基于江西某金属矿山的地质灾害评价及综合预测模型分析

周全通，周志国

（江西省地质矿产勘查开发局九一二大队，江西 鹰潭 335000）

社会的发展和科学技术的进步离不开矿产资源的开发与利用，尤其是金属矿产资源。随着金属矿山开采活动的持续进行，对矿山所在区域的环境造成了严重的影响。对于金属矿山地质灾害方面的研究工作起步较晚，其地质灾害评估和综合预测模型研究更是不够成熟[1]。基于此，本文以江西省某开采金属矿山研究对象，分析地质灾害评估系统和综合预测模型在矿山地质灾害预测中的应用。

1 金属矿山主要地质灾害类型

随着资源的持续开采，我国地表露头金属资源、浅表资源逐渐利用殆尽，导致深部的、地质条件复杂的矿床开发势在必行，由此引发的矿山地质灾害也越来越多。因此，必需加强金属矿山地质灾害的预测研究工作。常见的金属矿山地质灾害包括采空区塌陷、矿井突水、尾矿堆积引发和滑坡和泥石流等[2]。其中，采空区塌陷是由于金属资源被开采出来后，采空区域的顶板岩层在自重应用和上覆岩层压力的作用下导致岩层向下弯曲变形，当拉张应力超过该岩层的抗拉强度极限时就产生冒落，严重者产生塌陷盆地；矿井突水是由于深部渗透水流的冲刷作用将岩层中的细小颗粒带出冲走，使得岩石结构变的松散、孔隙度明显增大、强度降低，引起井下坑道围岩塌陷或者形成大规模的碎屑流；金属矿山的开发与利用形成了大量的采矿废渣，在矿山周边堆积后形成了较大规模的松散堆积体，一般堆积在斜坡上，在自重作用下可形成滑坡，在暴雨天气下极易形成泥石流。

2 基于江西某金属矿山的地质灾害评价系统

本文以江西省某金属矿山为例，分析常见的地质灾害评价提供和预测模型。常见的金属矿山地质灾害评价系统包括三个方面：一是以生态为主的评价系统，二是以经济为主的评价系统，三是多理论综合评价系统。

（1）金属矿山地质灾害的生态评价系统。金属矿山地质灾害的生态评价系统是以矿山开采过程中导致矿山周边生态功能丧失或者降低为依据，以生态环境恶化等评价矿山地质灾害。根据矿山地质灾害研究对象，可将生态评价系统分解为自然环境和社会环境，前者包括水环境、土壤环境、生物环境和大气环境等4项指标；后者包括生态难民、三废排放处理率和人均耕地等指标。其中，水环境包括水的pH值、BOD（生化需氧量）、人均水资源量、水域面积率等；土壤环境包括土壤酸碱度值、土壤中的N、P等有机质、土壤的孔隙度、土壤中的重金属元素含量等；大气环境以大气污染综合指数为代表；生物安全指标包括地表植被覆盖率、植被的多样性等。生态评价系统是以上述指标为准则，根据专家判别打分和层次分析法相结合的方式判别某金属矿山的指标权重，本文对江西某金属矿山的生态评价指标进行分析，统计结果见表1。由表1可知，该矿山总体上安全。

表1 江西某金属矿山生态评价系统结果统计表

土壤重金属元素含量 0.007 0.0032大气污染综合指数 0.007 0.0035地表植被覆盖率 0.007 0.0048植被的多样性 0.005 0.0028生态难民 0.005 0.0032三废排放处理率 0.005 0.0037人均耕地等指标 0.005 0.0028

（2）金属矿山地质灾害的经济评价系统。金属矿山地质灾害的经济评价系统是以地质灾害破幻损失为主要依据进行判别，该评价系统是按照矿山地质灾害的不确定性，使用概率的方式建立的评价系统，对矿山地质灾害引起的经济损失或者生命损失进行评价，将其他方面的损失也转换为能够直接处理的经济损失。由于矿山地质灾害的发生与否具有不确定性，因此损失费用是不同地质灾害发生条件下的不同时间的协调价值，为了评价系统的实用性，在评价系统中引入了折价比，并以银行利率为基准。使用该评价体系能够将复杂的评价指标简单化，并通过定量的数据进行计算，能够更加客观合理的反映出矿山地质灾害的评价结果。

3 金属矿山的地质灾害综合预测模型分析

金属矿山的地质灾害影响因素是多方面，不仅受地形地貌、地质条件影响，还受人为采矿活动、气候植被条件的影响。因此，单一的矿山地质灾害评价系统是不全面的，需多理论体系建立起综合评价模型，才能够更加准确的预测矿山地质灾害[3]。多理论综合预测模型的建立是在不断的探索过程中逐渐完善和改进的，目前比较常用的是模糊数学模型综合评价方法。该模型的建立包括灾害的各种影响因素的确定、模糊数学模型单因素评价、确定各种灾害的灾害等级、GLP模型验证、模糊数学模型综合评价、金属矿山整体灾害等级划分等几个步骤。在模型建立早期阶段需要进行权重值的确定，可根据上文的经济和生态评价系统两方面进行确定，在此基础上进行评判因子的划定，为建立模糊模型奠定基础。任何模型在使用过程中都有模型的约束条件和使用范围，如本文所用模型中不同地区的气候条件差异等，应按照当地的实际情况取值。在确定评价因子后，利用模糊数学概念进行计算，一般采用Matlab软件进行，获得不同评判因子的权重值。最后根据计算结果划分矿山整体灾害等级，并制定相应的预防及治理方案。

4 结语

综上所述，矿山地质灾害的预测是提高矿山开采安全的基础，也是有效减少矿山地质灾害发生的重要方法之一。矿山地质灾害主要包括开空区塌陷、井下突水和废渣堆积区滑坡、泥石流等类型，不同地区的矿山受地形地貌、气候条件等因素影响不同，所表现的矿山地质灾害类型也有所差异。因此，只有采用多理论评价模型，才能更准确的对矿山地质灾害进行预测，进而制定有效的防治措施。