礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險區(qū)劃與綜合防治對策研究

王天健

（西藏大學(xué)，西藏 拉薩 850000）

地殼不斷運動及變化使得不同板塊之間出現(xiàn)沖擊情況，造成一系列礦山地質(zhì)災(zāi)害事故，為人們的生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。在礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險防范工作中，依據(jù)不同地區(qū)特點進行風(fēng)險區(qū)劃，選擇不同的防治方案，能夠有效降低礦山地質(zhì)災(zāi)害帶來的危害，更好地實現(xiàn)防治效果。

1 我國礦山地質(zhì)災(zāi)害特點

礦山地質(zhì)災(zāi)害是指在自然或人為因素的作用下，地球發(fā)生異常能量釋放、物質(zhì)運動、巖土變形位移等情況，對人類生命財產(chǎn)造成嚴(yán)重?fù)p失、破壞的地質(zhì)現(xiàn)象。我國礦山地質(zhì)災(zāi)害問題存在一定的規(guī)律性，但在某一時間段上具有突發(fā)性特征，其多集中在西部地區(qū)，這是西部地區(qū)自然環(huán)境結(jié)構(gòu)較為脆弱多導(dǎo)致的，具有較高礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生概率。隨著國家西部大開發(fā)等戰(zhàn)略引導(dǎo)，使得西部地區(qū)在經(jīng)濟發(fā)展、城市建設(shè)等方面都得到了充分發(fā)展，但并沒有制定相對較為完善的經(jīng)濟發(fā)展與礦山地質(zhì)災(zāi)害之間的矛盾性問題。數(shù)據(jù)顯示我國75%以上的礦山地質(zhì)災(zāi)害是由人為活動所導(dǎo)致的，如過度砍伐導(dǎo)致土地荒漠化、蓄水能力不足，造成泥石流、山體滑坡等礦山地質(zhì)災(zāi)害。現(xiàn)階段誘發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害的人為因素主要包括礦產(chǎn)資源采掘技術(shù)操作不規(guī)范；山區(qū)水庫修建不符合標(biāo)準(zhǔn)或年久失修，導(dǎo)致土地軟化造成泥石流事故；依山進行公路房屋建設(shè)形成高陡邊斜坡，造成滑坡事故；其它破壞地質(zhì)環(huán)境的活動，如亂砍亂伐、采石放炮等。我國西部地區(qū)經(jīng)濟發(fā)展平均水平并不高，使得礦山地質(zhì)災(zāi)害問題頻發(fā)，污染自然環(huán)境的同時，阻礙地方經(jīng)濟持續(xù)性發(fā)展[1]。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分

2.1 劃分方法

國內(nèi)就礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分方法規(guī)則制定較早，主要是根據(jù)礦山地質(zhì)災(zāi)害的實際狀況，以及分析不同影響因素的疊加影響效果，借助半定量化的方式進行礦山地質(zhì)災(zāi)害敏感指標(biāo)分析，經(jīng)過一系列評價處理進行礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分。借助評級打分的形式，對不同礦山地質(zhì)災(zāi)害影響因素進行計算，賦予相應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，經(jīng)過數(shù)學(xué)運算后得到相應(yīng)的計算結(jié)果，并將其作為礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分主要標(biāo)準(zhǔn)。選擇不同顏色進行不同敏感性區(qū)域標(biāo)記，如使用紅色標(biāo)注比較容易發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害的高敏感性區(qū)域，而并不容易發(fā)生礦山地質(zhì)災(zāi)害的低敏感性區(qū)域則使用綠色標(biāo)注。在這種劃分方法下得到的礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域劃分圖是一種綜合類型圖件，能夠有效表示特定時間范圍中的礦山地質(zhì)災(zāi)害靜態(tài)特征。隨著時間的推移應(yīng)不斷革新圖件中的數(shù)據(jù)信息，并及時修訂礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分等級，凸顯其預(yù)警作用。

2.2 劃分區(qū)域

根據(jù)地方礦山地質(zhì)災(zāi)害活動的具體發(fā)生強度，將礦山地質(zhì)災(zāi)害分布情況作為主要劃分特征，可以將礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險劃分為易發(fā)性分區(qū)與風(fēng)險性分區(qū)。一方面，易發(fā)生區(qū)域是指較為容易出現(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域，這與礦山地質(zhì)災(zāi)害分布狀況有關(guān)，涉及到不同地域之間的降雨量、地質(zhì)情況等多種信息，具體還可劃分為高易發(fā)區(qū)、中易發(fā)區(qū)、低易發(fā)區(qū)以及非易發(fā)區(qū)。另一方面，風(fēng)險性分區(qū)，其主要是參考礦山地質(zhì)災(zāi)害活動的強弱狀況，重點分析不同區(qū)域內(nèi)的礦山地質(zhì)災(zāi)害密度、發(fā)生頻率、地質(zhì)條件等信息，以及人類項目對于地質(zhì)條件的影響情況，并將其劃分為高風(fēng)險區(qū)、中風(fēng)險區(qū)、低風(fēng)險區(qū)、無風(fēng)險區(qū)。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案研究

3.1 強化地質(zhì)氣象檢測

礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治的主要模式，便是在礦山地質(zhì)災(zāi)害尚未發(fā)生時，人們就能對監(jiān)測區(qū)域進行全面調(diào)查，并制定相應(yīng)的解決方案。在這個過程中，要強化氣象監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)合作用，現(xiàn)階段氣候數(shù)值預(yù)報場研究模式主要為MM5與WRF，向各礦山地質(zhì)災(zāi)害防治單位定時、定量提供地區(qū)氣象變化情況。其中，MM5數(shù)值預(yù)報模式是由美國大氣研究中心同美國賓州大學(xué)合作研究所得，具有操作簡單、預(yù)報精準(zhǔn)的服務(wù)特性，被應(yīng)用于多個地區(qū)的氣候數(shù)值預(yù)報工作中，能夠有效提高氣候預(yù)報工作準(zhǔn)確率。主要包括復(fù)合區(qū)域嵌套功能、非靜力部分?jǐn)U展以及多位數(shù)據(jù)參數(shù)化的過程，在天氣運動變化的基礎(chǔ)上進行非線性變化分析，完成大密度數(shù)據(jù)修復(fù)運算，提高氣候數(shù)值預(yù)報的準(zhǔn)確性。而WRF模式是由美國國家海洋大氣局同多個國家大學(xué)研究機構(gòu)合作，研制出的新型數(shù)值預(yù)報模式，相較于MM5預(yù)報模式，WRF更為理想化，重視物理過程的天氣預(yù)報模擬框架，并借此代替?zhèn)鹘y(tǒng)NCAR工作內(nèi)容，實現(xiàn)對RUC的情報內(nèi)測。

將MM5與WRF氣象預(yù)報模式應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作中，強化氣候數(shù)值預(yù)報場研究工作中，能夠幫助礦山地質(zhì)災(zāi)害精細化氣候數(shù)值預(yù)報場防治工作成為現(xiàn)實。在大數(shù)據(jù)技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)上，多種較為獨立的礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案被人們研究出來，但這些預(yù)報模式之間缺乏互通性，使得學(xué)術(shù)交流及成果應(yīng)用模式較為復(fù)雜。而地質(zhì)氣象檢測便是將所有氣象研究模式進行整合，分別交由NCEP與NCAR分別管理，采用F90語言編寫方式，結(jié)合三階及四階算法進行氣候運算，進而為礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作提供參考數(shù)據(jù)。但其實際應(yīng)用過程中，對于測量地點的定量、定時等非控制條件因素存在一定要求，需要進行大量實驗數(shù)據(jù)進行對比分析，檢驗兩種模式的預(yù)報效果。要考慮到單次礦山地質(zhì)災(zāi)害帶來的連帶反應(yīng)，如山體滑坡災(zāi)害若不及時進行處理，將演變成泥石流，在人口密集區(qū)域會給人們生命財產(chǎn)安全帶來嚴(yán)重威脅。現(xiàn)代化高科技設(shè)備的使用提高了氣象監(jiān)測的準(zhǔn)確性，但仍避免不了監(jiān)測誤差，若降水情報預(yù)測出現(xiàn)誤差，應(yīng)參考同一條件下的其它預(yù)測結(jié)果，分析誤差原因是參數(shù)化方案的問題，還是預(yù)測模式自身的原因。

3.2 采取綜合防治措施

我國地域廣闊，擁有不同的地形地貌，面對不同的地質(zhì)環(huán)境，應(yīng)選擇不同的礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案，以及相應(yīng)的治理手段。首先，應(yīng)該對礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案進行論證，選擇其中較為符合實際情況的方案，并做出相應(yīng)的防止措施。其次，針對部分重點災(zāi)難區(qū)域，要加強監(jiān)測管理作業(yè)，對于綜合防治方案落實的有效性進行評定，不斷優(yōu)化管理制度，降低礦山地質(zhì)災(zāi)害帶來的經(jīng)濟損失。再次，進行礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工作的目標(biāo)，應(yīng)該是恢復(fù)礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生地周圍的正常地質(zhì)環(huán)境，針對災(zāi)害區(qū)域周圍的人為項目建設(shè)如河流周圍的水庫，要進行加固處理，防止出現(xiàn)二次災(zāi)害。最后，要建立全面防控管理預(yù)測機制，重點強調(diào)地面塌陷、地表裂縫等情況的調(diào)查處理。通過地域環(huán)境全方位測量，實現(xiàn)對地形的有效控制，并制定科學(xué)的地下資源開采方案，完善地面沉降聯(lián)防聯(lián)控管理工作。針對部分存在地面塌陷風(fēng)險的區(qū)域，應(yīng)進行地下空間加固工作，并進行有效的控制管理，嚴(yán)格控制其審批流程。包括資源開采程度，降低因地下水開采、礦產(chǎn)資源開發(fā)過度造成的地面裂縫等災(zāi)害發(fā)生[2]。

3.3 構(gòu)建預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)

礦山地質(zhì)災(zāi)害具備突發(fā)性特點，進行礦山地質(zhì)災(zāi)害災(zāi)前預(yù)測及災(zāi)后重建工作，需要對災(zāi)害信息進行準(zhǔn)確、可靠的采集及應(yīng)用分析。傳統(tǒng)礦山地質(zhì)災(zāi)害信息監(jiān)測及預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建工作，是以人工信息采集技術(shù)為主，信息收集效率、及時性，都難以滿足災(zāi)害防治需求。遙感等現(xiàn)代化礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測與評估方法，突破了環(huán)境監(jiān)測云噪音、衛(wèi)星過境周期的限制，能夠?qū)崿F(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害信息及災(zāi)害損失數(shù)據(jù)共享。以無人機遙感技術(shù)為例，這是一種現(xiàn)代化低成本監(jiān)測技術(shù)，具有高效率、低成本的使用特點，廣泛應(yīng)用于礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)工程中，能夠在最短時間內(nèi)獲得大面積地表數(shù)據(jù)，結(jié)合各種算法完成信息數(shù)據(jù)分析。同傳統(tǒng)遙感技術(shù)相比，現(xiàn)代無人機遙感技術(shù)能夠排除云霧噪音的影響效果，根據(jù)監(jiān)測地點的云層高度，以及地表基準(zhǔn)面的海拔高度，設(shè)定相應(yīng)的分辨率，如為獲取0.1m分辨率的航拍影像時，要設(shè)定無人機飛行高度為距離基準(zhǔn)面500m左右。

構(gòu)建預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，需要融合地理學(xué)、地圖學(xué)等多個學(xué)科，結(jié)合地理數(shù)據(jù)輸入、分析、查詢的計算機系統(tǒng)應(yīng)用。將這種獨特視覺效果與地理數(shù)據(jù)集成在一起，并對空間信息進行存儲管理，從而在應(yīng)用系統(tǒng)中進行問題原因分析、結(jié)果預(yù)測，這也是礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)的最大特點。就實際防治效果而言，，預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)D像數(shù)據(jù)進行采集與編輯，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，以及日常數(shù)據(jù)庫維護管理工作，根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行用戶矢量地圖構(gòu)建，在此基礎(chǔ)上進行空間集合及地理情況分析，建立相應(yīng)的數(shù)字高程模型，并進行展示。預(yù)警信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的應(yīng)用，適用于各種職能部門建立覆蓋城市信息的生成和發(fā)布，方便不同地質(zhì)條件進行信息收集。其中無人機遙感的監(jiān)測影響直觀、準(zhǔn)確，能夠有效對礦山地質(zhì)災(zāi)害情況進行反饋，利用GIS系統(tǒng)進行災(zāi)害數(shù)據(jù)分析，執(zhí)行區(qū)域內(nèi)高效災(zāi)害在線評估任務(wù)，切實提高災(zāi)害情況調(diào)查及監(jiān)測水平，為獲取礦山地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域災(zāi)情有著重大作用。

3.4 強化災(zāi)害救援工作

無論礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案多么全面，都不可能完全避免礦山地質(zhì)災(zāi)害所帶來的生命財產(chǎn)損失，需要強化災(zāi)害救援工作，提高救援效率，有效降低礦山地質(zhì)災(zāi)害造成的危害。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，實現(xiàn)消防遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)構(gòu)建，能夠為城市礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作安全提供保障。根據(jù)不同地質(zhì)易發(fā)區(qū)的風(fēng)險劃分，設(shè)置專門負(fù)責(zé)工作人員進行應(yīng)急救援準(zhǔn)備，配合當(dāng)?shù)厝罕姡瓿蔀?zāi)后重建工作。

在礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，其災(zāi)害波及范圍及所處環(huán)境，對于消防救援工作會產(chǎn)生很大影響。例如，若礦山地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生地點為普通住宅樓，那么其消防工作的重點就在于保證居民生命安全；若礦山地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生地點附近有大型化工類企業(yè)，那么在消防工作開展時要采用合理的方法，考慮到化工產(chǎn)品的二次災(zāi)害。完善礦山地質(zhì)災(zāi)害消防救援人員的最優(yōu)化人員配置，幫助管理人員及時了解礦山地質(zhì)災(zāi)害情況及當(dāng)?shù)丨h(huán)境，保證救援工作的有序性，切實提高消防團隊的救援能力。在人員調(diào)度方面，還要考慮到車輛、設(shè)備等相關(guān)因素，制定較為合理的消防方案。聯(lián)結(jié)公安、武警、解放軍等多方面國家政府部門力量，將派遣人員、車輛等項目控制在合理范圍內(nèi)，降低額外人力、物力、財力浪費，完善人員責(zé)任規(guī)劃。在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的支持下，通過計算機功能能夠有效實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信視頻的合理使用，提升鄉(xiāng)村抵制災(zāi)害應(yīng)對反應(yīng)能力，第一時間確定礦山地質(zhì)災(zāi)害等級，積極調(diào)動救援物資，真正實現(xiàn)全方位調(diào)度。

4 結(jié)論

地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作要依托于風(fēng)險區(qū)劃等級，并在各種監(jiān)測、預(yù)報技術(shù)的支持下，提高防治管理水平。地方政府部門機構(gòu)應(yīng)該根據(jù)實際情況，向地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)區(qū)周圍居民進行安全知識培訓(xùn)，在地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時，保證其具備充足的災(zāi)害處理自救能力，積極構(gòu)建地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警機制，以及地質(zhì)災(zāi)害綜合防治方案。