礦山開采區重大地質災害監測與治理方法研究

黃 宇

（中國建筑材料工業地質勘查中心廣西總隊，廣西 桂林 541002）

礦產資源是工業生產的原料，是社會發展的物質基礎，礦山的開發和開采有利于經濟的快速發展，但礦山的開采勢必會對周圍的環境造成破壞。在這種情況下，經濟發展與環境保護之間就產生了矛盾，而且環境破壞不利于可持續發展。因此，必須改變不合理的開采方式，監測企業是否存在偷采盜采行為，并針對礦山的環境污染和地質破壞問題，提出有效的治理措施[1]。目前，礦山開采引發的地質災害包括山體滑坡、崩塌和地下水滲漏等，土質稀松的地區還會造成水土流失，礦山周圍的居民的飲用水也可能因為礦山開采造成水體污染，嚴重影響居民的生活質量。現階段可持續發展是各行各業的發展標準，綠水青山也是應該進行保護的對象。經濟發展和生態環境保護兩手抓，礦山的地質環境應進行治理[2]。礦山的地質災害分為兩類，突發性地質災害常見的有地震、山體崩塌、泥石流等，此類地質災害事發突然，工作人員和周圍的居民如不能快速撤離會造成生命財產安全。而遞進性災害包括地面沉降等。土質改變則是由于人為行為造成的漸變性地質災害，過程緩慢容易察覺[3]。因此只要通過先進的技術監測出礦山開采地質災害，就能有效地避免并采取措施。基于此，本文對礦山開采區重大地質災害監測與治理方法進行了研究。

1 對礦山開采區災害監測進行劃分

1.1 數據校驗

一般而言，遙感是地質災害的監測的主要方法。在成像過程中，地質災害的影像會因為位置偏移發生幾何畸變，導致比例失調影像失真并發生圖像壓縮和變形。因此需要對遙感圖像的精度進行調整。首先需要注意的是，相關數據需要滿足監測精度，為此，需要對影像進行幾何精度校驗，提升遙感影像分辨率[4]。要求精度達到2.0m，并將影像的比例尺定為1：25000。該比例尺的地形圖精度控制在5.21-2.31m之間，校驗公式為：

ΔX為拍攝影像與真實影像的數據差，ΔY是比例尺定為1：25000的地形圖下的拍攝影像與真實影像的數據差。P為校驗結果，校驗精度為：

其中，n為監測點的個數，G為校驗精度。根據各縣市面積大小不同，控制點標定數量也不同，最低控制點數量設定在，監測點在監測區域中分布要均勻，只有保證監測點的數量在單位面積12以上才能保證監測精度。

1.2 基于精準數據進行災害分區

在具體監測過程中，需要利用遠程遙感技術對巒山開采區的地質災害根源進行排查。根據排查地區的氣候狀況，如降雨量和地下構造程度進行判斷，還要收集歷史數據，計算平均降水量[5]。歷史數據可以查閱當地的氣象網站，實時數據可以從當地的氣象站獲得，利用衛星以監測當地的降雨強度。最終通過軟件分析獲得地質災害產生的主要原因，了解當地常見的地質災害，并針對地質災害規模對目標區域進行調查，排除潛在地質災害的同時將地質災害的規模及形成原因劃分災害的風險區。

2 對地質災害進行動態監測

突發性地質災害是由于地質體緩慢蠕動導致質變產生的，地質在一定時期內發生變化是正常的現象，但如果在短期內蠕動速率突增則會使地質的穩定性降低，從而發生災害[6]。因此在監測工作中，需要使用遙感技術進行災體地質蠕動實時監測，動態監測數據是地質災害治理工作的參考數據，一旦發現監測數據的變化范圍超出標準，就要根據準確的數據進行預警，做好地質災害的防范，合理安排人員疏散，將損失和損害降到最低。

3 基于監測數據對災害特征進行治理

在地質災害中，滑坡是危險性僅次于地震的地質災害，屬于突發性地質災害，一旦大規模發生會使礦山及其周邊地區產生嚴重的經濟損失，因此對滑坡災害的防治顯得尤為重要。數字監測滑坡技術可以與GIS定位技術相結合，將地理信息整合在一起，根據地質的形變與歷史信息的對比，判斷滑坡災害的發生概率。目前，礦山開采區的災害治理主要依靠航片進行確認，但在治理時可以通過遙感技術降低航片的確認難度。采用數據分析法制定有針對性的治理措施，提升災害治理的效率，礦山地質災害可以通過水土保持的技術避免，在降雨沖刷、強風和重力的作用下會產生水土流失現象。同時，地質災害治理中最重要的環節就是水土流失的治理，而遙感的高分辨技術可以監測土壤坡面侵蝕程度，并根據數據進行修復。從而在估算水土流失的基礎上，及時對災害進行預防，從根本上減少礦山地區地質災害發生的概率。

4 實例分析

為了驗證本文設計方法對礦山開采區重大地質災害的監測效果，將該方法應用于實際的地質災害治理中，觀察該方法的治理效果。

4.1 礦區概況

某地區的礦產資源豐富，礦山分布集中且礦產類型齊全，礦層較淺比較易于開采。而且主要礦產為金屬礦和能源礦，金屬礦包括貴金屬和稀有金屬，同時該礦區的鐵礦數量最多，占該地區總礦藏的86%。此外，該地區的年降水量在1800mm左右，礦山開采導致土體松動，在河流、雨水的作用下發生土壤位移，降水量大的礦區很容易發生滑坡現象。除了雨水沖刷之外，松散巖土體在重力的作用下，摩擦力降低，抗剪切強度較低，粘聚力缺失，更加劇了滑坡災害的發生。再加上礦山一般因為長期作業等原因，植被覆蓋率較低，土壤缺失根系的固定，土壤比較松散容易受到外力影響，相比于其他地區，滑坡隱患更大。

該地區的礦山位于遠離居民區的地方，風險集中在采礦人員身上，礦區最常發生的地質隱患為崩塌和滑坡。發生崩塌的地貌如圖1所示。

圖1 崩塌災害發生后的地貌

該地區礦山的地質環境較差，該地自響應政府號召后，便開始對礦山地區的地貌采取措施進行治理和恢復，以盡量避免土地沙漠化、滑坡、崩塌等地質災害的出現。

4.2 應用結果

采用本文設計的檢測治理方式對礦區的地質災害進行監測和治理，最終得出治理結果如表1所示：

表1 治理前后的環境變化（%）

通過表1的應用結果數據可以看出，在治理前，無影響區的占比僅為21%，礦山環境影響一般的占比57%，礦山環境影響較重的地區高達16%。在進行地質災害治理后，礦山環境影響較重的地區占比下降到6%，無影響區的比例上升到54%。

5 結語

本文設計的方法利用了現代化技術對礦山的數量和開發面積進行監測，并對礦山的違法開采行為進行警告。針對礦山產生的地質問題進行有效治理，實現了礦山的可持續發展。