攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價研究

祝嘉興

(成都理工大學(xué)，四川 成都 610059)

攀枝花市是一個因礦業(yè)開采而發(fā)展起來的城市，礦產(chǎn)資源十分豐富，主要的礦產(chǎn)資源有釩鈦磁鐵礦、煤礦、頁巖礦、砂石礦等，礦山開采歷史悠久，采礦強度較大，因早期開礦對自然環(huán)境的保護意識較為薄弱，所以，沒有形成規(guī)范的采礦方式和管理制度，造成礦山地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生。而筆者以攀枝花市的各大礦山為研究對象，通過對礦山基礎(chǔ)地質(zhì)地理環(huán)境分析，總結(jié)目前攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀與具體情況，找出影響攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的影響因子，采用層次分析法，通過專家打分的方式，對攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害進行危險性評價研究，根據(jù)評價分區(qū)結(jié)果針對各礦山地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)地區(qū)提出建議和措施，以期為國土部門開展礦山地質(zhì)災(zāi)害防治和監(jiān)管提供參考和借鑒。

國內(nèi)的很多學(xué)者通過不同的方法對不同的礦山地質(zhì)環(huán)境進行研究討論。1991年，高慶華初步建立了自然災(zāi)害的總體評估系統(tǒng)[1]。1994年，張梁等人通過對地質(zhì)災(zāi)害的不同的類型進行分析，對其成因進行深入研究，初步論述了關(guān)于風(fēng)險評價的方法[2]。蔡鶴生、周家國等人引入層次分析法對礦山地質(zhì)災(zāi)害進行綜合評價，利用層次分析法將各個指標(biāo)體系中的指標(biāo)因子進行量化并確定了各個指標(biāo)的權(quán)重值[3]。隨著對各大礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害評價研究的發(fā)展，國外在滑坡、泥石流、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害的研究取得了一定成效，并且形成了一套相當(dāng)完備的礦區(qū)環(huán)境保護和管理制度，通過這些嚴(yán)格的管理制度，礦區(qū)的開采得到了改善與規(guī)范[4]。20世紀(jì)90年代，阿萊奧蒂采用了以地信息系統(tǒng)技術(shù)為工具對阿爾卑斯山前緣地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害問題進行了研究分析，并對其發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險進行了區(qū)域等級劃分[5]。

1 研究區(qū)概況

攀枝花市位于四川省的西南地區(qū)，氣候溫暖，屬于亞熱帶季風(fēng)氣候，東接涼山，南鄰云南，地跨東經(jīng)100°00′～104°00′，北緯26°00′～29°45′。地勢西高東低，北高南低，該區(qū)域部分礦山坡度大，地形較陡，不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，因采礦引發(fā)的礦山環(huán)境問題也較為嚴(yán)重。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價

2.1 評價單元的確定

筆者考慮到攀枝花市復(fù)雜的地質(zhì)地理環(huán)境特征，選取2 km×2 km的網(wǎng)格單元作為攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的評價單元。

2.2 礦山地質(zhì)災(zāi)害評價指標(biāo)因子的選取

筆者將地質(zhì)災(zāi)害密度分為3級，分別為低密度區(qū)、一般密度區(qū)、高密度區(qū)[6]。將攀枝花的地形坡度分為3個等級，分別為0～15°、15°～30°、>30°。將攀枝花的年降雨量分為3個等級，分別為818 mm～900 mm、900 mm～1 000 mm、1 000 mm以上。將攀枝花地層巖性分為3種類型，分別為軟性巖性、硬性巖性和軟硬間夾巖性。攀枝花地區(qū)的礦山開采方式主要有3種，分別為地下開采、露天/地下開采聯(lián)合開采、露天開采。將該地開采規(guī)模分為3種噸位等級，分別為0～10萬t/年、10萬t/年～50萬t/年、50萬t/年以上。將攀枝花市的礦產(chǎn)占地分為中轉(zhuǎn)場地、固體廢棄物場地和開采面3種方式。

2.3 攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價

2.3.1 層次分析法。層次分析法是美國運籌學(xué)家薩迪在研究工業(yè)部門對國家福利的貢獻中提出來的，在當(dāng)時不僅結(jié)合了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)理論，并且運用了多目標(biāo)綜合評價方法，是一種權(quán)重分析方法[7]。

2.3.2 評價指標(biāo)體系的構(gòu)建。筆者參照不同指標(biāo)選取的原則與方法，將影響攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的指標(biāo)層分為3層，分別為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和子準(zhǔn)則層，由降雨量、坡度、地質(zhì)災(zāi)害密度、工程地質(zhì)巖組、開發(fā)占地、開采方式和開采規(guī)模7個指標(biāo)因子構(gòu)成，如圖1所示。

圖1 礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的層次結(jié)構(gòu)模型

2.3.3 評價指標(biāo)分級。通過對影響攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害的影響因子進行綜合分析，結(jié)合前人對礦山地質(zhì)災(zāi)害評價指標(biāo)因子分級的標(biāo)準(zhǔn)，將選取的地質(zhì)災(zāi)害密度、坡度、工程地質(zhì)巖組、降雨量、開發(fā)占地、開采方式、開采規(guī)模7個評價指標(biāo)因子分為3個等級，如表1所示。

表1 攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害評價指標(biāo)分級

圖2 評價結(jié)果

2.3.4 單因子權(quán)重及加權(quán)疊加權(quán)重值的確定。在此基礎(chǔ)上，基于AHP軟件對影響攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價的單因子指標(biāo)進行計算，得到單因子權(quán)重值，降雨量權(quán)重為0.020 6、坡度權(quán)重為0.041 3、工程地質(zhì)巖組權(quán)重為0.111 8、開采規(guī)模權(quán)重為0.125 4、開發(fā)占地權(quán)重為0.328 6、開采方式權(quán)重為0.071 5。

通過對單因子評價指標(biāo)進行加權(quán)疊加得到礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價綜合權(quán)重值。

(1)

式(1)中Q為地質(zhì)環(huán)境評價分值，W為評價因子權(quán)重值，F(xiàn)為評價因子等級[8]。

筆者采用AHP軟件計算得出在影響攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的單因子權(quán)重值的基礎(chǔ)上，采用公式中加權(quán)疊加得到影響礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育的綜合權(quán)重值，通過對評價指標(biāo)因子權(quán)重值的分類，得到評價結(jié)果圖，如圖2所示。

3 結(jié)論

筆者以攀枝花市為研究對象，分析了研究區(qū)的地質(zhì)地理環(huán)境特征和礦山開發(fā)開采現(xiàn)狀，對因采礦活動引發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流和地面塌陷礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育現(xiàn)狀進行了分析和研究，選取了地質(zhì)災(zāi)害密度、坡度、工程地質(zhì)巖組、開發(fā)方式、開采規(guī)模、開采強度、降雨量7個指標(biāo)因子，采用層次分析法開展了攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價研究，得到攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性評價結(jié)果圖，評價結(jié)果如下：①攀枝花市礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性較高和高危險區(qū)主要和礦山開發(fā)活動密切相關(guān)，礦山開發(fā)活動強烈的地區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性較高。②攀枝花市地質(zhì)災(zāi)害高危險區(qū)、極高危險區(qū)所處的區(qū)域位置相近，中危險區(qū)的區(qū)域面積有擴張的趨勢。③礦山地質(zhì)災(zāi)害危險區(qū)主要分布在仁和區(qū)的寶頂煤礦、東區(qū)的朱家包包鐵礦、米易縣的白馬鐵礦和花崗巖礦區(qū)等地區(qū)。