云南蘆子園鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)及防治對(duì)策研究

嚴(yán) 優(yōu)

（成都理工大學(xué)，四川 成都 610059）

1 云南蘆子園鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)

1.1 鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)體系

地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)是一個(gè)綜合評(píng)價(jià)指標(biāo)的選擇過(guò)程。預(yù)測(cè)模型作出的評(píng)價(jià)都是在一定元素集的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，這就是所謂的指標(biāo)體系。指標(biāo)數(shù)量應(yīng)適當(dāng)，指標(biāo)過(guò)多容易產(chǎn)生重復(fù)指標(biāo)，對(duì)預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性存在影響，相反，指標(biāo)太少又不具備代表性和說(shuō)服性[1]。因此，指標(biāo)的選擇和指標(biāo)體系的建立關(guān)系著礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的可靠性。因此，各指標(biāo)的選擇應(yīng)與評(píng)價(jià)對(duì)象具有一定關(guān)系?？茖W(xué)、正確地利用這些關(guān)聯(lián)信息，對(duì)各種指標(biāo)進(jìn)行分析和選擇。礦山地質(zhì)災(zāi)害的形成受多種因素的影響制約，包括地理地質(zhì)的影響及人類(lèi)活動(dòng)帶來(lái)的影響等，涉及多種因素，涵蓋范圍廣，但各種原因在不一樣的條件下對(duì)鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的影響也不一樣。因此，在地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)中，考慮所有因素不是明智之舉，需要根據(jù)研究區(qū)域的特點(diǎn)適當(dāng)選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)。指標(biāo)選擇應(yīng)遵循以下原則[2]。

（1）科學(xué)原理。評(píng)價(jià)指標(biāo)體系應(yīng)反映礦山地質(zhì)災(zāi)害的各個(gè)方面，且要具備理論證實(shí)。首先評(píng)價(jià)指標(biāo)預(yù)測(cè)的構(gòu)成必須是有層次、有目標(biāo)的，目標(biāo)要明確，層次要清晰，系統(tǒng)要成體系。其次，就是指標(biāo)要素的規(guī)范，其要確保獨(dú)立性和唯一性，不可被輕易取代。最后在評(píng)價(jià)預(yù)測(cè)的選擇上要根據(jù)學(xué)科或研究領(lǐng)域內(nèi)專(zhuān)家所給予的意見(jiàn)多次修改。除此之外，預(yù)測(cè)模型務(wù)必要有科學(xué)性和準(zhǔn)確性，用來(lái)確保鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)結(jié)果的客觀性和真實(shí)性。

（2）可操控且有用處。建立具體指標(biāo)體系的目的是推進(jìn)鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，因此關(guān)鍵考慮的問(wèn)題就是體系的可操作性和實(shí)用性。第一步要選擇評(píng)價(jià)指標(biāo)因子，因子要方便取得和計(jì)數(shù)。第二步，指標(biāo)因子的選擇要與鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害的形成原因及發(fā)展動(dòng)態(tài)有一定關(guān)聯(lián)。

（3）要樹(shù)立原則。選擇影響礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)展的主導(dǎo)因素，充分考慮各因素之間的關(guān)系。研究鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害和各類(lèi)因素造成的受災(zāi)程度，考慮它們之間存在的關(guān)聯(lián)。

（4）主導(dǎo)地位的原則。礦山地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境較多，但各地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)率各不相同，因此應(yīng)選擇具有代表性的評(píng)價(jià)指標(biāo)因子。通過(guò)數(shù)據(jù)收集、整理和篩選，了解主要因素對(duì)鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性的控制效果，篩選合適的因子，提高體系有效性和準(zhǔn)確性。

按照以上原則，結(jié)合鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分布規(guī)律特征，建立云南省蘆子園鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)指標(biāo)結(jié)構(gòu)體系，如圖1所示。

圖1 云南蘆子園鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)指標(biāo)體系圖

根據(jù)上圖所展示的過(guò)程，可知坡度指標(biāo)也是很關(guān)鍵的一種控制因素?？蓪⒌孛嫫露戎睂倏纯醋鞯乇砩暇唧w某一個(gè)點(diǎn)的角度。S為存在坡度的夾角，為計(jì)算出高度最大的變化比，其計(jì)算公式如下式1：

式中，p、q均為四個(gè)方向的高程變化率，s是坡度值。ArcGIS軟件可很好地提取地質(zhì)因子，在3X3的窗口之中，它會(huì)對(duì)等待處理的圖像進(jìn)行表面局部模擬。

1.2 鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)

在進(jìn)行鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)過(guò)程中，最重要的工作就是單元評(píng)價(jià)。提取指標(biāo)的難度會(huì)因?yàn)閯澐址绞降牟煌a(chǎn)生不一樣的結(jié)果，會(huì)嚴(yán)重干擾最終結(jié)果的合理性。目前有坡度單元、行政區(qū)劃單元、地形單元和規(guī)則網(wǎng)格法。在這些方法中，邊坡單元以單個(gè)邊坡為評(píng)價(jià)單元，但劃分過(guò)程復(fù)雜且容易產(chǎn)生誤差。行政區(qū)劃相對(duì)穩(wěn)定，但與條件下的區(qū)域背景毫不相關(guān)；地貌單元的劃分與區(qū)域地形有關(guān)，但由于觀點(diǎn)不同，地貌單元的劃分往往是不同的，將研究區(qū)域劃分為規(guī)則單元網(wǎng)格，其結(jié)構(gòu)具有易于實(shí)現(xiàn)、算法簡(jiǎn)單、方便修改、擴(kuò)展輕松的特點(diǎn)，并且結(jié)果也較為直白。

因此，本文采用正則網(wǎng)格法劃分評(píng)價(jià)單元。在實(shí)際工作中，這也是非常重要的確定正則網(wǎng)格單元的大小的方式，如果太大不能保證精度，如果太小會(huì)增加計(jì)算量，毫無(wú)意義。在ArcGIS的LAM中使用量化單元格進(jìn)行分類(lèi)，然后根據(jù)ArcGIS軟件的統(tǒng)計(jì)分析功能找到邊界點(diǎn)，并結(jié)合實(shí)地調(diào)查情況進(jìn)行調(diào)整。最后得到礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)分類(lèi)表，如表1所示。

表1 信息量法計(jì)算礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性等級(jí)分類(lèi)表

影響礦山地質(zhì)災(zāi)害的因素很多。根據(jù)云南蘆子園鉛鋅礦區(qū)域背景和礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀，建立合理的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。對(duì)已建立的礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)指標(biāo)體系進(jìn)行調(diào)整，得到加權(quán)平均法評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。云南蘆子園鉛鋅礦區(qū)控制因素的地質(zhì)災(zāi)害指標(biāo)分別為誘發(fā)因素、歷史災(zāi)害和控制因素。誘發(fā)因素和控制因素又可分為多個(gè)小層面，比如鉛鋅礦密度、邊坡斷層、地層巖性、降水量、采礦工程等。

2 云南蘆子園鉛鋅礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性防治對(duì)策研究

鉛鋅礦區(qū)崩塌、山體滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在堆放廢棄物的石場(chǎng)、坑道和礦用公路高邊坡段。石籠擋土墻建在矸石場(chǎng)腳下、平硐口、礦山公路高邊坡段；鑒于一些廢渣場(chǎng)的擴(kuò)建太長(zhǎng)，還需在里面建一個(gè)等級(jí)石籠擋土墻(約30m)。石籠網(wǎng)石籠材料選擇熱浸鍍鋅低碳鋼絲，用機(jī)器織扭曲的六角網(wǎng)，過(guò)程是第一個(gè)熱鍍鋁鋅涂塑編織后，模型LW90×90(±5mm)，網(wǎng)格是90 mm×90mm(±3mm)，網(wǎng)孔直徑φ2.6mm，邊緣直徑φ3.2mm，網(wǎng)狀限制偏差：±5%。為防止塌方、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，在廢石場(chǎng)、坑道和礦山公路高邊坡段周?chē)藿ㄇ袦?，以減少地表徑流對(duì)不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)物的侵蝕。

完善鉛鋅礦污水系統(tǒng)，將污水導(dǎo)入廢水池重復(fù)利用；及時(shí)處理工業(yè)及生活垃圾和廢水污水，防止二次污染；清理排水溝，保持暢通防止泄漏；定期進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)和水樣測(cè)試。坑內(nèi)最少有20m的回填，確保穩(wěn)定性；修筑至少1m厚的砂漿墻，堵塞坑道，設(shè)置排水孔，利于排泄廢水；設(shè)置標(biāo)志，警示無(wú)關(guān)人員靠近。加大中部礦區(qū)水文地質(zhì)勘查力度，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)地下水。在裂隙密集或水文地質(zhì)條件復(fù)雜的情況下，應(yīng)避免或繞過(guò)開(kāi)采措施。

鉛鋅礦區(qū)地形單一，巖性變化大巖石堅(jiān)硬穩(wěn)定，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，地質(zhì)條件好，水文地質(zhì)條件好。礦井中存在小規(guī)模的塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，但災(zāi)害較輕，危害及危險(xiǎn)程度小，影響較輕。該礦可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害有塌方、山體滑坡、泥石流、地下水污染、采空區(qū)地面塌陷(沉降)和礦井突水等。發(fā)生概率、危害程度小到中等，影響程度嚴(yán)重，于是提出封堵和回填等防治工程措施。針對(duì)鉛鋅礦區(qū)開(kāi)采造成的破壞污染等問(wèn)題，建議根據(jù)鉛鋅礦區(qū)的具體情況采用新的開(kāi)采技術(shù)，加強(qiáng)廢渣的利用率。

3 結(jié)語(yǔ)

云南蘆子園鉛鋅礦是地質(zhì)災(zāi)害多發(fā)地區(qū)。云南蘆子園鉛鋅礦地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已成為當(dāng)前礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作的重點(diǎn)。首先，本文收集地理和地質(zhì)、遙感圖像等數(shù)據(jù)信息，然后提取信息對(duì)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用狀況進(jìn)行研究，采用信息含量法和加權(quán)平均法對(duì)研究區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，并進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證。根據(jù)云南蘆子園鉛鋅礦地質(zhì)災(zāi)害分區(qū)評(píng)價(jià)結(jié)果，提出可行的防治對(duì)策和建議。本文對(duì)研究區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)進(jìn)行了研究，取得了一定成果，但要使我國(guó)礦業(yè)繼續(xù)發(fā)展，還需要進(jìn)一步的研究和改進(jìn)。