基于江西某金屬礦山的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)及綜合預(yù)測(cè)模型分析

周全通，周志國(guó)

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局九一二大隊(duì)，江西 鷹潭 335000）

社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步離不開礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用，尤其是金屬礦產(chǎn)資源。隨著金屬礦山開采活動(dòng)的持續(xù)進(jìn)行，對(duì)礦山所在區(qū)域的環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。對(duì)于金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害方面的研究工作起步較晚，其地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估和綜合預(yù)測(cè)模型研究更是不夠成熟[1]。基于此，本文以江西省某開采金屬礦山研究對(duì)象，分析地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估系統(tǒng)和綜合預(yù)測(cè)模型在礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)中的應(yīng)用。

1 金屬礦山主要地質(zhì)災(zāi)害類型

隨著資源的持續(xù)開采，我國(guó)地表露頭金屬資源、淺表資源逐漸利用殆盡，導(dǎo)致深部的、地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床開發(fā)勢(shì)在必行，由此引發(fā)的礦山地質(zhì)災(zāi)害也越來(lái)越多。因此，必需加強(qiáng)金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)研究工作。常見的金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害包括采空區(qū)塌陷、礦井突水、尾礦堆積引發(fā)和滑坡和泥石流等[2]。其中，采空區(qū)塌陷是由于金屬資源被開采出來(lái)后，采空區(qū)域的頂板巖層在自重應(yīng)用和上覆巖層壓力的作用下導(dǎo)致巖層向下彎曲變形，當(dāng)拉張應(yīng)力超過(guò)該巖層的抗拉強(qiáng)度極限時(shí)就產(chǎn)生冒落，嚴(yán)重者產(chǎn)生塌陷盆地；礦井突水是由于深部滲透水流的沖刷作用將巖層中的細(xì)小顆粒帶出沖走，使得巖石結(jié)構(gòu)變的松散、孔隙度明顯增大、強(qiáng)度降低，引起井下坑道圍巖塌陷或者形成大規(guī)模的碎屑流；金屬礦山的開發(fā)與利用形成了大量的采礦廢渣，在礦山周邊堆積后形成了較大規(guī)模的松散堆積體，一般堆積在斜坡上，在自重作用下可形成滑坡，在暴雨天氣下極易形成泥石流。

2 基于江西某金屬礦山的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)系統(tǒng)

本文以江西省某金屬礦山為例，分析常見的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)提供和預(yù)測(cè)模型。常見的金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)系統(tǒng)包括三個(gè)方面：一是以生態(tài)為主的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，二是以經(jīng)濟(jì)為主的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，三是多理論綜合評(píng)價(jià)系統(tǒng)。

（1）金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害的生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害的生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)是以礦山開采過(guò)程中導(dǎo)致礦山周邊生態(tài)功能喪失或者降低為依據(jù)，以生態(tài)環(huán)境惡化等評(píng)價(jià)礦山地質(zhì)災(zāi)害。根據(jù)礦山地質(zhì)災(zāi)害研究對(duì)象，可將生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)分解為自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境，前者包括水環(huán)境、土壤環(huán)境、生物環(huán)境和大氣環(huán)境等4項(xiàng)指標(biāo)；后者包括生態(tài)難民、三廢排放處理率和人均耕地等指標(biāo)。其中，水環(huán)境包括水的pH值、BOD（生化需氧量）、人均水資源量、水域面積率等；土壤環(huán)境包括土壤酸堿度值、土壤中的N、P等有機(jī)質(zhì)、土壤的孔隙度、土壤中的重金屬元素含量等；大氣環(huán)境以大氣污染綜合指數(shù)為代表；生物安全指標(biāo)包括地表植被覆蓋率、植被的多樣性等。生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)是以上述指標(biāo)為準(zhǔn)則，根據(jù)專家判別打分和層次分析法相結(jié)合的方式判別某金屬礦山的指標(biāo)權(quán)重，本文對(duì)江西某金屬礦山的生態(tài)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分析，統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表1。由表1可知，該礦山總體上安全。

表1 江西某金屬礦山生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

土壤重金屬元素含量 0.007 0.0032大氣污染綜合指數(shù) 0.007 0.0035地表植被覆蓋率 0.007 0.0048植被的多樣性 0.005 0.0028生態(tài)難民 0.005 0.0032三廢排放處理率 0.005 0.0037人均耕地等指標(biāo) 0.005 0.0028

（2）金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)。金屬礦山地質(zhì)災(zāi)害的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)是以地質(zhì)災(zāi)害破幻損失為主要依據(jù)進(jìn)行判別，該評(píng)價(jià)系統(tǒng)是按照礦山地質(zhì)災(zāi)害的不確定性，使用概率的方式建立的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害引起的經(jīng)濟(jì)損失或者生命損失進(jìn)行評(píng)價(jià)，將其他方面的損失也轉(zhuǎn)換為能夠直接處理的經(jīng)濟(jì)損失。由于礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生與否具有不確定性，因此損失費(fèi)用是不同地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生條件下的不同時(shí)間的協(xié)調(diào)價(jià)值，為了評(píng)價(jià)系統(tǒng)的實(shí)用性，在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中引入了折價(jià)比，并以銀行利率為基準(zhǔn)。使用該評(píng)價(jià)體系能夠?qū)?fù)雜的評(píng)價(jià)指標(biāo)簡(jiǎn)單化，并通過(guò)定量的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，能夠更加客觀合理的反映出礦山地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)價(jià)結(jié)果。

3 金屬礦山的地質(zhì)災(zāi)害綜合預(yù)測(cè)模型分析

金屬礦山的地質(zhì)災(zāi)害影響因素是多方面，不僅受地形地貌、地質(zhì)條件影響，還受人為采礦活動(dòng)、氣候植被條件的影響。因此，單一的礦山地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)系統(tǒng)是不全面的，需多理論體系建立起綜合評(píng)價(jià)模型，才能夠更加準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)礦山地質(zhì)災(zāi)害[3]。多理論綜合預(yù)測(cè)模型的建立是在不斷的探索過(guò)程中逐漸完善和改進(jìn)的，目前比較常用的是模糊數(shù)學(xué)模型綜合評(píng)價(jià)方法。該模型的建立包括災(zāi)害的各種影響因素的確定、模糊數(shù)學(xué)模型單因素評(píng)價(jià)、確定各種災(zāi)害的災(zāi)害等級(jí)、GLP模型驗(yàn)證、模糊數(shù)學(xué)模型綜合評(píng)價(jià)、金屬礦山整體災(zāi)害等級(jí)劃分等幾個(gè)步驟。在模型建立早期階段需要進(jìn)行權(quán)重值的確定，可根據(jù)上文的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)評(píng)價(jià)系統(tǒng)兩方面進(jìn)行確定，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行評(píng)判因子的劃定，為建立模糊模型奠定基礎(chǔ)。任何模型在使用過(guò)程中都有模型的約束條件和使用范圍，如本文所用模型中不同地區(qū)的氣候條件差異等，應(yīng)按照當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況取值。在確定評(píng)價(jià)因子后，利用模糊數(shù)學(xué)概念進(jìn)行計(jì)算，一般采用Matlab軟件進(jìn)行，獲得不同評(píng)判因子的權(quán)重值。最后根據(jù)計(jì)算結(jié)果劃分礦山整體災(zāi)害等級(jí)，并制定相應(yīng)的預(yù)防及治理方案。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦山地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)測(cè)是提高礦山開采安全的基礎(chǔ)，也是有效減少礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的重要方法之一。礦山地質(zhì)災(zāi)害主要包括開空區(qū)塌陷、井下突水和廢渣堆積區(qū)滑坡、泥石流等類型，不同地區(qū)的礦山受地形地貌、氣候條件等因素影響不同，所表現(xiàn)的礦山地質(zhì)災(zāi)害類型也有所差異。因此，只有采用多理論評(píng)價(jià)模型，才能更準(zhǔn)確的對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)，進(jìn)而制定有效的防治措施。