矿山地质灾害风险区划与综合防治对策研究

2021-11-29王天健

中国金属通报 2021年9期

王天健

（西藏大学，西藏拉萨 850000）

地壳不断运动及变化使得不同板块之间出现冲击情况，造成一系列矿山地质灾害事故，为人们的生命财产安全带来严重威胁。在矿山地质灾害风险防范工作中，依据不同地区特点进行风险区划，选择不同的防治方案，能够有效降低矿山地质灾害带来的危害，更好地实现防治效果。

1 我国矿山地质灾害特点

矿山地质灾害是指在自然或人为因素的作用下，地球发生异常能量释放、物质运动、岩土变形位移等情况，对人类生命财产造成严重损失、破坏的地质现象。我国矿山地质灾害问题存在一定的规律性，但在某一时间段上具有突发性特征，其多集中在西部地区，这是西部地区自然环境结构较为脆弱多导致的，具有较高矿山地质灾害发生概率。随着国家西部大开发等战略引导，使得西部地区在经济发展、城市建设等方面都得到了充分发展，但并没有制定相对较为完善的经济发展与矿山地质灾害之间的矛盾性问题。数据显示我国75%以上的矿山地质灾害是由人为活动所导致的，如过度砍伐导致土地荒漠化、蓄水能力不足，造成泥石流、山体滑坡等矿山地质灾害。现阶段诱发矿山地质灾害的人为因素主要包括矿产资源采掘技术操作不规范；山区水库修建不符合标准或年久失修，导致土地软化造成泥石流事故；依山进行公路房屋建设形成高陡边斜坡，造成滑坡事故；其它破坏地质环境的活动，如乱砍乱伐、采石放炮等。我国西部地区经济发展平均水平并不高，使得矿山地质灾害问题频发，污染自然环境的同时，阻碍地方经济持续性发展[1]。

2 矿山地质灾害风险划分

2.1 划分方法

国内就矿山地质灾害风险划分方法规则制定较早，主要是根据矿山地质灾害的实际状况，以及分析不同影响因素的叠加影响效果，借助半定量化的方式进行矿山地质灾害敏感指标分析，经过一系列评价处理进行矿山地质灾害风险划分。借助评级打分的形式，对不同矿山地质灾害影响因素进行计算，赋予相应的权重系数，经过数学运算后得到相应的计算结果，并将其作为矿山地质灾害风险划分主要标准。选择不同颜色进行不同敏感性区域标记，如使用红色标注比较容易发生矿山地质灾害的高敏感性区域，而并不容易发生矿山地质灾害的低敏感性区域则使用绿色标注。在这种划分方法下得到的矿山地质灾害区域划分图是一种综合类型图件，能够有效表示特定时间范围中的矿山地质灾害静态特征。随着时间的推移应不断革新图件中的数据信息，并及时修订矿山地质灾害风险划分等级，凸显其预警作用。

2.2 划分区域

根据地方矿山地质灾害活动的具体发生强度，将矿山地质灾害分布情况作为主要划分特征，可以将矿山地质灾害风险划分为易发性分区与风险性分区。一方面，易发生区域是指较为容易出现矿山地质灾害区域，这与矿山地质灾害分布状况有关，涉及到不同地域之间的降雨量、地质情况等多种信息，具体还可划分为高易发区、中易发区、低易发区以及非易发区。另一方面，风险性分区，其主要是参考矿山地质灾害活动的强弱状况，重点分析不同区域内的矿山地质灾害密度、发生频率、地质条件等信息，以及人类项目对于地质条件的影响情况，并将其划分为高风险区、中风险区、低风险区、无风险区。

3 矿山地质灾害综合防治方案研究

3.1 强化地质气象检测

矿山地质灾害综合防治的主要模式，便是在矿山地质灾害尚未发生时，人们就能对监测区域进行全面调查，并制定相应的解决方案。在这个过程中，要强化气象监测系统的结合作用，现阶段气候数值预报场研究模式主要为MM5与WRF，向各矿山地质灾害防治单位定时、定量提供地区气象变化情况。其中，MM5数值预报模式是由美国大气研究中心同美国宾州大学合作研究所得，具有操作简单、预报精准的服务特性，被应用于多个地区的气候数值预报工作中，能够有效提高气候预报工作准确率。主要包括复合区域嵌套功能、非静力部分扩展以及多位数据参数化的过程，在天气运动变化的基础上进行非线性变化分析，完成大密度数据修复运算，提高气候数值预报的准确性。而WRF模式是由美国国家海洋大气局同多个国家大学研究机构合作，研制出的新型数值预报模式，相较于MM5预报模式，WRF更为理想化，重视物理过程的天气预报模拟框架，并借此代替传统NCAR工作内容，实现对RUC的情报内测。

将MM5与WRF气象预报模式应用于矿山地质灾害综合防治工作中，强化气候数值预报场研究工作中，能够帮助矿山地质灾害精细化气候数值预报场防治工作成为现实。在大数据技术的应用基础上，多种较为独立的矿山地质灾害综合防治方案被人们研究出来，但这些预报模式之间缺乏互通性，使得学术交流及成果应用模式较为复杂。而地质气象检测便是将所有气象研究模式进行整合，分别交由NCEP与NCAR分别管理，采用F90语言编写方式，结合三阶及四阶算法进行气候运算，进而为矿山地质灾害综合防治工作提供参考数据。但其实际应用过程中，对于测量地点的定量、定时等非控制条件因素存在一定要求，需要进行大量实验数据进行对比分析，检验两种模式的预报效果。要考虑到单次矿山地质灾害带来的连带反应，如山体滑坡灾害若不及时进行处理，将演变成泥石流，在人口密集区域会给人们生命财产安全带来严重威胁。现代化高科技设备的使用提高了气象监测的准确性，但仍避免不了监测误差，若降水情报预测出现误差，应参考同一条件下的其它预测结果，分析误差原因是参数化方案的问题，还是预测模式自身的原因。

3.2 采取综合防治措施

我国地域广阔，拥有不同的地形地貌，面对不同的地质环境，应选择不同的矿山地质灾害综合防治方案，以及相应的治理手段。首先，应该对矿山地质灾害综合防治方案进行论证，选择其中较为符合实际情况的方案，并做出相应的防止措施。其次，针对部分重点灾难区域，要加强监测管理作业，对于综合防治方案落实的有效性进行评定，不断优化管理制度，降低矿山地质灾害带来的经济损失。再次，进行矿山地质灾害综合治理工作的目标，应该是恢复矿山地质灾害发生地周围的正常地质环境，针对灾害区域周围的人为项目建设如河流周围的水库，要进行加固处理，防止出现二次灾害。最后，要建立全面防控管理预测机制，重点强调地面塌陷、地表裂缝等情况的调查处理。通过地域环境全方位测量，实现对地形的有效控制，并制定科学的地下资源开采方案，完善地面沉降联防联控管理工作。针对部分存在地面塌陷风险的区域，应进行地下空间加固工作，并进行有效的控制管理，严格控制其审批流程。包括资源开采程度，降低因地下水开采、矿产资源开发过度造成的地面裂缝等灾害发生[2]。

3.3 构建预警信息网络

矿山地质灾害具备突发性特点，进行矿山地质灾害灾前预测及灾后重建工作，需要对灾害信息进行准确、可靠的采集及应用分析。传统矿山地质灾害信息监测及预警信息网络构建工作，是以人工信息采集技术为主，信息收集效率、及时性，都难以满足灾害防治需求。遥感等现代化矿山地质灾害监测与评估方法，突破了环境监测云噪音、卫星过境周期的限制，能够实现矿山地质灾害信息及灾害损失数据共享。以无人机遥感技术为例，这是一种现代化低成本监测技术，具有高效率、低成本的使用特点，广泛应用于矿山地质灾害预警信息网络工程中，能够在最短时间内获得大面积地表数据，结合各种算法完成信息数据分析。同传统遥感技术相比，现代无人机遥感技术能够排除云雾噪音的影响效果，根据监测地点的云层高度，以及地表基准面的海拔高度，设定相应的分辨率，如为获取0.1m分辨率的航拍影像时，要设定无人机飞行高度为距离基准面500m左右。

构建预警信息网络系统，需要融合地理学、地图学等多个学科，结合地理数据输入、分析、查询的计算机系统应用。将这种独特视觉效果与地理数据集成在一起，并对空间信息进行存储管理，从而在应用系统中进行问题原因分析、结果预测，这也是矿山地质灾害预警信息网络的最大特点。就实际防治效果而言，，预警信息网络能够对图像数据进行采集与编辑，建立相应的数据库，以及日常数据库维护管理工作，根据数据结构进行用户矢量地图构建，在此基础上进行空间集合及地理情况分析，建立相应的数字高程模型，并进行展示。预警信息网络系统的应用，适用于各种职能部门建立覆盖城市信息的生成和发布，方便不同地质条件进行信息收集。其中无人机遥感的监测影响直观、准确，能够有效对矿山地质灾害情况进行反馈，利用GIS系统进行灾害数据分析，执行区域内高效灾害在线评估任务，切实提高灾害情况调查及监测水平，为获取矿山地质灾害区域灾情有着重大作用。

3.4 强化灾害救援工作

无论矿山地质灾害综合防治方案多么全面，都不可能完全避免矿山地质灾害所带来的生命财产损失，需要强化灾害救援工作，提高救援效率，有效降低矿山地质灾害造成的危害。在物联网技术的支持下，实现消防远程监控管理系统构建，能够为城市矿山地质灾害综合防治工作安全提供保障。根据不同地质易发区的风险划分，设置专门负责工作人员进行应急救援准备，配合当地群众，完成灾后重建工作。

在矿山地质灾害发生时，其灾害波及范围及所处环境，对于消防救援工作会产生很大影响。例如，若矿山地质灾害事故发生地点为普通住宅楼，那么其消防工作的重点就在于保证居民生命安全；若矿山地质灾害事故发生地点附近有大型化工类企业，那么在消防工作开展时要采用合理的方法，考虑到化工产品的二次灾害。完善矿山地质灾害消防救援人员的最优化人员配置，帮助管理人员及时了解矿山地质灾害情况及当地环境，保证救援工作的有序性，切实提高消防团队的救援能力。在人员调度方面，还要考虑到车辆、设备等相关因素，制定较为合理的消防方案。联结公安、武警、解放军等多方面国家政府部门力量，将派遣人员、车辆等项目控制在合理范围内，降低额外人力、物力、财力浪费，完善人员责任规划。在物联网技术的支持下，通过计算机功能能够有效实现网络通信视频的合理使用，提升乡村抵制灾害应对反应能力，第一时间确定矿山地质灾害等级，积极调动救援物资，真正实现全方位调度。