层次分析法在矿山地质环境检测中的应用

胡今朝，林雨佳

（1.山东省煤田地质局物探测量队，山东 济南 250104；2.山东正道资源环境开发有限公司，山东 济南 250104）

中国是世界主要矿业大国，长期大规模矿产开采工作为国家经济建设做出了巨大贡献，同时也引起的矿山地质环境的一系列问题，在一些地区已经成为制约经济和社会发展的关键性因素，严重影响了人民生命财产安全和正常生活秩序[1]。为了合理化的进行矿山的开采工作需要定期进行矿山地质环境的检测工作，遵循可持续化发展原则在开展工作前需要检测矿山周围的地质环境，检测矿山环境的状态是否适合开采。检测过程当中涉及到多个方面，为了得到量化的检测结果经常使用层次分析法进行检测工作，层次分析法，也被称为AHP，主要将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序和总排序，以作为目标、多方案优化决策的系统方法，这种分析法对科学和定量的分析矿山地质环境影响工作具有重要的意义。

1 检测因子的选取

矿集区内影响地质环境质量的矿山地质环境问题有地质灾害以及破坏土地资源、地下水系统的影响以及废水、废渣对环境的污染等四种[2]。通过开展矿山的地质环境检测能过进一步的了解矿山地质环境的问题以及危害，充分掌握矿山的动态变化并及时进行处理。在检测过程当中尽可能的保护矿山地质资源，检测工作有助于矿山生态环境的恢复和重建，也为准备进行矿产开发的企业提供一定的理论资料。在检测当中首先选取地质环境当中的检测因子，检测因子的选取遵循差异性、主导性、综合性的原则。差异性选取原则是指当出现了比较类似的、相关性大的因子时，应当拚弃；主导性选取原则是要整合分析单独的检测因子的数据，若数据不是单独存在或出现的，需要进行分离处理，并给出它们的值，按照权值排列先后顺序。通过选取一个具有主导性的因子，再进行检测分析可以有效的得到数据的分析处理结果，得出相对客观的评价结果，这也就是因子选取的主导性原则[3]。例如在进行检测工作的过程当中，将检测因子的顺序设定为：水土流失，然后是土地沙漠化，接着是地下水的富水性，以及矿山开发等等来进行选取，则每一次选取过程都有一个主导因素且遵循三条选取原则，最后得到各个因子即检测评分值如表1所示。

表1 检测因子及其检测评分值

除了表中自然因素影响的检测因子外，还有一些人为因素也会影响到矿山地质环境。例如人类对土地的侵占、破坏和开垦。在检测过程中药精确的对侵占和破坏土地的类型、面积进行计算。

2 计算检测因子的权重

利用层次分析方法计算检测因子的权重值，检测因子权重排序(降次)依次为水土流失、土地沙漠化、地下水富水性和矿山开发。计算过程首先需要将检测因子分为三层，从上至下分别为目标层，属性层以及准则层，检测因子分布如图1所示。

图1 检测因子层次分布图

对每一层当中的因子进行权值赋值，把复杂的问题分解成有序的递阶层次结构，对各层的相关因子进行相互比较，判断各属性因子的相对重要性而给予赋值，也就形成了判断矩阵[4]。由于指标体系中各属性因子的量纲和衡量尺度差异较大，相互之间不具有强烈的可比性，无法得出对此结果时，采用定性描述赋予分值，使得不同的因子可以量化的进行比较。然后进行层次单排序处理。其中单排序指的是每一个判断矩阵各因素针对其准则的相对权重。在排序中检验构造矩阵的一致性，设定一致性阙值，当一致性比例在阙值范围内时，则矩阵判断一致性可以接受，否则需要修正矩阵。最后利用组合权向量以及数据归一化处理得到权值，根据实际调查各矿山的各项具体数据和对地质环境影响程度对照评分等级范围，可以确定出整个检测区域的各个检测因子相应的指标分值，由此通过公式1即可得出目标层检测得分

公式中Y表示目标层检测得分，αi表示准则层权重，βj表示属性层权重，Xj为因子得分。如此即可计算出待检测矿山地质环境的最终检测评分值。

3 检测结果

综合矿山当中多个影响因素，利用层次分析的方法使得检测结果得以量化，矿山地质环境的检测最终转换成为综合得分的对比。从表1中可以看出，检测因子主要由水土流失状况、土地沙漠化程度以及矿山开发状态构成。关于水土流失，土壤侵蚀程度高的其地质环境越差，对矿物的存储能力会造成一定程度上的影响，当地表的侵蚀程度过大时就会影响到矿体，使得矿体被侵蚀改变表面的结构甚至是内部的元素组成，会使得开采结果存在误差。土壤沙漠化对矿山的影响几乎与水土流失的原理相同。而矿山开发情况的检测结果直接影响该矿山是否具有开发价值。未被开发的矿山中，存在的大量的矿物资源，对于矿山企业来讲，有着可靠的经济资源；已被开发但未塌陷的矿山，其中的矿物含量稀少，没有太大的开发价值，但可以作为实验基地；但对于已塌陷的矿山其中蕴含的矿物含量呈现两极分化，可能未被开发由于地壳的自然变动引起了山体塌陷，这种情况下矿山当中还蕴含大量的资源等待开发，但工作的难度也大大增加，随时都有可能引发山体的二次塌陷；另一种情况就是由于矿山当中大部分的矿石已被开发，改变了山体结构而引发的塌陷。针对这种无法准确得出结论的检测因子，设定其评分为10。为了能够更加直观的得出分析结果，使得检测结果具有可比性将得分进行评级，即设定当综合得分低于2表示矿山地质环境严重；综合得分处于2-8区间内则代表矿山地质环境较严重；若综合得分高于8就表示矿山地质环境较轻[5]。结合实际情况下检测因子的评分以及检测因子的权重，最后将单元格目标层分值采用计算机绘图软件绘制等值变化曲线，根据评价等级划分标准划出矿山地质环境检测结果对应的严重区域、较严重区域和较轻区域。这些数据可以为矿山地质环境保护、治理对策提供数据上的支持，尽快的开展具有针对性的矿山地质环境恢复治理工作，也能为企业的矿山开采工作提供理论参考。

4 结语

通过层次分析法将定性复杂的决策问题变成了定量问题，在定性的矿区地质环境检测过程中结合定量的检测方法，可以更清晰、明确得到矿区的地质环境的质量结果。采用层次分析法，结合空间叠加与分析运算，根据实际矿山的调查验证，综合多种检测因素，将不同类型的检测因子量化，使检测更加全面、公正、准确和科学。通过对矿山地质环境的检测方便掌握、分析和预测全国矿山地质环境现状及发展趋势。为下一步矿山开发和保护提供了科学依据