層次分析法在礦山地質環境檢測中的應用

胡今朝，林雨佳

（1.山東省煤田地質局物探測量隊，山東 濟南 250104；2.山東正道資源環境開發有限公司，山東 濟南 250104）

中國是世界主要礦業大國，長期大規模礦產開采工作為國家經濟建設做出了巨大貢獻，同時也引起的礦山地質環境的一系列問題，在一些地區已經成為制約經濟和社會發展的關鍵性因素，嚴重影響了人民生命財產安全和正常生活秩序[1]。為了合理化的進行礦山的開采工作需要定期進行礦山地質環境的檢測工作，遵循可持續化發展原則在開展工作前需要檢測礦山周圍的地質環境，檢測礦山環境的狀態是否適合開采。檢測過程當中涉及到多個方面，為了得到量化的檢測結果經常使用層次分析法進行檢測工作，層次分析法，也被稱為AHP，主要將一個復雜的多目標決策問題作為一個系統，將目標分解為多個目標或準則，進而分解為多指標的若干層次，通過定性指標模糊量化方法算出層次單排序和總排序，以作為目標、多方案優化決策的系統方法，這種分析法對科學和定量的分析礦山地質環境影響工作具有重要的意義。

1 檢測因子的選取

礦集區內影響地質環境質量的礦山地質環境問題有地質災害以及破壞土地資源、地下水系統的影響以及廢水、廢渣對環境的污染等四種[2]。通過開展礦山的地質環境檢測能過進一步的了解礦山地質環境的問題以及危害，充分掌握礦山的動態變化并及時進行處理。在檢測過程當中盡可能的保護礦山地質資源，檢測工作有助于礦山生態環境的恢復和重建，也為準備進行礦產開發的企業提供一定的理論資料。在檢測當中首先選取地質環境當中的檢測因子，檢測因子的選取遵循差異性、主導性、綜合性的原則。差異性選取原則是指當出現了比較類似的、相關性大的因子時，應當拚棄；主導性選取原則是要整合分析單獨的檢測因子的數據，若數據不是單獨存在或出現的，需要進行分離處理，并給出它們的值，按照權值排列先后順序。通過選取一個具有主導性的因子，再進行檢測分析可以有效的得到數據的分析處理結果，得出相對客觀的評價結果，這也就是因子選取的主導性原則[3]。例如在進行檢測工作的過程當中，將檢測因子的順序設定為：水土流失，然后是土地沙漠化，接著是地下水的富水性，以及礦山開發等等來進行選取，則每一次選取過程都有一個主導因素且遵循三條選取原則，最后得到各個因子即檢測評分值如表1所示。

表1 檢測因子及其檢測評分值

除了表中自然因素影響的檢測因子外，還有一些人為因素也會影響到礦山地質環境。例如人類對土地的侵占、破壞和開墾。在檢測過程中藥精確的對侵占和破壞土地的類型、面積進行計算。

2 計算檢測因子的權重

利用層次分析方法計算檢測因子的權重值，檢測因子權重排序(降次)依次為水土流失、土地沙漠化、地下水富水性和礦山開發。計算過程首先需要將檢測因子分為三層，從上至下分別為目標層，屬性層以及準則層，檢測因子分布如圖1所示。

圖1 檢測因子層次分布圖

對每一層當中的因子進行權值賦值，把復雜的問題分解成有序的遞階層次結構，對各層的相關因子進行相互比較，判斷各屬性因子的相對重要性而給予賦值，也就形成了判斷矩陣[4]。由于指標體系中各屬性因子的量綱和衡量尺度差異較大，相互之間不具有強烈的可比性，無法得出對此結果時，采用定性描述賦予分值，使得不同的因子可以量化的進行比較。然后進行層次單排序處理。其中單排序指的是每一個判斷矩陣各因素針對其準則的相對權重。在排序中檢驗構造矩陣的一致性，設定一致性闕值，當一致性比例在闕值范圍內時，則矩陣判斷一致性可以接受，否則需要修正矩陣。最后利用組合權向量以及數據歸一化處理得到權值，根據實際調查各礦山的各項具體數據和對地質環境影響程度對照評分等級范圍，可以確定出整個檢測區域的各個檢測因子相應的指標分值，由此通過公式1即可得出目標層檢測得分

公式中Y表示目標層檢測得分，αi表示準則層權重，βj表示屬性層權重，Xj為因子得分。如此即可計算出待檢測礦山地質環境的最終檢測評分值。

3 檢測結果

綜合礦山當中多個影響因素，利用層次分析的方法使得檢測結果得以量化，礦山地質環境的檢測最終轉換成為綜合得分的對比。從表1中可以看出，檢測因子主要由水土流失狀況、土地沙漠化程度以及礦山開發狀態構成。關于水土流失，土壤侵蝕程度高的其地質環境越差，對礦物的存儲能力會造成一定程度上的影響，當地表的侵蝕程度過大時就會影響到礦體，使得礦體被侵蝕改變表面的結構甚至是內部的元素組成，會使得開采結果存在誤差。土壤沙漠化對礦山的影響幾乎與水土流失的原理相同。而礦山開發情況的檢測結果直接影響該礦山是否具有開發價值。未被開發的礦山中，存在的大量的礦物資源，對于礦山企業來講，有著可靠的經濟資源；已被開發但未塌陷的礦山，其中的礦物含量稀少，沒有太大的開發價值，但可以作為實驗基地；但對于已塌陷的礦山其中蘊含的礦物含量呈現兩極分化，可能未被開發由于地殼的自然變動引起了山體塌陷，這種情況下礦山當中還蘊含大量的資源等待開發，但工作的難度也大大增加，隨時都有可能引發山體的二次塌陷；另一種情況就是由于礦山當中大部分的礦石已被開發，改變了山體結構而引發的塌陷。針對這種無法準確得出結論的檢測因子，設定其評分為10。為了能夠更加直觀的得出分析結果，使得檢測結果具有可比性將得分進行評級，即設定當綜合得分低于2表示礦山地質環境嚴重；綜合得分處于2-8區間內則代表礦山地質環境較嚴重；若綜合得分高于8就表示礦山地質環境較輕[5]。結合實際情況下檢測因子的評分以及檢測因子的權重，最后將單元格目標層分值采用計算機繪圖軟件繪制等值變化曲線，根據評價等級劃分標準劃出礦山地質環境檢測結果對應的嚴重區域、較嚴重區域和較輕區域。這些數據可以為礦山地質環境保護、治理對策提供數據上的支持，盡快的開展具有針對性的礦山地質環境恢復治理工作，也能為企業的礦山開采工作提供理論參考。

4 結語

通過層次分析法將定性復雜的決策問題變成了定量問題，在定性的礦區地質環境檢測過程中結合定量的檢測方法，可以更清晰、明確得到礦區的地質環境的質量結果。采用層次分析法，結合空間疊加與分析運算，根據實際礦山的調查驗證，綜合多種檢測因素，將不同類型的檢測因子量化，使檢測更加全面、公正、準確和科學。通過對礦山地質環境的檢測方便掌握、分析和預測全國礦山地質環境現狀及發展趨勢。為下一步礦山開發和保護提供了科學依據