基于GIS的礦山排土場選址理論探討

夏杰 成都理工大學 四川成都 610059

一、背景

地理信息系統(tǒng)簡稱（GIS），是對地理空間信息進行描述、采集、處理、存儲、管理、分析和應用的一門交叉學科。隨著計算機技術、信息技術、空間技術、網絡技術的發(fā)展，廣泛應用于測繪、資源管理、城鄉(xiāng)規(guī)劃、災害監(jiān)測、交通運輸、水利水電、環(huán)境保護、國防建設等各個領域，并深入涉及地理信息的社會生產、生活各個方面。地理信息系統(tǒng)具有強大的地學分析功能和輔助決策功能。若緊密結合礦山的空間和資源特征可為礦山規(guī)劃、設計、生產三大方面帶來巨大的幫助【1】。計算機技術在礦業(yè)工程的運用研究中，國內外學者都做了大量的工作，國外一些發(fā)達國家較早地將技術應用于礦產資源調查、環(huán)境監(jiān)測、土地復墾等方面，紛紛將技術應用于礦區(qū)開發(fā)、采動損害預測與評價、生態(tài)保護等方面指導礦體的合理開采。

二、目標

采礦的設計工作應該采用人機交互的圖形設計和操作環(huán)境，在設計的過程中結合設計人員的經驗和判斷，利用計算機的精確性、重復工作的循環(huán)性和處理數(shù)據(jù)的智能性來輔助設計。充分利用地表屑性資料、地標屬性資料、氣象資料、利用地質地形圖資料，切實提高礦山設計工作人員的工作效率【2】，把設計工作人員從繁重，冗余的設計勞動中解放出來。因此，研究目標就是充分利用強大的空間分析功能，將所獲取的地質地形圖及各種調查資料組建成排土場選址數(shù)學模型，通過單因素分析、多因素分析圈出適合做排土場場址的最佳位置。基于空間分析的排土場選址模型是一個決策支持系統(tǒng)，結合專業(yè)知識建立一個有詳細屬性信息的空間數(shù)學地理模型，達到使設計思想容易實現(xiàn)，縮短設計時間，減少后期大量的設計變更工作的效果。

三、排土場選址遵循原則

排土場應靠近釆場，盡可能利用荒山、溝谷及貧瘠荒地，以不占或少占農田，就近排土減少運輸距離，但是避免在遠期開采境界內將來進行二次倒運廢石。選擇排土場應充分勘察其基底巖層的工程地質和水文地質條件，如果必須在軟弱基地上（如表土厚、河灘、水塘、沼澤地、尾礦庫等）設置排土場時，必須事先采取適當?shù)墓こ烫幚泶胧员ＷC排土場基底的穩(wěn)定性。對于山坡露天礦，應該充分利用其地形特征，高土高排，低土低排，盡量避免上坡運輸，減少運輸工的消耗，節(jié)約運輸成本。排土場不宜設在匯水面積大、溝谷縱坡陸、出口又不易欄截的山谷中，也不宜設在工業(yè)廠房和其他構筑物及交通干線的上游方向，以避免發(fā)生泥石流和滑坡，危害生命財產、污染環(huán)境。排土場的選擇應考慮排棄物的綜合利用和二次回收的方便，如對于暫不利用的有用礦物或貧礦、氧化礦、優(yōu)質建筑石材，應該分別堆置保存。排土場應設在居民點的下風地區(qū)，以防止粉塵污染居民區(qū)。應防止排土場有害物質的流失，污染江河湖泊和農田。有利于土地復墾。排土場的容量應能容納礦山服務年限內所排棄的全部巖土。

四、影響因素的量化與評價

在排土場場址選擇的整個決策過程中將會出現(xiàn)大量的無法量化的影響因素【3】，例如：地基巖性、生態(tài)環(huán)境、地形、工程水文地質和地物等。這些因素到底孰輕孰重，哪些因素起決定性作用，哪些因素起輔助作用或僅僅是由其他因素導致的結果等等都應充分考慮。在全局考慮所有影響排土場選址的因素后，為了更科學的從多個場址備選方案中選定出最終的排土場場址，首先就應該將目標進行分層，根據(jù)本文排土場的特點可先將其分為三層，第一層為最高層即以最佳的排土場場址為總目標層；第二層依據(jù)排土場的選址原則將各種影響因素分為安全、經濟和社會因素三大部分；第三層在第二層三大影響部分下分離出影響最終決定方案的各個因素條件，如靠近采場、坡度、生態(tài)環(huán)境、地基巖性、水文地質條件、上下游方向等條件，并給這些條件因素賦以一定的評價值。這些條件一部分是定量的，一部分是定性的，有的可立即用明確的數(shù)值來表達目標的優(yōu)劣，有的還無法直接賦以一定的評價值來表達，則此時應繼續(xù)增向下進行再次分解，一直到所有的條件因素能用明確的數(shù)值表達為止。

五、結論與展望

隨著信息技術的高速發(fā)展，幾乎所有的企業(yè)都加入到經濟全球化浪潮中，中國的礦業(yè)也不例外，隨著世界礦產資源的漸緊缺和枯竭，礦業(yè)在國際上的競爭也日趨激烈，誰在世界競爭的浪潮中掌握了先進的科技手段、實現(xiàn)了礦山企業(yè)的集約型發(fā)展、實現(xiàn)了礦業(yè)的信息化、并且能夠高效的實施礦產資源開發(fā)管理方案，誰就在競爭中掌握了先機，否則只會走入逐漸被淘汰的地位。數(shù)字露天礦是礦業(yè)實現(xiàn)信息化的有效途徑，技術是數(shù)字礦山的核心技術之一，因此技術在今后礦業(yè)的發(fā)展也起著至關重要的作用，是露天礦企業(yè)走向可持續(xù)發(fā)展的必經之路。GIS在礦業(yè)的發(fā)展中已取得了一定的成果，但還遠遠不夠，與國外相比還存在著很大的差距。其他方面比如礦山公路智能定線、礦區(qū)沉陷預測分析、礦區(qū)土地復墾分析等也應該做深入的研究。因此，在這些方面仍然需要其他科研工作者的進一步探索和完善，有計劃、有步驟地實施礦山的數(shù)字化、信息化和智能化，提高采礦業(yè)的勞動效率、促進綠色協(xié)調開釆、改變安全生產狀況。