關(guān)于礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評(píng)估方法研究

楊輝鴻，肖立權(quán)

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四一六隊(duì)，湖南 株洲 412000）

對(duì)礦山區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害實(shí)施評(píng)估時(shí)，應(yīng)選擇適宜的方法，只有這樣才能對(duì)災(zāi)害及其危險(xiǎn)性進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。選擇具體的評(píng)估方法過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)礦山所在地區(qū)實(shí)際情況為依據(jù)，結(jié)合自然環(huán)境來(lái)進(jìn)行，包括區(qū)域現(xiàn)有資料、地形地質(zhì)、開采狀況、礦體的實(shí)際分布、過(guò)去發(fā)生的災(zāi)害，掌握以上各項(xiàng)情況是保證評(píng)估準(zhǔn)確性與真實(shí)性的重要基礎(chǔ)。

1 評(píng)估方法

目前，可在礦山項(xiàng)目中使用的地質(zhì)災(zāi)害及其危險(xiǎn)性評(píng)估中使用的方法主要包含下列幾種。

1.1 專家評(píng)估法

即由在礦區(qū)所在地區(qū)工作很長(zhǎng)一段時(shí)間，而且對(duì)地質(zhì)災(zāi)害情況和發(fā)展都較為了解的相關(guān)專業(yè)，以自身工作經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，對(duì)目標(biāo)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害是否會(huì)發(fā)生實(shí)施直接評(píng)估。該評(píng)估方法的主要優(yōu)勢(shì)在于專家能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)各項(xiàng)因素，結(jié)合自己對(duì)地質(zhì)地形的掌握，做全面考慮和分析，同時(shí)結(jié)合自己掌握的經(jīng)驗(yàn)，較快速且準(zhǔn)確的完成災(zāi)害評(píng)估。然而，該方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查往往有著很高的要求，使現(xiàn)場(chǎng)工作量極大，同時(shí)會(huì)受到一定人為因素限制，最終的評(píng)估結(jié)果直接受專家自身水平的影響[1]。

1.2 參數(shù)合成法

該方法以專家自身經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)，對(duì)會(huì)引起災(zāi)害的各類因素實(shí)施分析，再對(duì)分析后產(chǎn)生的結(jié)果根據(jù)公式實(shí)施加權(quán)平均，將加權(quán)后得到的平均值直接作為評(píng)估的結(jié)果。該方法最大的特點(diǎn)在于定量評(píng)價(jià)，利用計(jì)算機(jī)軟件與標(biāo)準(zhǔn)公式來(lái)計(jì)算，有著很高的工作效率。然而，因礦區(qū)地理?xiàng)l件往往十分復(fù)雜，對(duì)礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害可能造成影響的因素有很多，所以單純采用這一種方法難以客觀的對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估。

1.3 模糊綜合評(píng)估

該方法就是根據(jù)模糊關(guān)系具有的特征，對(duì)通過(guò)調(diào)查獲得的不同指標(biāo)進(jìn)行分析，以此對(duì)地質(zhì)災(zāi)害實(shí)際情況進(jìn)行綜合評(píng)估。該方法因考慮的因素和數(shù)據(jù)有很多，所以具有良好可比性及分辨性。然而，在實(shí)際的評(píng)估過(guò)程中難免存在一些指標(biāo)不能定量與定性，導(dǎo)致評(píng)估后產(chǎn)生的結(jié)果有很大誤差[2]。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及人工智能

該方法為統(tǒng)計(jì)學(xué)原理為基礎(chǔ)，借助灰色聚類、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)及向量機(jī)等，對(duì)礦區(qū)所在范圍內(nèi)的各類地質(zhì)災(zāi)害實(shí)施調(diào)查與完全統(tǒng)計(jì)，然后結(jié)合其發(fā)育規(guī)律進(jìn)行數(shù)據(jù)建模，再以模型為依據(jù)開展預(yù)測(cè)評(píng)估。該方法不僅科學(xué)合理，而且結(jié)果真實(shí)、準(zhǔn)確，也有很高定量水平，唯獨(dú)操作過(guò)程較為復(fù)雜。基于此，該方法現(xiàn)階段主要使用在前期資料收集順利，掌握了大量基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的情況，可以通過(guò)評(píng)估獲得和礦山實(shí)際情況相符的各類數(shù)據(jù)結(jié)果，進(jìn)而為后續(xù)的災(zāi)害防治工作提供可靠參考依據(jù)[3]。

2 案例分析

2.1 礦區(qū)基本情況

某礦區(qū)地處某縣城境內(nèi)，氣候類型為大陸高原氣候，有較大的晝夜溫差，且風(fēng)大、雨少。從當(dāng)?shù)貧庀筚Y料可知，礦區(qū)范圍內(nèi)年均氣溫-1.5℃，極端低溫-35.8℃，最高氣溫25.6℃，全年冰霜期較長(zhǎng)，冬季遠(yuǎn)長(zhǎng)于夏季，可以達(dá)到202d～280d，而夏季在85d左右。另外，該礦區(qū)大風(fēng)天數(shù)較多，年均大風(fēng)天數(shù)在70d左右，以西北風(fēng)居多，平均風(fēng)速為45m/s，每年有97d左右產(chǎn)生八級(jí)及以上大風(fēng)。礦區(qū)范圍內(nèi)降水量較少，年均不超過(guò)350mm，且以每年的3月～5月居多，而年蒸發(fā)量能達(dá)到1600mm左右。

2.2 水工環(huán)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估

（1）自然景觀破壞

該礦區(qū)是遺留礦區(qū)，開采結(jié)束至今已有一段時(shí)間，已經(jīng)沒(méi)有責(zé)任主體。礦區(qū)開采主要采用露天開采的方法，導(dǎo)致自然景觀遭到嚴(yán)重破壞，對(duì)自然環(huán)境及區(qū)域的生態(tài)文明均造成很大的影響。

（2）土地資源破壞

礦區(qū)開采難免產(chǎn)生礦渣，而且這些礦渣大多直接堆放于礦區(qū)的周圍，對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)的土地資源造成影響；另外，對(duì)礦渣進(jìn)行運(yùn)輸時(shí)，所用車輛及工具也會(huì)破壞附近土地資源。礦區(qū)開采完成后沒(méi)有對(duì)破壞的土地環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)，導(dǎo)致形成大片荒山，有發(fā)生滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的可能。

（3）地質(zhì)災(zāi)害及其隱患

礦區(qū)采動(dòng)可能引起巖體崩塌，在巖體中部存在危巖，其長(zhǎng)度為70m，形成走向?yàn)?0°的邊坡，這一危巖體是典型的三疊系灰?guī)r，已不具完整性，且裂隙極發(fā)育，寬度在1cm～2cm范圍內(nèi)。目前已可見(jiàn)巖體崩落，坡腳處堆有大量石塊，形成崩塌災(zāi)害的隱患點(diǎn)。

崩塌災(zāi)害產(chǎn)生原因包括：其一，人為因素，即采動(dòng)開挖使巖體穩(wěn)定性改變，導(dǎo)致變形失穩(wěn)；其二，巖體風(fēng)化，凍融時(shí)間較長(zhǎng)。

根據(jù)崩塌體的主要特征與荷載實(shí)際情況，確定下列三種工況對(duì)崩塌體整體穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算評(píng)價(jià)：

工況一：天然狀態(tài)；

工況二：持續(xù)強(qiáng)降雨；

工況三：地震狀態(tài)。

巖體穩(wěn)定性系數(shù)采用以下公式計(jì)算得出：

式（1）中，V表示裂隙水壓力，單位：kN/m；hw表示裂隙充水高度，單位：m；Q表示地震力，單位：kN/m；K表示穩(wěn)定性系數(shù)；θ表示滑動(dòng)面傾角，單位：°；c表示粘聚力，單位：kPa；Ψ表示內(nèi)摩擦角，單位：°；l表示滑動(dòng)面長(zhǎng)，單位：m；w表示巖體自重，單位：kN/m[4]。

計(jì)算參數(shù)如表1所示。

表1 計(jì)算參數(shù)

崩塌體發(fā)生的變形以滑移為主，經(jīng)計(jì)算，其穩(wěn)定性系數(shù)如表2所示。

表2 各工況穩(wěn)定性系數(shù)計(jì)算結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜，容易發(fā)生不同類型的地質(zhì)災(zāi)害，為了掌握地質(zhì)災(zāi)害可能造成的危害，應(yīng)根據(jù)礦區(qū)實(shí)際情況采取有效措施對(duì)災(zāi)害及其危險(xiǎn)性進(jìn)行綜合評(píng)估，以此為后續(xù)災(zāi)害防治工作奠定良好基礎(chǔ)。