矿山水工环地质灾害风险评估方法探微.pdf

世界有色金属2023年8月下220矿山水工环地质灾害风险评估方法探微郭蕴科（甘肃省有色金属地质勘查局白银矿产勘查院，甘肃 白银 7 3 0 9 1 0）摘 要：近年来随着地质灾害问题和环境问题的频繁发生，矿山水工环地质灾害风险的评估受到广泛重视，合理进行此类地质风险问题的评估和分析，能够及时发现地质灾害风险问题，科学合理进行问题的防控，有效维护矿山生产人员和周围居民的生命财产安全。基于此，本文分析矿山水工环地质灾害风险问题，研究风险评估的影响因素，提出风险评估的方法，旨在为提高矿山水工环地质灾害风险的评估和防控效果提供助力。关键词：矿山；水工环；地质灾害风险；评估方法中图分类号：P 6 9 4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 6-0 2 2 0-3Exploration of risk assessment methods for mining hydraulic,environmental,and geological hazardsGUOYun-ke(B a i y i n Mi n e r a l E x p l o r a t i o n I n s t i t u t e o f G a n s u No n f e r r o u s Me t a l s G e o l o g i c a l E x p l o r a t i o n B u r e a u,B a i y i n 7 3 0 9 1 0,C h i n a)Abstract:I n r e c e n t y e a r s,w i t h t h e f r e q u e n t o c c u r r e n c e o f g e o l o g i c a l a n d e n v i r o n me n t a l p r o b l e ms,t h e a s s e s s me n t o f g e o l o g i c a l h a z a r d s i n mi n i n g w a t e r,e n g i n e e r i n g,a n d e n v i r o n me n t h a s r e c e i v e d w i d e s p r e a d a t t e n t i o n.Re a s o n a b l e a s s e s s me n t a n d a n a l y s i s o f s u c h g e o l o g i c a l r i s k p r o b l e ms c a n t i me l y i d e n t i f y g e o l o g i c a l h a z a r d r i s k p r o b l e ms,s c i e n t i f i c a l l y a n d r e a s o n a b l y c a r r y o u t p r o b l e m p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l,a n d e f f e c t i v e l y ma i n t a i n t h e s a f e t y o f l i f e a n d p r o p e r t y o f mi n i n g p r o d u c t i o n p e r s o n n e l a n d s u r r o u n d i n g r e s i d e n t s.B a s e d o n t h i s,t h i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e r i s k i s s u e s o f mi n i n g h y d r a u l i c,e n v i r o n me n t a l a n d g e o l o g i c a l d i s a s t e r s,s t u d i e s t h e i n f l u e n c i n g f a c t o r s o f r i s k a s s e s s me n t,a n d p r o p o s e s r i s k a s s e s s me n t me t h o d s,a i mi n g t o p r o v i d e a s s i s t a n c e f o r i mp r o v i n g t h e a s s e s s me n t a n d p r e v e n t i o n a n d c o n t r o l e f f e c t i v e n e s s o f mi n i n g h y d r a u l i c,e n v i r o n me n t a l a n d g e o l o g i c a l d i s a s t e r r i s k s.Keywords:mi n i n g;Hy d r a u l i c e n v i r o n me n t;G e o l o g i c a l d i s a s t e r r i s k;E v a l u a t i o n me t h o d收稿日期：2 0 2 3-0 6作者简介：郭蕴科，男，生于1 9 8 9 年，满族，河北平泉人，本科，水工环工程师。矿山水工环地质灾害风险的评估工作中，需按照地质灾害风险问题的发生特点和实际情况，制定完善的评估方案和体系，科学合理采用现代化的勘察技术，完善有关的评估模式和机制，确保能够深入准确评价分析水工环灾害风险问题，为促使各项工作的良好开展提供助力。1 矿山水工环地质灾害风险评估的重要意义1.1 有助于保障生命安全矿山水工环地质灾害评估可以帮助识别和评估潜在的灾害风险，及时采取相应的防控措施，以保障工作人员和周边居民的生命安全。通过评估，可以及早发现存在的风险隐患，预警并避免灾害事故的发生。1.2 有助于保护环境资源矿山水工环地质灾害评估有助于评估灾害对环境资源的影响，及时采取措施减少灾害对环境的破坏。通过评估，可以了解灾害发生后可能对水资源、土壤质量、生态系统等造成的影响，从而制定相应的保护和修复措施，减少环境资源的损失。1.3 有助于促进经济效益和可持续发展矿山水工环地质灾害评估可以预测灾害事件对矿山及周边地区的经济影响，为决策提供科学依据。通过评估，可以了解灾害对矿山设施、生产设备、交通运输等的影响，从而制定相应的预防和应急措施，减少灾害造成的经济损失，保障矿山的可持续发展。1.4 有助于指导灾害管理和应急救援矿山水工环地质灾害评估可以为矿山和相关部门提供科学的灾害管理和应急救援指导。通过评估，可以预测灾害发生的可能性和影响范围，为灾害管理部门提供决策依据，指导相关部门制定灾害防控和应急救援预案，提高灾害应对能力。2 矿山水工环地质灾害风险评估影响因素2.1 环境因素2.1.1 地质条件地质条件是评估矿山水工环地质灾害风险的重要因素。地质条件包括地层结构、岩性特征、地下水位、地下水化学性质等，这些因素直接关系到地质灾害的形成和演化过程。地质条件的不同将对灾害的发生概率和严重程度造成影响。2.1.2 气候和降水气候和降水情况会影响地下水位的变化和地质构造的稳定性，从而影响矿山水工环地质灾害的发生概率。例如，降雨量过大可能导致地质滑坡、泥石流等灾害的发生，气温变化可能引起冰川融化和山体崩塌等1。2.1.3 水文地质水文地质条件涉及到地下水的分布、流动和补给等方面。地下水的特性和变化对地质灾害的形成和发展具有重要影响。例如，水位的升降、水质的变化等都可能导致地质灾害的发生2。2.2 人为因素2.2.1 工程活动矿山水工环地质灾害风险评估需要考虑相关的工程活动对地质环境的影响。例如，采矿活动、排水工程、挖掘工程等可以改变地下水位、地质构造，从而增加地质灾害的潜在风险。2023年8月下 世界有色金属 2212.2.2 其他人为因素人为因素是指人类的活动对地质环境和灾害风险的影响。例如，不合理的采矿方式、不当的工程设计、不良的管理措施等都可能增加地质灾害的风险3。3 矿山水工环地质灾害风险评估方法由于在矿山水工环地质灾害风险评估的过程中可能会受到自然因素和人为因素的影响出现问题，因此在风险评估过程中需要选择最佳的方法，提升风险评估的效率效果。3.1 构建风险评估矩阵矿山水工环地质灾害风险评估通常使用因子和矩阵的方法，其一，确定评估因子：根据矿山水工环地质灾害的特点和研究目的，确定评估所需的因子，此类因子可以包括地质条件、气候和降水、工程活动、水文地质条件、人为因素、社会经济因素等。每个因子应该具有明确的定义和测量指标。其二，指标定义和权重确定：对于每个评估因子，需要定义相应的评估指标，并为每个指标确定权重。指标定义是为了确保评估的客观性和可操作性，权重确定是为了反映各个指标的相对重要性。权重可以通过专家咨询、统计分析、专业经验等方法来确定。其三，构建评估矩阵：根据确定的评估因子和指标，构建评估矩阵。评估矩阵是用来记录各个因子和指标的评估值的工具。对于每个指标，根据实际情况进行评估，并将评估结果填入相应的矩阵格。评估值可以是定性的描述，也可以是定量的数值。其四，评估结果计算：通过对评估矩阵进行计算和分析，可以得到矿山水工环地质灾害风险的综合评估结果。计算方法可以采用加权求和、多指标综合评价模型等。根据评估结果，可以对灾害风险进行等级划分，确定相应的防控措施。同时也可采用加权求和的方法来计算综合评估结果：风险评估结果=(指标评估值*权重)其中风险评估结果表示矿山水工环地质灾害的综合评估结果，指标评估值表示每个指标的评估值，权重表示每个指标的相对重要性。根据矿山水工环地质灾害的特点和评估目的，确定评估所需的指标，并为每个指标确定相应的权重。对于每个指标，根据实际情况进行评估，并将评估结果转化为数值或定性描述。将每个指标的评估值与其对应的权重相乘，然后将所有结果相加，得到风险评估结果4。在构建地质灾害风险评估矩阵的过程中，主要矩阵如下：其中C主要就是评价因子特征量，A主要就是评价因子，可通过构建模糊分析矩阵，按照标度原则，采用1到9的数字进行指标对比，完成地质灾害风险评估。建立相关矩阵后，需要设定评价语集：其中v2主要就是较高的风险等级，vn主要就是较低的风险等级。3.2 采用先进的技术3.2.1 GPS技术的应用在矿山水工环地质灾害风险评估中GPS技术可以提供精确定位和数据采集的功能，为评估工作提供更准确和详细的数据支持，因此需要重点应用此类技术，具体的技术措施为：地质灾害隐患点定位。通过GPS技术对已知的地质灾害隐患点进行精确定位，记录其准确的地理位置信息。这可以帮助评估人员在地图上准确标注和分析隐患点的分布情况。地质灾害监测点布设。利用GPS技术布设地质灾害监测点，记录监测点的坐标和高程信息。通过定期采集监测数据，可以实时监测地质灾害风险的变化趋势。地形测量和数字地图绘制。利用GPS技术进行地形测量，获取准确的地形数据。这些数据可以用于绘制数字地图，反映地质灾害风险的空间分布特征。空间数据采集和分析。利用GPS技术采集矿山水工环地质灾害相关的空间数据，如地质构造、地下水位、地表沉降等。这些数据可以与其他评估指标进行关联分析，揭示灾害风险的成因和关联因素。预警和应急响应。通过GPS技术，监测地质灾害隐患点的位移和变形情况，实现实时的预警和应急响应。及时采取措施，减少灾害风险和损失。另外，GPS技术在矿山水工环地质灾害风险评估中的应用措施应根据具体的评估需求和实际情况进行设计和实施。同时，数据采集和分析过程中要保证数据的准确性和可靠性，以提高评估结果的精确度和可信度5。3.2.2 遥感技术的应用遥感技术在矿山水工环地质灾害风险评估中的应用，需要做好以下几点工作：利用遥感数据获取矿区地形信息，通过生成DEM，可以进行地势分析、坡度坡向计算等，为地质灾害风险评估提供基础数据。通过遥感图像解译和分类，获取矿区土地利用和覆盖的信息，包括矿山区、植被覆盖、水体分布等，以评估地质灾害的潜在危险性。利用遥感技术进行矿区地表变形监测，如地表沉降、滑坡、裂缝等，可以通过时序遥感图像的比对和变化检测来获取地质灾害风险的信息。利用遥感技术获取矿区内水体的分布、水位变化等信息，包括湖泊、河流、水库等，以评估水文灾害的潜在风险。通过遥感技术获取矿山开采的信息，如开采范围、挖掘深度等，以评估开采活动对地质灾害风险的影响。利用热红外遥感技术获取地表温度信息，可以用于识别地下水流、地下火源等与地质灾害相关的信息。3.2.3 可视化地质导向技术的应用可视化地质导向技术在矿山水工环地质灾害风险评估中的应用，主要措施为：利用地质导向技术，将地质数据（如地质剖面、钻孔数据、地球物理勘探数据等）进行处理和整合，构建三维地质模型。通过可视化展示地质模型，可以直观地了解矿区地质构造、岩性分布等信息，为灾害评估提供基础。地质灾害隐患分析：基于地质模型，结合矿区地质灾害历史和现状数据，利用可视化地质导向技术进行地质灾害隐患分析。通过可视化展示隐患区域的地质条件和灾害特征，可以帮助评估人员更好地理解和识别潜在的地质灾害风险。地质灾害模拟与预测：利用可视化地质导向技术，将地质模型与数值模拟方法相结合，进行地质灾害的模拟与预测。通过可视化展示模拟结果，可以直观地了解不同因素对地质灾害的影响，并为灾害预防和应对提供参考。空间数据分析与决策支持：将可视化地质导向技术与地理信息系统（GIS）相结合，进行空间数据分析和决策支持。通过可视化展示地质灾害风险区域、灾害影响范围等信息，为决策者提世界有色金属2023年8月下222供直观的空间分析结果，帮助制定有效的灾害防治策略6。3.2.4 数字矿山虚拟勘察技术的应用数字矿山虚拟勘察技术在矿山水工环地质灾害风险评估中的应用，主要措施为：利用激光扫描、遥感影像、地质勘探数据等技术，获取矿山及周边地质、地貌、水文等相关数据。将采集到的多源数据进行整合，构建数字化的矿山虚拟勘察环境。基于采集到的数据，利用数字矿山虚拟勘察技术构建地质模型。通过建模，可以模拟矿山地质结构、岩性、构造等特征，并可实现多尺度展示和交互。利用数字矿山虚拟勘察技术，结合水文模拟方法，对矿山水文过程进行模拟和分析。可以模拟水文循环、地下水流动、地表径流等过程，并通过可视化展示结果，帮助评估矿山水工环灾害风险。基于数字矿山虚拟勘察技术，结合灾害预测模型和风险评估方法，对矿山水工环灾害进行预测和应对分析。可以模拟地质灾害的发生概率和影响范围，并通过可视化展示结果，提供决策支持和灾害应对方案。利用数字矿山虚拟勘察技术，实现对矿山环境的三维可视化和交互。可以通过虚拟现实、增强现实等技术，让评估人员在虚拟环境中进行勘察和分析，直观地了解矿山地质、水文等情况7。3.3 创新优化工作方法3.3.1 测斜计算算法的应用测斜计算算法在矿山水工环地质灾害风险评估中的应用，需要做好以下几点工作：数据采集与处理：首先，需要采集相关的地质数据，包括地质构造、岩性分布、地下水位等信息。然后，对采集到的数据进行处理，进行数据清洗、筛选和整合，以便后续的测斜计算。测斜计算方法选择：根据矿山的具体情况和评估需求，选择适合的测斜计算方法。常用的方法包括物理测量方法（如测量地表位移、地下水位变化等）、遥感技术（如SAR干涉、GPS测量等）以及地质力学模型等方法。数据分析与处理：根据选定的测斜计算方法，对采集到的数据进行分析和处理。可以利用数学模型、统计方法等对数据进行处理，以获得准确的测斜变形信息。测斜变形监测与预警：根据测斜计算的结果，进行矿山测斜变形的监测和预警。通过实时监测和分析测斜变形数据，可以及时发现矿山中存在的测斜变形问题，并及时采取措施进行应对和防范。可视化展示与报告生成：将测斜计算的结果进行可视化展示，以便直观地了解矿山中的测斜变形情况。可以利用地图、图表、三维模型等方式展示结果，并生成详细的评估报告，为决策提供科学依据。3.3.2 地质勘察防碰撞算法的应用在矿山水工环地质灾害风险评估中地质勘探防碰撞算法的应用措施为：采集数据、进行空间数据分析和处理，根据地质勘探的需求，选择适合的碰撞检测算法。常用的算法包括离散元法、有限元法等。这些算法可以模拟地质构造和岩体的力学行为，判断地质构造之间的碰撞风险。利用选定的碰撞检测算法，对地质构造之间的碰撞风险进行分析和评估。可以模拟地质构造运动的过程，预测可能出现的碰撞情况，并对碰撞的影响进行评估，以确定潜在的灾害风险8。3.4 完善风险评估工作模式3.4.1 风险的识别在矿山水工环地质灾害风险评估过程中，需要做好风险的识别工作，通过地质调查了解矿山、水工、环的地质特征和构造情况，包括岩性、断层、褶皱等，发现潜在的地质灾害隐患。通过采集历史地质灾害的信息、矿山、水工、环的运营和维护记录，了解灾害发生的原因和规律，为灾害识别提供依据。定期巡视矿山、水工、环的地质状况，观察地表沉降、裂缝、滑坡等现象，及时发现并评估潜在的地质灾害隐患。设置地质灾害监测系统，包括地下水位监测、地震监测、地表变形监测等，实时监测矿山、水工、环的地质情况，发现异常情况及时采取措施。利用地质灾害评估方法，对矿山、水工、环的地质灾害风险进行评估，确定灾害的可能性和危害程度，为制定防灾减灾措施提供科学依据9。3.4.2 风险严重程度的判断对于矿山水工环的地质灾害风险严重程度判断，首先，评估矿山、水工、环所处地区的地质条件和地质构造，判断是否存在潜在的地质灾害隐患，如地滑、滑坡、地震等。同时通过历史地质灾害的记录和统计分析，了解灾害发生的频率和规律，判断灾害事件的可能性。其次，考虑矿山、水工、环地质灾害事件的规模，如滑坡的体积、地震的震级等，评估灾害事件可能造成的影响范围和程度。同时分析矿山、水工、环周边的人口、建筑物、交通设施等，评估灾害事件对这些威胁对象的危害程度。最后，考虑矿山、水工、环的监测系统和预警能力，以及应急预案和救援能力，评估对地质灾害的应对和处置能力。总而言之，在风险严重程度判断的过程中，可以对矿山、水工、环地质灾害风险的严重程度进行系统化研究，例如，如果地质灾害潜在性高、频率较高、规模较大、威胁对象众多且预警与应对能力较弱，那么灾害风险严重程度就会较高10。4 结语综上所述，矿山水工环地质灾害风险评估工作不仅能够为保障人们的生命财产安全提供支持，还有助于保护环境资源、促使经济的可持续发展，因此，需要重点关注矿山水工环地质灾害风险评估，按照具体的环境和人为影响因素，构建关于相关地质灾害风险的评估矩阵，合理采用GPS技术、遥感技术、可视化地质导向技术等，同时，创新相关的工作方法，完善有关的风险评估模式，为提升工作效果做出贡献。1郝小栋.矿山水工环地质灾害风险评估方法研究J.世界有色金属,2022(13):154-156.2陈曦,叶莉萍.漫谈矿山环境地质灾害危险性评估方法J.世界有色金属,2023(3):160-162.3翟克礼,董庆阳.矿山水工环地质灾害危险性评估及治理分析J.世界有色金属,2021(7):111-112.4陈存银.甘肃酒泉地区矿山地质特征及水工环地质灾害危险性评估J.世界有色金属,2021(15):101-102.5王亚东,石丽,何艳芝,等.甘肃酒泉地区矿山地质特征及水工环地质灾害危险性评估J.中国金属通报,2020(13):244-245.6王小龙.论矿山工程中水工环地质灾害危险性评估方法J.世界有色金属,2022(11):151-153.7张秀琴.矿山水工环地质灾害风险预警评估技术研究J.世界有色金属,2019(23):284,286.8刘叶.矿山水工环地质灾害风险预警评估技术研究J.华北自然资源,2020(6):112-113.9王浩.矿山水工环地质灾害风险预警评估J.建筑工程技术与设计,2020(13):2351.10 徐瑜璋.矿山水工环地质灾害风险预警评估技术研究J.建筑工程技术与设计,2021(6):359.