基于江西某金屬礦山的地質災害評價及綜合預測模型分析

周全通，周志國

（江西省地質礦產勘查開發局九一二大隊，江西 鷹潭 335000）

社會的發展和科學技術的進步離不開礦產資源的開發與利用，尤其是金屬礦產資源。隨著金屬礦山開采活動的持續進行，對礦山所在區域的環境造成了嚴重的影響。對于金屬礦山地質災害方面的研究工作起步較晚，其地質災害評估和綜合預測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象，分析地質災害評估系統和綜合預測模型在礦山地質災害預測中的應用。

1 金屬礦山主要地質災害類型

隨著資源的持續開采，我國地表露頭金屬資源、淺表資源逐漸利用殆盡，導致深部的、地質條件復雜的礦床開發勢在必行，由此引發的礦山地質災害也越來越多。因此，必需加強金屬礦山地質災害的預測研究工作。常見的金屬礦山地質災害包括采空區塌陷、礦井突水、尾礦堆積引發和滑坡和泥石流等[2]。其中，采空區塌陷是由于金屬資源被開采出來后，采空區域的頂板巖層在自重應用和上覆巖層壓力的作用下導致巖層向下彎曲變形，當拉張應力超過該巖層的抗拉強度極限時就產生冒落，嚴重者產生塌陷盆地；礦井突水是由于深部滲透水流的沖刷作用將巖層中的細小顆粒帶出沖走，使得巖石結構變的松散、孔隙度明顯增大、強度降低，引起井下坑道圍巖塌陷或者形成大規模的碎屑流；金屬礦山的開發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災害評價系統

本文以江西省某金屬礦山為例，分析常見的地質災害評價提供和預測模型。常見的金屬礦山地質災害評價系統包括三個方面：一是以生態為主的評價系統，二是以經濟為主的評價系統，三是多理論綜合評價系統。

（1）金屬礦山地質災害的生態評價系統。金屬礦山地質災害的生態評價系統是以礦山開采過程中導致礦山周邊生態功能喪失或者降低為依據，以生態環境惡化等評價礦山地質災害。根據礦山地質災害研究對象，可將生態評價系統分解為自然環境和社會環境，前者包括水環境、土壤環境、生物環境和大氣環境等4項指標；后者包括生態難民、三廢排放處理率和人均耕地等指標。其中，水環境包括水的pH值、BOD（生化需氧量）、人均水資源量、水域面積率等；土壤環境包括土壤酸堿度值、土壤中的N、P等有機質、土壤的孔隙度、土壤中的重金屬元素含量等；大氣環境以大氣污染綜合指數為代表；生物安全指標包括地表植被覆蓋率、植被的多樣性等。生態評價系統是以上述指標為準則，根據專家判別打分和層次分析法相結合的方式判別某金屬礦山的指標權重，本文對江西某金屬礦山的生態評價指標進行分析，統計結果見表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評價系統結果統計表

土壤重金屬元素含量 0.007 0.0032大氣污染綜合指數 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生態難民 0.005 0.0032三廢排放處理率 0.005 0.0037人均耕地等指標 0.005 0.0028

（2）金屬礦山地質災害的經濟評價系統。金屬礦山地質災害的經濟評價系統是以地質災害破幻損失為主要依據進行判別，該評價系統是按照礦山地質災害的不確定性，使用概率的方式建立的評價系統，對礦山地質災害引起的經濟損失或者生命損失進行評價，將其他方面的損失也轉換為能夠直接處理的經濟損失。由于礦山地質災害的發生與否具有不確定性，因此損失費用是不同地質災害發生條件下的不同時間的協調價值，為了評價系統的實用性，在評價系統中引入了折價比，并以銀行利率為基準。使用該評價體系能夠將復雜的評價指標簡單化，并通過定量的數據進行計算，能夠更加客觀合理的反映出礦山地質災害的評價結果。

3 金屬礦山的地質災害綜合預測模型分析

金屬礦山的地質災害影響因素是多方面，不僅受地形地貌、地質條件影響，還受人為采礦活動、氣候植被條件的影響。因此，單一的礦山地質災害評價系統是不全面的，需多理論體系建立起綜合評價模型，才能夠更加準確的預測礦山地質災害[3]。多理論綜合預測模型的建立是在不斷的探索過程中逐漸完善和改進的，目前比較常用的是模糊數學模型綜合評價方法。該模型的建立包括災害的各種影響因素的確定、模糊數學模型單因素評價、確定各種災害的災害等級、GLP模型驗證、模糊數學模型綜合評價、金屬礦山整體災害等級劃分等幾個步驟。在模型建立早期階段需要進行權重值的確定，可根據上文的經濟和生態評價系統兩方面進行確定，在此基礎上進行評判因子的劃定，為建立模糊模型奠定基礎。任何模型在使用過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的氣候條件差異等，應按照當地的實際情況取值。在確定評價因子后，利用模糊數學概念進行計算，一般采用Matlab軟件進行，獲得不同評判因子的權重值。最后根據計算結果劃分礦山整體災害等級，并制定相應的預防及治理方案。

4 結語

綜上所述，礦山地質災害的預測是提高礦山開采安全的基礎，也是有效減少礦山地質災害發生的重要方法之一。礦山地質災害主要包括開空區塌陷、井下突水和廢渣堆積區滑坡、泥石流等類型，不同地區的礦山受地形地貌、氣候條件等因素影響不同，所表現的礦山地質災害類型也有所差異。因此，只有采用多理論評價模型，才能更準確的對礦山地質災害進行預測，進而制定有效的防治措施。