河北省礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估基本方法研究

郝小林

（河北省地質(zhì)工程勘察院，河北 保定 071051）

礦產(chǎn)資源對(duì)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)建設(shè)至關(guān)重要，河北省是一個(gè)礦產(chǎn)資源較豐富的地區(qū)，長(zhǎng)期以來(lái)大規(guī)模和高強(qiáng)度的開(kāi)發(fā)礦產(chǎn)資源帶動(dòng)了河北省的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，礦山在帶來(lái)巨大社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對(duì)河北省的地質(zhì)環(huán)境的影響也日益加劇。地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估是礦山開(kāi)采的一個(gè)重要工作，是工程建設(shè)必不可少的一部分，滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害給國(guó)家和人民帶來(lái)了巨大的損失，為減少這類(lèi)情況發(fā)生，必須對(duì)礦山的開(kāi)采以及周邊的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行合理的評(píng)估，對(duì)各種可能破壞礦山開(kāi)采地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行合理的評(píng)估，以減少地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的損失。礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估與一般區(qū)域的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估方法不一樣，礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估是針對(duì)礦山范圍的保護(hù)對(duì)象，以保護(hù)礦山環(huán)境為主要目標(biāo)進(jìn)行的礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估。對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估是對(duì)該地區(qū)的以往地質(zhì)資料的綜合分析，了解該礦區(qū)的基本地質(zhì)條件，以此對(duì)礦區(qū)的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，并對(duì)新建礦山場(chǎng)地的適宜性進(jìn)行評(píng)估，其中包括現(xiàn)狀評(píng)估、預(yù)測(cè)評(píng)估和綜合評(píng)估三個(gè)內(nèi)容，傳統(tǒng)的礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法危險(xiǎn)性評(píng)估不準(zhǔn)確，對(duì)于存在的危險(xiǎn)情況不能有效分析，基于此，對(duì)河北省礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估基本方法進(jìn)行設(shè)計(jì)。

在收集河北省礦山基本資料的基礎(chǔ)上，確定了地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估范圍，并采用SIUD分析法對(duì)河北省礦山的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，通過(guò)該方法大大提高了災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)的準(zhǔn)確性，對(duì)河北省礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估能夠有效預(yù)防、減輕或者避免地質(zhì)災(zāi)害帶來(lái)的損失，具體的危險(xiǎn)性評(píng)估方法設(shè)計(jì)如下所示。

1 河北省礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估基本方法設(shè)計(jì)

1.1 確定危險(xiǎn)性評(píng)估范圍

在進(jìn)行評(píng)估之前，確定危險(xiǎn)性評(píng)估范圍，首先對(duì)礦山的基本資料進(jìn)行收集，對(duì)礦山的地理位置、經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r、礦山以往開(kāi)采方式、采空區(qū)范圍以及礦山開(kāi)采現(xiàn)狀信息進(jìn)行采集。主要對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的背景信息進(jìn)行采集，主要對(duì)礦山的地層巖性和地質(zhì)構(gòu)造情況進(jìn)行采集，原因是礦山開(kāi)采造成的地質(zhì)災(zāi)害與當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)構(gòu)造[1]有很大的關(guān)系，一般情況下，地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、地層巖性較好的地區(qū)對(duì)地質(zhì)環(huán)境破壞較小。除此之外，對(duì)河北省礦山的水文地質(zhì)條件進(jìn)行了解，開(kāi)采區(qū)的水文地質(zhì)是地質(zhì)環(huán)境的一項(xiàng)重要的內(nèi)容。對(duì)采集的資料進(jìn)行分析，以確定礦山的地質(zhì)環(huán)境條件的復(fù)雜程度，并結(jié)合其他地質(zhì)災(zāi)害資料對(duì)該地的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行分析。在上述基本資料采集的基礎(chǔ)上，根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀、礦山地質(zhì)災(zāi)害種類(lèi)和災(zāi)害會(huì)影響到的范圍、影響程度等，來(lái)確定該地地質(zhì)災(zāi)害的范圍和災(zāi)害級(jí)別[2]，進(jìn)行評(píng)估時(shí)，如果危險(xiǎn)性僅僅存在該礦山用地范圍內(nèi)，按照礦山的用地范圍進(jìn)行評(píng)估，礦山地區(qū)的崩塌、滑坡的評(píng)估以斜坡帶為限，泥石流的評(píng)估范圍以流域面積為準(zhǔn)，在確定危險(xiǎn)性評(píng)估范圍后，對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估。

1.2 實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評(píng)估

在確定危險(xiǎn)性評(píng)估范圍的基礎(chǔ)上，進(jìn)行危險(xiǎn)性評(píng)估，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度和危險(xiǎn)程度進(jìn)行分析評(píng)判，通過(guò)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估，確定地質(zhì)災(zāi)害的活動(dòng)參數(shù)，在圈定地質(zhì)災(zāi)害危害范圍的基礎(chǔ)上，劃分危害強(qiáng)度，并對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分區(qū)圖進(jìn)行編制，為評(píng)估地質(zhì)災(zāi)害破壞損失程度以及規(guī)劃、部署、實(shí)時(shí)地質(zhì)災(zāi)害防治工作提供科學(xué)依據(jù)。首先分析風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域至災(zāi)因子發(fā)生的時(shí)間、范圍、輕度、頻率的概率，根據(jù)破壞程度推測(cè)各種損失的可能性數(shù)值，采用SIUD分析法對(duì)礦山的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，首先對(duì)崩塌、泥石流進(jìn)行定性分析，當(dāng)滑坡面為平面或者為簡(jiǎn)化平面時(shí)，應(yīng)用力學(xué)理論，通過(guò)力學(xué)平衡計(jì)算[3]，得出穩(wěn)定系數(shù)，計(jì)算公式如下：

公式（1）中，K 代表斜坡的穩(wěn)定系數(shù)[4]，β代表斜坡坡腳，當(dāng)K≥1時(shí)，斜坡處于穩(wěn)定狀態(tài)，其數(shù)值越高，相對(duì)的穩(wěn)定程度也高，當(dāng)K≤1時(shí)，斜坡相對(duì)不穩(wěn)定，會(huì)有失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生。

對(duì)泥石流活動(dòng)概率分析通過(guò)兩步進(jìn)行分析，根據(jù)該地區(qū)泥石流的地貌條件、地質(zhì)條件等主要因素的臨界值，判定評(píng)價(jià)對(duì)象是否是泥石流，計(jì)算公式如下：

公式（2）中，Gx代表評(píng)價(jià)因子，v2代表區(qū)域的泥石流地貌條件，ji代表因素臨界值，此次計(jì)算不做定向分析。

在此基礎(chǔ)上，對(duì)泥石流活動(dòng)的可能性進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)情況出現(xiàn)的概率，確定泥石流會(huì)發(fā)生的概率。

在此基礎(chǔ)上，采用平衡方程[5]，對(duì)河北省礦山地質(zhì)災(zāi)害整體危險(xiǎn)性進(jìn)行評(píng)估，計(jì)算公式如下所示：

公式（3）中，F(xiàn)e代表區(qū)域地質(zhì)條件，i 代表判定因子，q 代表河北省礦山的歷史情況，此次計(jì)算不做定向分析。

通過(guò)上述計(jì)算，實(shí)現(xiàn)對(duì)河北省礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的評(píng)估，通過(guò)該方法實(shí)現(xiàn)對(duì)河北省礦山的地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性準(zhǔn)確預(yù)估，為礦山開(kāi)采活動(dòng)提供指導(dǎo)，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。

2 實(shí)例對(duì)比分析

上述設(shè)計(jì)只是從理論上證明了此次設(shè)計(jì)的有效性，為了證明此次設(shè)計(jì)的方法具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義，將上述方法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用。同時(shí)，為了保證此次實(shí)驗(yàn)的嚴(yán)謹(jǐn)性，將傳統(tǒng)的危險(xiǎn)性評(píng)估方法和本文設(shè)計(jì)的危險(xiǎn)性評(píng)估方法進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)位置采取河北省某地礦山，該礦區(qū)常發(fā)生泥石流、滑坡等情況，用兩種方法對(duì)該地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行評(píng)估，主要對(duì)比兩種方法評(píng)估的準(zhǔn)確性，實(shí)驗(yàn)對(duì)比結(jié)果如圖所示：

圖1 準(zhǔn)確率對(duì)比

由圖1可知，傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估方法在進(jìn)行評(píng)估時(shí)，準(zhǔn)確性較低，對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性分析能力較差，而本文設(shè)計(jì)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法在進(jìn)行評(píng)估時(shí)，準(zhǔn)確性較高，對(duì)于該地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害能夠很好的評(píng)估出來(lái)，有效發(fā)現(xiàn)該地區(qū)隱藏的地質(zhì)災(zāi)害，能夠?yàn)楹颖笔〉V山開(kāi)采和治理提供準(zhǔn)確的幫助，具有一定的實(shí)際應(yīng)用意義。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估對(duì)于礦山開(kāi)采行業(yè)具有重要的意義，針對(duì)傳統(tǒng)的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)評(píng)估方法準(zhǔn)確性低的情況，設(shè)計(jì)了一種新的地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估方法，該危險(xiǎn)性評(píng)估方法能夠發(fā)現(xiàn)礦山中的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題，為礦山開(kāi)采提供防止地質(zhì)災(zāi)害的措施和建議，為礦山開(kāi)采活動(dòng)提供科學(xué)依據(jù)。礦山地質(zhì)災(zāi)害為新型評(píng)估，是一項(xiàng)難度較大的新型技術(shù)工作，需要在不斷的實(shí)踐過(guò)程中進(jìn)行完善，希望通過(guò)本文提出的危險(xiǎn)性評(píng)估方法能夠?yàn)楹颖笔〉V山開(kāi)采工作提供一定的幫助，推動(dòng)河北省礦山開(kāi)采行業(yè)的發(fā)展。