金屬礦山地質環境動態監測方法研究

戴 全，劉倜林

（湖南有色金屬職業技術學院，湖南 株洲 412006）

金屬礦山在我國礦山中占有首要地位，大量和長時間的開采活動推動了我國經濟的不斷增長，但很多金屬都對環境有一定的污染，而且持續的開采也引發了地質環境問題[1]。在某些地區因為金屬礦山的開發使經濟出現回落現象，進一步的制約了社會的發展，在一定程度上影響了人民的財產和生命安全，打破了人民正常的生活秩序。在最近完成的礦山地質環境的調查中，我們已經對金屬礦山地質環境的現狀有了充分的了解。礦山開采活動引發的地質環境問題與企業管理方式、開采方式、礦產類型以及地質類型有著密切聯系。我國地廣物博,礦山種類繁多，地形地質條件復雜。對于我國礦山開采活動引發的礦山環境地質問題，基本可以歸結為資源損壞、地質災害、環境污染三種類型。包括：采礦活動占用、損壞土地；礦產資源開發引起滑坡、地陷、地面裂縫等地質災害；礦業活動中“廢水、廢氣、廢料”的排放；采礦活動對地下水均衡系統造成破壞；礦業活動使礦區的水土流失和土地沙漠化的程度愈發嚴重。為了能全面的把控我國金屬礦區地質環境的變化趨勢，開展金屬礦山地質環境動態監測工作勢在必行。通過動態監測能實時的了解金屬礦山地質環境的變化規律以及變化趨勢，從而提出相應的防治措施。由于多方面的原因,我國還沒有對金屬礦山質地環境進行系統地監測。本文在全國礦山地質環境的調查基礎上，對金屬礦山地質環境監測工作方法進行研究。

1 金屬礦山的監測方案總體設計

通過對金屬礦山地質環境的動態監測,可以了解礦山地質環境問題及其危害,觀測礦山地質環境的變化,預評礦山環境發展趨勢,為合理且有效的開發礦產資源、維護礦山地質環境、礦山生態環境的恢復和整治提供理論基礎。具體的監測方案需要注意一下幾點：①對占用、損壞土地及土地復墾的監測：主要注意監測占用和損壞土地的面積、類型以及方式。除此之外，對可復墾土地面積的監測也有一定的必要性。②對“三廢”排放的監測：重點監測其排放的種類、排放方式、排放地點、排放量等。綜合分析排放物帶來的安全隱患問題。③對尾礦庫的監測：中國的尾礦庫發生事故頻率是非常之高的，因此，對于尾礦庫的監測要包括：尾礦庫的數量以及規模、尾礦庫發生事故的概率、尾礦中的有害成分等。④對礦區地陷的監測：采空區易出現地面塌陷的現象，因此要實時監測塌陷區的數量、面積、深度以及破壞程度，以便進行后期的維護和整改。⑤對山體滑坡以及泥石流的監測：地質災害在一定程度上威脅到了人們的生命及其財產安全，因此要著重監測。對易發生災害地區的面積、發生災害的次數以及危害要統籌兼顧。⑥對礦區地表水體和地下水的監測：地表水是否污染以及污染程度、污水的類型、排放量以及造成的危害。地下水是否污染以及污染程度、地下水位、地下水降落漏斗面積。⑦對礦區土壤的監測：礦區土壤是否污染以及污染程度、主要污染物、污染來源以及可能造成危害等。⑧對地裂縫的監測：地裂縫的范圍、程度、長度、深度、地裂縫的走向和可能造成的危害。

2 遙感監測方法的應用

傳感器的類型不同在金屬礦山地質環境監測中有著不同的作用。數據的相互結合和重新組合能夠提高監測的準度和精度。利用多空間分辨率數據能夠進一步的監測出土地破損的程度，光譜分辨率能分辨出廢棄物的組成成分等。監測礦山地質信息變化是遙感監測的主要方法，地礦遙感影像變化是遙感監測的重要內容。一顆衛星所獲取的影像不能滿足監測的需要，因為每顆衛星的運行軌道和周期是不同的，而且天氣的變化也對衛星的監測有影響，這就需要多源影像進行遙感監測，利用衛星和低空飛行遙感平臺根據所要監測的目標進行設計和布置無線傳感網路，進行同步觀測，一方面進行演繹計算，另一方面進行驗算和印證，這樣可以提高監測的精準度。在對金屬礦山地質環境監測的過程中，不僅要對礦山地質環境和現狀進行監測，還有對其未來的開采方式進行預測，更要對與水源地、居民用地、以及居民的生命和財產等相關的環境因素進行監測。因此，需要與地理信息系統技術相結合，把模擬圖和遙感監測進行疊加，做空間分析得出評估。技術流程圖見圖1。

圖1 遙感監測技術流程圖

3 時空動態建模方法

金屬礦山地質環境監測要具有時空動態性，需要研究以時空數據模型為原點的時空動態建模的理論和方法。在地理信息的科學領域，時空數據模型仍然是主要的研究方向之一。時空立方體模型、基態修正模型、時空復合模型以及空立方體模型是早期有影像的時空數據模型。有了這些模型作為前提，國內外的學者們又提出了多種加強版時空數據模型，當然，到目前為止，還沒有一個公認的完善并能實際應用的時空數據系統。現在的時空數據模型主要是由應用驅動的，可用于礦山地質環境的監測。時空數據庫解決了多源影像集成問題、多尺度影像集成問題以及時空影像檢索問題。其主要研究內容包括以下幾點：①礦山地質環境動態監測數據的采集具有3個時間特征，通過對這3個時間特征的分析，為地質環境的數據建模提供基礎。②通過對礦山地質環境的變化進行分析，根據尺度理論，提出適合金屬礦山地質環境動態監測的多尺度時空數據模型。③對礦山的監測包括地質環境監測和居民生活區的監測，通過對場地和對象的監測，研究并提出礦山地質的時空表達模型。盡管出現了這么多的數據模型，但其實際操作有一定難度。

4 結語

通過對遙感監測技術和時空動態建模方法的分析與研究，我認為，利用遙感監測技術對金屬礦山地質環境的監測是非常可行的，它能夠客觀準確的獲得所需要的監測數據，實時性強，覆蓋面廣，有利于企業或者政府制定出科學合理的開采計劃和整治辦法，實施有效的管理，促進金屬礦山開采活動安全有效的進行。

[1]歐哲，王鐵，楊家富等．廢棄礦山破碎巖質邊坡地質環境治理[J]．金屬礦山，201，V46(7)：178-185．