【关键词】矿山水工环地质;地质灾害;风险预警;评估技术
矿山地质灾害种类较多，而地质灾害的爆发除了会损害生态环境以外，还会给人们的生命安全和身体健康构成威胁，相关工作人员必须重视对矿山水工环地质灾害的风险预警工作，强化风险的评估，积极应用高新技术提高准确性，才能最大程度规避风险。
1.常见矿山地质灾害及其特点分析
1.1崩塌和滑坡灾害
这种灾害通常是由于地质结构发生变化而导致地标受力的变化而引发，如果山坡地表土壤较为疏松，无法承受相应的重量，或是被雨水冲刷，那么就会出现滑坡等不同程度的灾害。因降雨而导致斜坡变形，遭受破坏的作用机理为降雨渗流引发斜坡岩土体重度增加，岩石发生软化的情况，滑带岩土的强度大幅度降低，裂缝被注水而发生力作用，斜坡内地下水位形成等等。一些较为严重的大型滑坡，一般滞后于主降雨过程3~5天，甚至更长，主要取决于岩土的渗透能力[1]。岩土体的破坏模式主要表现为塑性流动、平推式滑移、楔形冲出或岩体结构崩溃破坏等。
1.2泥石流灾害
引发泥石流首要因素是坡地液化问题，指的是区域台风暴雨或是持续局部暴雨在陡峻山地丘陵区引发的斜坡岩土因快速饱水液化而突然向下流动倾泻的现象。其特点表现为规模较小但多点成群；会在数百甚至数千米区域内集中出现；斜坡上部松散堆积层逐渐饱水软化，下部坚硬基岩表面隔水，两者接触带形成渗流滑移带；同一个地点可能出现崩塌和滑坡快速转化的链式反应现象。还有一种情况是堆积体出现滑塌侵蚀，指的是自然或人为影响崩塌或松散岩石堆积体在急剧降雨的情况下因渗水较多产生液化，形成塑流式滑坡或滑塌，随后沿滑坡洼地多次冲刷侵蚀，形成进行性沟道塑造和沟道侵蚀的泥石流[2]。
2.矿山水工环地质灾害风险预警评估技术的应用
2.1矿山水工环地质灾害勘查技术应用
主要包括GPS技术、GPR技术以及PTK技术。GPS技术是全球定位系统，应用在水工环地质勘查中较多，相比于人工勘测，该技术应用下勘查效率大大提升。在应用过程中，先要在待勘测地区建立无线信号发射装置，将 GPS 接收器安装在基准站，这样就能接收到卫星发送出来的信号，接收机对相关数据进行收集并通过信号模拟对其新型数字化转化，由基准站可以给出所需的实际坐标。GPR技术为地质雷达探测技术，通过电磁波对数据信息的传输，在地面设置发射天线，用其向地面进行电磁波发射，利用声呐原理实现对地下结构的勘测。相比于GPS技术，该技术的自动化程度得到了升级，采集的图像信息清晰度也更高，且地下覆盖层厚度探测与基岩面起伏情况勘测应用更广泛。PTK技术术语实时动态差分法，有着非常高的勘测精度，可以达到厘米级别，可以有效降低卫星数据中载波相位的误差和残余误差。该技术的工作原理是将接受设备设置在基准站中，并将多个相同的接收设备安置在流动站，然后实现对卫星信号的同步接收，工作人员结合 GPS 技术对这些同步信号进行对比分析并将校正的数据传输至流动基站，以获取流动基站的准确位置[3]。
2.2矿山水工环地质灾害风险预警评估技术的应用
2.2.1选取并确定评价因子
工作人员要结合矿山水工环地质灾害形成的特点和矿区水工环地质自然地理情况，选择与之密切相关的地下水水位、地下水水量、地下水水压因素，当作矿山水工环地质灾害地质环境控制因素。比如地下水水位，地下水水位矿山水工环地质特征的基本信息，受矿产资源开采活动的干扰，矿山地质结构所受应力的平衡遭到破坏，在新的应力平衡过程中，采空区由于局部受力不均匀使围岩岩体发生变形直至断裂，进而形成导水裂隙带，地下水水位上升，并通过岩石缝隙喷涌而出，从而引发矿山水工环地质灾害。再如地下水水量，由于浅层地下水系统具有修复性特征，当含水层平衡状态被打破后，浅层地下水系统会通过将含水层中的水资源排泄的形式保持这种平衡状态，以此形成泥石流等水工环地质灾害，所以矿山地下水水量的变化对于预测分析矿山水工环地质灾害具有决定性作用。还有就是地下水水压，水层是浅层地下水资源的汇集区域，随着矿产资源开采对隔水层和底板的破坏，含水层也会随着发生上下移动，并且含水层内水资源会通过岩石缝隙向上涌动，在矿产资源开采后形成大规模的采空区后，含水层内水压与采空区压力无法形成抗衡，使含水层内水资源大量喷涌而出，容易形成严重的水工环地质灾害[4]。综上，此次选取地下水水位、地下水水量、地下水水压作为矿山水工环地质灾害风险预警评价分子。
2.2.2创建矿山水工环地质灾害风险预警评估矩阵
从以上选择的三个评价因子中，分析原始数据测量尺度的差异，将其信息进行综合，才能确保评估结构的合理化与具体化。在矿山水工环地质灾害风险预警评估中应用信息量法，主要参照已发生的矿山水工环地质灾害区域信息，将各个影响矿山水工环地质稳定性的评价因子的原始数据进行转化，转化为反应矿山水工环地质稳定性的信息量制，根据信息量的大小来评估各个水工环地质灾害评级因子与矿山水工环地质灾害发生的关联程度，这样可以忽略评价变量的顺序性、间距性以及比率性问题，将所有的评价因子都作为分类型数据使用，实现数据测量尺度的统一。根据评价因子建立了矿山水工环地质灾害风险预警评估矩阵，其
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在上述矩阵中，C为评价因子的特征向量，A为评价因子，在矿山水工环地质灾害风险预警评估技术中，为了确保决策分析定量化，形成上述模糊分析矩阵，就可采用1-9比率标度进行两两分析指标对比，从而建立矿山水工环地质灾害风险预警评估矩阵。
2.2.3实现矿山水工环地质灾害风险预警评估
当建立完评估矩阵后，需要建立一个矿山水工环地质灾害风险评价语集，并对矩阵进行求解，输出与矩阵解相近的评价语。评价语集需要根据一定的评价规则对矿山水工环地质灾害给出总结性的评价结果，结合评价因子的权值建立矿山水工环地质灾害风险评语集，如V=（V1，V2，......Vn），上述公式中，V表示评语集，V1表示矿山水工环地质灾害严重风险等级，V2表示矿山水工环地质灾害较高风险等级，以此类推，Vn表示矿山水工环地质灾害风险最低的等级。对于矩阵的求解采用粒子群方法，粒子群方法是一种智能求解方法，具有通用性强、编码简单等优点，并且具有较高的收敛速度，粒子群方法对于矿山水工环地质灾害风险预警评估矩阵求解更具有优势，并且粒子群方法求解完矩阵后会自动选取与矩阵值相近的评语，以此实现了对矿山水工环地质灾害风险预警评估。
3.结束语
综上所述，矿山水工环地质灾害频发常见问题较多，对其地质灾害风险构建预警评估技术体系和科学的评估机制非常重要，实施过程中要以矿山水工环地质特征为基础，在掌握其各种地质灾害特点的基础上准确评估不同地质灾害的风险等级，才能及时发现问题，为矿山水工环地质灾害制定有效策略，实施科学防范对策奠定基础，确保最大程度维护人们的安全。
【参考文献】
[1]刘域田,赵军.矿山地质勘探中水工环地质灾害危险性评估策略分析[J].世界有色金属,2017,11(27):81-82.
[2]赵慧,孙方.基于云架构的水工环地质信息服务平台研究[J].遥感技术与应用,2018,12(20):101-102.
[3]唐珊珊.水工环地质引发的常见地质灾害类型及防治方向[J].城市建设理论研究(电子版),2018,10(25):61-62.
[4]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,2020,1(29):97-98.
论文作者:张齐
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第23期
论文发表时间:2020/5/8