層次分析法在礦山地質環(huán)境檢測中的應用

胡今朝，林雨佳

（1.山東省煤田地質局物探測量隊，山東 濟南 250104；2.山東正道資源環(huán)境開發(fā)有限公司，山東 濟南 250104）

中國是世界主要礦業(yè)大國，長期大規(guī)模礦產(chǎn)開采工作為國家經(jīng)濟建設做出了巨大貢獻，同時也引起的礦山地質環(huán)境的一系列問題，在一些地區(qū)已經(jīng)成為制約經(jīng)濟和社會發(fā)展的關鍵性因素，嚴重影響了人民生命財產(chǎn)安全和正常生活秩序[1]。為了合理化的進行礦山的開采工作需要定期進行礦山地質環(huán)境的檢測工作，遵循可持續(xù)化發(fā)展原則在開展工作前需要檢測礦山周圍的地質環(huán)境，檢測礦山環(huán)境的狀態(tài)是否適合開采。檢測過程當中涉及到多個方面，為了得到量化的檢測結果經(jīng)常使用層次分析法進行檢測工作，層次分析法，也被稱為AHP，主要將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統(tǒng)，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序和總排序，以作為目標、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法，這種分析法對科學和定量的分析礦山地質環(huán)境影響工作具有重要的意義。

1 檢測因子的選取

礦集區(qū)內影響地質環(huán)境質量的礦山地質環(huán)境問題有地質災害以及破壞土地資源、地下水系統(tǒng)的影響以及廢水、廢渣對環(huán)境的污染等四種[2]。通過開展礦山的地質環(huán)境檢測能過進一步的了解礦山地質環(huán)境的問題以及危害，充分掌握礦山的動態(tài)變化并及時進行處理。在檢測過程當中盡可能的保護礦山地質資源，檢測工作有助于礦山生態(tài)環(huán)境的恢復和重建，也為準備進行礦產(chǎn)開發(fā)的企業(yè)提供一定的理論資料。在檢測當中首先選取地質環(huán)境當中的檢測因子，檢測因子的選取遵循差異性、主導性、綜合性的原則。差異性選取原則是指當出現(xiàn)了比較類似的、相關性大的因子時，應當拚棄；主導性選取原則是要整合分析單獨的檢測因子的數(shù)據(jù)，若數(shù)據(jù)不是單獨存在或出現(xiàn)的，需要進行分離處理，并給出它們的值，按照權值排列先后順序。通過選取一個具有主導性的因子，再進行檢測分析可以有效的得到數(shù)據(jù)的分析處理結果，得出相對客觀的評價結果，這也就是因子選取的主導性原則[3]。例如在進行檢測工作的過程當中，將檢測因子的順序設定為：水土流失，然后是土地沙漠化，接著是地下水的富水性，以及礦山開發(fā)等等來進行選取，則每一次選取過程都有一個主導因素且遵循三條選取原則，最后得到各個因子即檢測評分值如表1所示。

表1 檢測因子及其檢測評分值

除了表中自然因素影響的檢測因子外，還有一些人為因素也會影響到礦山地質環(huán)境。例如人類對土地的侵占、破壞和開墾。在檢測過程中藥精確的對侵占和破壞土地的類型、面積進行計算。

2 計算檢測因子的權重

利用層次分析方法計算檢測因子的權重值，檢測因子權重排序(降次)依次為水土流失、土地沙漠化、地下水富水性和礦山開發(fā)。計算過程首先需要將檢測因子分為三層，從上至下分別為目標層，屬性層以及準則層，檢測因子分布如圖1所示。

圖1 檢測因子層次分布圖

對每一層當中的因子進行權值賦值，把復雜的問題分解成有序的遞階層次結構，對各層的相關因子進行相互比較，判斷各屬性因子的相對重要性而給予賦值，也就形成了判斷矩陣[4]。由于指標體系中各屬性因子的量綱和衡量尺度差異較大，相互之間不具有強烈的可比性，無法得出對此結果時，采用定性描述賦予分值，使得不同的因子可以量化的進行比較。然后進行層次單排序處理。其中單排序指的是每一個判斷矩陣各因素針對其準則的相對權重。在排序中檢驗構造矩陣的一致性，設定一致性闕值，當一致性比例在闕值范圍內時，則矩陣判斷一致性可以接受，否則需要修正矩陣。最后利用組合權向量以及數(shù)據(jù)歸一化處理得到權值，根據(jù)實際調查各礦山的各項具體數(shù)據(jù)和對地質環(huán)境影響程度對照評分等級范圍，可以確定出整個檢測區(qū)域的各個檢測因子相應的指標分值，由此通過公式1即可得出目標層檢測得分

公式中Y表示目標層檢測得分，αi表示準則層權重，βj表示屬性層權重，Xj為因子得分。如此即可計算出待檢測礦山地質環(huán)境的最終檢測評分值。

3 檢測結果

綜合礦山當中多個影響因素，利用層次分析的方法使得檢測結果得以量化，礦山地質環(huán)境的檢測最終轉換成為綜合得分的對比。從表1中可以看出，檢測因子主要由水土流失狀況、土地沙漠化程度以及礦山開發(fā)狀態(tài)構成。關于水土流失，土壤侵蝕程度高的其地質環(huán)境越差，對礦物的存儲能力會造成一定程度上的影響，當?shù)乇淼那治g程度過大時就會影響到礦體，使得礦體被侵蝕改變表面的結構甚至是內部的元素組成，會使得開采結果存在誤差。土壤沙漠化對礦山的影響幾乎與水土流失的原理相同。而礦山開發(fā)情況的檢測結果直接影響該礦山是否具有開發(fā)價值。未被開發(fā)的礦山中，存在的大量的礦物資源，對于礦山企業(yè)來講，有著可靠的經(jīng)濟資源；已被開發(fā)但未塌陷的礦山，其中的礦物含量稀少，沒有太大的開發(fā)價值，但可以作為實驗基地；但對于已塌陷的礦山其中蘊含的礦物含量呈現(xiàn)兩極分化，可能未被開發(fā)由于地殼的自然變動引起了山體塌陷，這種情況下礦山當中還蘊含大量的資源等待開發(fā)，但工作的難度也大大增加，隨時都有可能引發(fā)山體的二次塌陷；另一種情況就是由于礦山當中大部分的礦石已被開發(fā)，改變了山體結構而引發(fā)的塌陷。針對這種無法準確得出結論的檢測因子，設定其評分為10。為了能夠更加直觀的得出分析結果，使得檢測結果具有可比性將得分進行評級，即設定當綜合得分低于2表示礦山地質環(huán)境嚴重；綜合得分處于2-8區(qū)間內則代表礦山地質環(huán)境較嚴重；若綜合得分高于8就表示礦山地質環(huán)境較輕[5]。結合實際情況下檢測因子的評分以及檢測因子的權重，最后將單元格目標層分值采用計算機繪圖軟件繪制等值變化曲線，根據(jù)評價等級劃分標準劃出礦山地質環(huán)境檢測結果對應的嚴重區(qū)域、較嚴重區(qū)域和較輕區(qū)域。這些數(shù)據(jù)可以為礦山地質環(huán)境保護、治理對策提供數(shù)據(jù)上的支持，盡快的開展具有針對性的礦山地質環(huán)境恢復治理工作，也能為企業(yè)的礦山開采工作提供理論參考。

4 結語

通過層次分析法將定性復雜的決策問題變成了定量問題，在定性的礦區(qū)地質環(huán)境檢測過程中結合定量的檢測方法，可以更清晰、明確得到礦區(qū)的地質環(huán)境的質量結果。采用層次分析法，結合空間疊加與分析運算，根據(jù)實際礦山的調查驗證，綜合多種檢測因素，將不同類型的檢測因子量化，使檢測更加全面、公正、準確和科學。通過對礦山地質環(huán)境的檢測方便掌握、分析和預測全國礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢。為下一步礦山開發(fā)和保護提供了科學依據(jù)