分容易誘發水土流失。此外，過于稀疏的造林也可能造成水土流失。

2.2 水土流失危害

2.2.1 破壞土壤結構，引發地質災害

對于部分所處區域水文地質條件較為惡劣的膨潤土礦區，在開采作業之前必須要排干地下水，部分礦區甚至需要通過強排、深降作業后才能達到開采條件，而上述操作必然會破壞土壤結構，繼而引發各類地質災害[3]。其中最常見的是沉降，在硯山縣膨潤土礦的開采中，大部分礦床的下覆層由石灰巖組成，含水量豐富，同時，其下面的巖石也由大量的奧陶紀石灰巖組成。

在上述地質條件下進行采礦作業時，就需要借助于強大的排水技術，而一旦采取排水措施，必然會導致地層結構的壓力下降，繼而造成沉積物下方石灰巖帶中的水壓增加，受此影響，部分含水層和結構薄弱的區域會出現突水情況。此外，排水作業的開展還將導致礦區地表坍塌，直接破壞地表上方的農田、交通以及建筑物。也有部分礦山排水工程破壞了附近的地表水，無法恢復和補充淺水資源，使地表植被無法生存。在一些嚴重的地區，土地荒漠化也因此發生，降低了土地的生存條件[4]。

2.2.2 破壞土地資源，影響農業生產

目前，硯山縣膨潤土礦山的開采方式較為落后，開采前沒有全面評估礦區及其周圍地區的地理環境因素，沒有充分考慮開采后可能造成的不良影響，導致多數礦區的土壤結構因為開采作業而被嚴重破壞。同時，開采作業造成的土壤侵蝕、養分流失，也給周圍的農業生產活動帶來了不良影響，由于土壤肥力大幅度下降、荒漠化和石漠化加劇，作物生長在一定程度上放緩，導致當地的作物產量和質量急劇下降，農村貧困人口因此急劇增加[5]。由此可見，水土流失和貧困之間有著緊密聯系，水土流失問題將加劇貧困問題，而貧困問題又將導致當地居民加大礦山開采力度又加劇水土流失，形成惡性循環。

2.2.3 破壞局部氣候，增加自然災害發生頻率

膨潤土礦山的堆場傾倒量大，雨季水土流失加劇，容易造成一定區域局部洪澇。此外，膨潤土礦山周邊全部為可破壞性黃土，在浸水條件下，土壤結構受到破壞變形，危害建筑物的安全使用，開挖形成溝渠后水土流失加劇下游河流淤塞嚴重，影響河流安全。

2.2.4 造成泥沙淤積堆積，影響防洪安全

礦山尾礦亂堆亂放導致泥沙堆積，堵塞河流。7月～8月是硯山縣的強降雨期間，該期間的降雨量約占全年總降雨量的60%左右，部分地區可能發生局部或全線洪水。然而，在相對干旱的季節，由于土地的水供應急劇下降，干旱加劇。此外，由于河流渠道和水庫中沉積物和淤泥的形成，在降雨集中季節發生洪澇災害的可能性急劇增加。

2.3 開采對周邊的有利因素

硯山縣膨潤土礦區在水資源較少的山地，開采后形成的蓄區有效地緩減了當地生產、生活用水的困難，只要合理加以保護和利用，對改善周邊的農業生產和環境有很大的益處。

3.硯山縣膨潤土礦開采后的有利環境因素

3.1 因地制宜，科學利用開采后形成的蓄水區

不能簡單地進行復墾和恢復，應合理利用建設成為小型的水利設施，改善礦區周邊土地的灌溉條件，促進當地的農業發展。

硯山縣膨潤土礦區的開采深度均超過20m，開采過程中形成了蓄水區域。而大部分礦山開采的區域都在水資源缺乏的山地中，靠天吃飯、等天下雨成為嚴重制約當地農業發展的瓶頸。因此，在礦區閉坑后，應組織相關部門進行實地勘驗，對采礦形成的蓄水區予以保留，加強對蓄水區域的維護，保障蓄水區域的蓄水量和壩體安全，擴大蓄水區的蓄水和供水能力，滿足農業灌溉的需要。這樣，周邊的農田和旱地用水不再由降雨決定，農戶可以選擇跟地塊相適應的經濟作物，如烤煙、黃姜、三七、水產養殖等農業經濟，這將極大改善當地農業生產條件，提高農業生產水平，增加當地農戶的收入。

3.2 開采后露出的火山噴發形成的龜背巖地質景觀應加以合理的保護、開發和利用

硯山縣膨潤土礦的形成，是火山噴發過程中的一系列化學反應和物理反應所致。在硯山縣蘆柴沖膨潤土礦山的開采中，發現了極具科學研究和觀賞價值的龜背巖地帶。這一發現，引起了當地政府和有關部門的高度重視，現在已經在向上級有關部門申報龜背巖地質公園保護區的設置事宜。神奇的地質景觀和周邊開采形成的一潭綠水，對于地質公園核心區域的景觀形成強有力的支撐，加上膨潤土礦層中夾有絢麗多彩的瑪瑙石，都是支撐地質公園觀賞性、吸引力的堅強基礎。

4.硯山縣膨潤土水土流失防御對策

4.1 加強綜合治理，建立多部門聯合治理監測體系

4.1.1 采取綜合治理措施

在堆積廢土的場地應修建相應的排水工程，并盡可能進行防漏堵漏。對可能影響膨潤土礦山安全的邊坡，應根據邊坡長度分別設置排洪溝和截水溝，并相應地配置防護林，增加植被面積，以降低地表徑流，保證膨潤土礦場地安全運行。開采過程中產生的邊坡會對周圍植物產生影響，因此，根據其穩定性和可能對環境的影響采取適當的保護措施[6]。

此外，有關部門亦應繼續研究關注膨潤土礦山的生態環境。在治理膨潤土山地生態系統過程中，應開展針對性研究，確保在進行采礦作業時不會發生重大地質災害[7]。同時，應及時記錄有關膨潤土礦床的地質環境和數據，專業技術人員應向開采者提供更廣泛的專業指導，協助他們采取更科學的開采措施，以消除安全隱患，確保采礦作業的安全。

在硯山縣膨潤土礦山開采工作不斷深入的背景下，也要與時俱進地對礦山及其周邊環境的地質數據進行更新，為采礦工作的進行提供依據，保證開采的效率和效益。相關部門要動態梳理、總結膨潤土礦山資源數據，研究采礦工作給周邊環境帶來的影響，發現問題，及時停止、調整作業方式。

4.1.2 建立多部門聯合治理監測體系

為了確保利益相關者利益的有效協調和平衡，必須加強對膨潤土整個開采過程的控制。政府有關部門可聯合組織不同部門（包括自然資源、林業、環境保護、應急管理等）加強對膨潤土礦區的監測，建立專業的膨潤土礦區地質環境管理恢復機構，賦予其相應的執法權力，確保從膨潤土礦區開采到礦區關閉，對膨潤土礦床地質生態管理進行監督，進一步提高工作的針對性和有效性[8]。此外，應不斷監測膨潤土周邊地質環境的相關指標（如土壤、地下水等），污染物監測采用先進技術和設備，一旦發現超標問題，對膨潤土礦山進行調整，加強地質生態管理。

4.2 因地制宜選擇土地整治技術

土地復墾是指采取措施，恢復被破壞和占用的土地的原有用途或預期用途。在治理墨硯山縣膨潤土礦區水土流失過程中，土地復墾是指保護、平整、改造和恢復因開采而侵占、破壞的土地，恢復其原有的水資源保護和恢復功能及其生態系統。

土地復墾技術可分為土地利用技術和土地平整技術。有關措施主要包括土壤剝落、土壤平整、土壤表層修復等。土地整治是治理土壤侵蝕、提高土壤生產力、恢復地表植被的基礎性工作[9]。在開始土地整治前，必須確定土地用途的方向，并根據土地用途的方向采取收回土地的措施。土地使用的方向應根據土地的性質和來源地的土地使用類型，通過遵守法律和條例以及地方當局的規劃，以綜合方式確定土地用途的方向，可分為以下幾類：收回農地內的土地、收回林地及草地內的土地，以及收回土地作為興建土地。硯山縣膨潤土礦區土地利用類型基本是土地恢復為農業用地，“以水土保持為中心，充分發揮環境、生態、水土保持綜合效益為目標”，通過表面剝離原土再覆蓋的方式完成復墾，復墾后種植上果樹，對于當地經濟發展有一定的促進作用。

在具體技術選擇方面，可以選擇表土利用技術。表土利用是指在礦山開發受到干擾之前，將擾動范圍內地表的腐殖土剝離，轉移到固定地點堆放，以及采取必要措施防治水土流失的過程。土壤剝離厚度通常根據土地利用方向決定腐殖質質量和表層腐殖質厚度。如果利用方向為森林和草地，剝離表面覆蓋的腐殖質厚度應大于0.3m。據調查，硯山縣膨潤土礦區原貌腐殖質厚度為0.3m～0.5m，能滿足剝離和保護腐殖質的要求。此外，應結合土地占用的性質考慮表土剝離。在長久占用區域（采石場、地下采石場等）應優先進行剝離。在擾動強度高、土壤影響強度低的地區（如堆填區、采石道路等），應盡快剝離。剝離方法通常是機械與手動相結合[10]，剝除表土后堆放場地的選址應綜合考慮地面坡度、匯流和風向等因素，避免堆垛期水土流失較大，造成土壤肥力損失和土壤退化，應盡量確保土壤的原始物理和化學性質不會發生很大變化。同時，在堆放區外設置臨時截水溝，防止地表徑流侵蝕土壤。

4.3 因地制宜應用種植復墾技術

膨潤土開采過程中會產生大面積的地面沉降，可通過種植和復墾技術可以有效地解決這些問題，主要是將開采前期剝離的廢土對塌陷區進行復墾和填筑，同時，應在恢復地區種植大量樹木、草等。值得一提的是，在種植面積的修復過程中，必須確保地基的壓實，從而提高修復技術的應用效率。此外，應特別注意在山坡地區應用植被恢復技術，這是防止山體滑坡、泥石流等災害的重要措施，斜坡的植被恢復通?？砂凑找韵路绞竭M行：

（1）對于位于30°以下斜坡的地區，必須在不同地區采取不同的環境補救措施。至于堆填區和除渣區，則可進行平整及填海工程，然后透過植樹造林來恢復環境。

（2）在坡度為30°～45°的地區，可以通過爆破造林或者植生袋復綠的方式來進行。

（3）對于斜坡位于45°～60°高度的地區，在確保斜坡穩定的基礎上，對斜坡進行必要的處理，然后用水泥網格的方式修復重建生態環境。

（4）對于60°～80°斜坡的地區，這些斜坡是巖石，可采用溝渠種植方法重建。在石壁上，可以水平建造一個槽，然后將其填滿養分土壤，并在其中栽種喬灌藤等容器苗，或者在其中種植草籽，從而形成喬木的植被，澆水、柳條和草本植物，繼而提高生態管理的效率。

（5）對于80°～90°左右的斜坡，可以通過在巖石頂部噴灑混凝土和混合綠化種子配方的途徑來實現綠化。

4.4 科學治理土壤，促進生態恢復

首先，從膨潤土礦床中進行土壤肥育。提高土壤肥力的主要方法是采前提取土壤，保持土壤表面，然后覆蓋廢棄土壤，保存氮肥和微生物，恢復膨潤土礦區植被。在這種情況下，雖然植被被破壞，但土壤中的養分可以被保存，這樣植物就可以有更多的生長空間。

其次，從理論分析的角度而言，礦床生態修復應結合景觀生態原理，進行總體合理的景觀結構設計，營造良好的生態環境；現代社會的長期發展必須建立在健康的生態環境和礦山生態平衡的基礎上，這有利于生態的可持續發展。毫無疑問，采礦會導致環境退化，但這種破壞并非不可逆轉。有效的科學規劃、重建和康復可以有助于解決新出現的環境問題。土地復墾是指在生產建設過程中因開挖、崩塌和占用而受損的土地恢復到可使用狀態。其中，一些土地可作旅游及康樂用途。目前，礦區最常見的環境恢復手段是土地恢復方法，其定義和內容發生了變化，不僅要把受損的土地恢復到適宜的狀態，還要恢復礦區的生態環境，使生態指標達到膨潤土礦山的采前標準。

5.結語

水土流失問題是當前我國礦業工作亟待解決的關鍵問題，這是因為土壤侵蝕不僅會降低采礦工作的效率，而且在很大程度上對采礦作業造成巨大的安全隱患。為了從根本上提高采礦工作的質量，必須把重點放在水土流失的控制上。有關人員應當明確水土流失防治重點和科學的防治措施，降低礦山水土流失的概率。水土流失后，礦山生態環境的恢復與治理是一項特別復雜、煩瑣的工作，也是一個系統工程。為了有效解決水土流失導致的各種問題，盡快改善區域內以及周邊居民的生活條件，最大限度地防止水土流失問題的發生，實現社會的穩定發展、經濟的穩步增長、生態環境的優化，相關單位及負責人員就必須加強對于膨潤土礦山開發以及生態環境治理與保護的研究，明確采礦工作存在的不足以及礦區生態環境恢復治理面臨的主要難點。同時，政府不僅要為膨潤土的恢復制定更多的法律法規，更加重視環境恢復的法律法規建設，還要積極地培養人們的環保意識，真正地做到“防患于未然”。此外，也要加強對于膨潤土礦山土壤的綜合治理，結合當地經濟情況和自然地理情況，恢復植被、復墾土地，實現經濟效益和社會效益的雙重提升。與此同時，持續、動態的對膨潤土礦山及其周邊地區的生態環境展開調查，確保及時發現并解決膨潤土礦山開采過程中存在的問題與隱患，繼而更好地保護生態環境、促進當地經濟發展。