礦山開采區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與治理方法研究

黃 宇

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心廣西總隊(duì)，廣西 桂林 541002）

礦產(chǎn)資源是工業(yè)生產(chǎn)的原料，是社會(huì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，礦山的開發(fā)和開采有利于經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但礦山的開采勢(shì)必會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成破壞。在這種情況下，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間就產(chǎn)生了矛盾，而且環(huán)境破壞不利于可持續(xù)發(fā)展。因此，必須改變不合理的開采方式，監(jiān)測(cè)企業(yè)是否存在偷采盜采行為，并針對(duì)礦山的環(huán)境污染和地質(zhì)破壞問題，提出有效的治理措施[1]。目前，礦山開采引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害包括山體滑坡、崩塌和地下水滲漏等，土質(zhì)稀松的地區(qū)還會(huì)造成水土流失，礦山周圍的居民的飲用水也可能因?yàn)榈V山開采造成水體污染，嚴(yán)重影響居民的生活質(zhì)量。現(xiàn)階段可持續(xù)發(fā)展是各行各業(yè)的發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)，綠水青山也是應(yīng)該進(jìn)行保護(hù)的對(duì)象。經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境保護(hù)兩手抓，礦山的地質(zhì)環(huán)境應(yīng)進(jìn)行治理[2]。礦山的地質(zhì)災(zāi)害分為兩類，突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害常見的有地震、山體崩塌、泥石流等，此類地質(zhì)災(zāi)害事發(fā)突然，工作人員和周圍的居民如不能快速撤離會(huì)造成生命財(cái)產(chǎn)安全。而遞進(jìn)性災(zāi)害包括地面沉降等。土質(zhì)改變則是由于人為行為造成的漸變性地質(zhì)災(zāi)害，過程緩慢容易察覺[3]。因此只要通過先進(jìn)的技術(shù)監(jiān)測(cè)出礦山開采地質(zhì)災(zāi)害，就能有效地避免并采取措施。基于此，本文對(duì)礦山開采區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)與治理方法進(jìn)行了研究。

1 對(duì)礦山開采區(qū)災(zāi)害監(jiān)測(cè)進(jìn)行劃分

1.1 數(shù)據(jù)校驗(yàn)

一般而言，遙感是地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)的主要方法。在成像過程中，地質(zhì)災(zāi)害的影像會(huì)因?yàn)槲恢闷瓢l(fā)生幾何畸變，導(dǎo)致比例失調(diào)影像失真并發(fā)生圖像壓縮和變形。因此需要對(duì)遙感圖像的精度進(jìn)行調(diào)整。首先需要注意的是，相關(guān)數(shù)據(jù)需要滿足監(jiān)測(cè)精度，為此，需要對(duì)影像進(jìn)行幾何精度校驗(yàn)，提升遙感影像分辨率[4]。要求精度達(dá)到2.0m，并將影像的比例尺定為1：25000。該比例尺的地形圖精度控制在5.21-2.31m之間，校驗(yàn)公式為：

ΔX為拍攝影像與真實(shí)影像的數(shù)據(jù)差，ΔY是比例尺定為1：25000的地形圖下的拍攝影像與真實(shí)影像的數(shù)據(jù)差。P為校驗(yàn)結(jié)果，校驗(yàn)精度為：

其中，n為監(jiān)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)，G為校驗(yàn)精度。根據(jù)各縣市面積大小不同，控制點(diǎn)標(biāo)定數(shù)量也不同，最低控制點(diǎn)數(shù)量設(shè)定在，監(jiān)測(cè)點(diǎn)在監(jiān)測(cè)區(qū)域中分布要均勻，只有保證監(jiān)測(cè)點(diǎn)的數(shù)量在單位面積12以上才能保證監(jiān)測(cè)精度。

1.2 基于精準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行災(zāi)害分區(qū)

在具體監(jiān)測(cè)過程中，需要利用遠(yuǎn)程遙感技術(shù)對(duì)巒山開采區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害根源進(jìn)行排查。根據(jù)排查地區(qū)的氣候狀況，如降雨量和地下構(gòu)造程度進(jìn)行判斷，還要收集歷史數(shù)據(jù)，計(jì)算平均降水量[5]。歷史數(shù)據(jù)可以查閱當(dāng)?shù)氐臍庀缶W(wǎng)站，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以從當(dāng)?shù)氐臍庀笳精@得，利用衛(wèi)星以監(jiān)測(cè)當(dāng)?shù)氐慕涤陱?qiáng)度。最終通過軟件分析獲得地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的主要原因，了解當(dāng)?shù)爻Ｒ姷牡刭|(zhì)災(zāi)害，并針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害規(guī)模對(duì)目標(biāo)區(qū)域進(jìn)行調(diào)查，排除潛在地質(zhì)災(zāi)害的同時(shí)將地質(zhì)災(zāi)害的規(guī)模及形成原因劃分災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。

2 對(duì)地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)

突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害是由于地質(zhì)體緩慢蠕動(dòng)導(dǎo)致質(zhì)變產(chǎn)生的，地質(zhì)在一定時(shí)期內(nèi)發(fā)生變化是正常的現(xiàn)象，但如果在短期內(nèi)蠕動(dòng)速率突增則會(huì)使地質(zhì)的穩(wěn)定性降低，從而發(fā)生災(zāi)害[6]。因此在監(jiān)測(cè)工作中，需要使用遙感技術(shù)進(jìn)行災(zāi)體地質(zhì)蠕動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是地質(zhì)災(zāi)害治理工作的參考數(shù)據(jù)，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的變化范圍超出標(biāo)準(zhǔn)，就要根據(jù)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，做好地質(zhì)災(zāi)害的防范，合理安排人員疏散，將損失和損害降到最低。

3 基于監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)災(zāi)害特征進(jìn)行治理

在地質(zhì)災(zāi)害中，滑坡是危險(xiǎn)性僅次于地震的地質(zhì)災(zāi)害，屬于突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害，一旦大規(guī)模發(fā)生會(huì)使礦山及其周邊地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，因此對(duì)滑坡災(zāi)害的防治顯得尤為重要。數(shù)字監(jiān)測(cè)滑坡技術(shù)可以與GIS定位技術(shù)相結(jié)合，將地理信息整合在一起，根據(jù)地質(zhì)的形變與歷史信息的對(duì)比，判斷滑坡災(zāi)害的發(fā)生概率。目前，礦山開采區(qū)的災(zāi)害治理主要依靠航片進(jìn)行確認(rèn)，但在治理時(shí)可以通過遙感技術(shù)降低航片的確認(rèn)難度。采用數(shù)據(jù)分析法制定有針對(duì)性的治理措施，提升災(zāi)害治理的效率，礦山地質(zhì)災(zāi)害可以通過水土保持的技術(shù)避免，在降雨沖刷、強(qiáng)風(fēng)和重力的作用下會(huì)產(chǎn)生水土流失現(xiàn)象。同時(shí)，地質(zhì)災(zāi)害治理中最重要的環(huán)節(jié)就是水土流失的治理，而遙感的高分辨技術(shù)可以監(jiān)測(cè)土壤坡面侵蝕程度，并根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行修復(fù)。從而在估算水土流失的基礎(chǔ)上，及時(shí)對(duì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)防，從根本上減少礦山地區(qū)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率。

4 實(shí)例分析

為了驗(yàn)證本文設(shè)計(jì)方法對(duì)礦山開采區(qū)重大地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)效果，將該方法應(yīng)用于實(shí)際的地質(zhì)災(zāi)害治理中，觀察該方法的治理效果。

4.1 礦區(qū)概況

某地區(qū)的礦產(chǎn)資源豐富，礦山分布集中且礦產(chǎn)類型齊全，礦層較淺比較易于開采。而且主要礦產(chǎn)為金屬礦和能源礦，金屬礦包括貴金屬和稀有金屬，同時(shí)該礦區(qū)的鐵礦數(shù)量最多，占該地區(qū)總礦藏的86%。此外，該地區(qū)的年降水量在1800mm左右，礦山開采導(dǎo)致土體松動(dòng)，在河流、雨水的作用下發(fā)生土壤位移，降水量大的礦區(qū)很容易發(fā)生滑坡現(xiàn)象。除了雨水沖刷之外，松散巖土體在重力的作用下，摩擦力降低，抗剪切強(qiáng)度較低，粘聚力缺失，更加劇了滑坡災(zāi)害的發(fā)生。再加上礦山一般因?yàn)殚L期作業(yè)等原因，植被覆蓋率較低，土壤缺失根系的固定，土壤比較松散容易受到外力影響，相比于其他地區(qū)，滑坡隱患更大。

該地區(qū)的礦山位于遠(yuǎn)離居民區(qū)的地方，風(fēng)險(xiǎn)集中在采礦人員身上，礦區(qū)最常發(fā)生的地質(zhì)隱患為崩塌和滑坡。發(fā)生崩塌的地貌如圖1所示。

圖1 崩塌災(zāi)害發(fā)生后的地貌

該地區(qū)礦山的地質(zhì)環(huán)境較差，該地自響應(yīng)政府號(hào)召后，便開始對(duì)礦山地區(qū)的地貌采取措施進(jìn)行治理和恢復(fù)，以盡量避免土地沙漠化、滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的出現(xiàn)。

4.2 應(yīng)用結(jié)果

采用本文設(shè)計(jì)的檢測(cè)治理方式對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行監(jiān)測(cè)和治理，最終得出治理結(jié)果如表1所示：

表1 治理前后的環(huán)境變化（%）

通過表1的應(yīng)用結(jié)果數(shù)據(jù)可以看出，在治理前，無影響區(qū)的占比僅為21%，礦山環(huán)境影響一般的占比57%，礦山環(huán)境影響較重的地區(qū)高達(dá)16%。在進(jìn)行地質(zhì)災(zāi)害治理后，礦山環(huán)境影響較重的地區(qū)占比下降到6%，無影響區(qū)的比例上升到54%。

5 結(jié)語

本文設(shè)計(jì)的方法利用了現(xiàn)代化技術(shù)對(duì)礦山的數(shù)量和開發(fā)面積進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)礦山的違法開采行為進(jìn)行警告。針對(duì)礦山產(chǎn)生的地質(zhì)問題進(jìn)行有效治理，實(shí)現(xiàn)了礦山的可持續(xù)發(fā)展。