—以贵州盘县煤矿资源集中开采区调查为例

胡  屿  李丙霞  段方情

（贵州省地质环境监测院，贵州  贵阳 550018）

摘要:在对盘县煤矿资源集中开采区矿山地质环境调查的基础上，根据当地矿山地质环境条件及矿山地质环境问题的特点，选用层次分析法对其进行矿山地质环境影响评价，选取合理的评价因子、评价等级划分，并计算出符合要求的评价因子权重，得出矿山地质环境影响评价分区并对评价结果进行验证，充分反映了区内矿山地质环境特点。为今后在贵州开展类似矿山地质环境调查评价中选用定性与定量相结合的评价方法及研究工作有其重要的意义，同时也为当地政府部门更好地实施矿山地质环境监督管理提供了可靠的技术依据，促进地区矿产资源开发与矿山地质环境保护协调发展。

关键词:层次分析法；矿山地质环境；影响评价；矿集区

盘县是贵州煤矿资源开发利用历史较为悠久的地区，开采最为广泛，新中国成立后，煤炭开发不断得到发展，一直位居全省各县（市、区）前列，以资源丰富、储量大、质量优、易开采等特点著称，是全国重点产煤县之一，素有“江南煤海”之称，保有资源储量91.5×10⁸t，占全市54.2%，占全省16%^[1]，分布在煤系地层二叠系龙潭组，主要分布在盘县的北部及西部一带^[2]。

截止2011年底，盘县有煤矿山142个，其中：大型矿山5个，中型矿山8个，小型矿山129个^[3]，主要有松河煤矿、土城矿、老屋基矿、山脚树矿、老屋基矿、响水煤矿、金佳矿等大中型矿山。原煤、洗精煤总产量和发电量分别为3400×10⁴t、1300×10⁴t和193×10⁴kwh，以煤电为主的工业生产总值达168亿元，占整个地区生产总值的67%，矿业经济对全县国民经济的构成有着举足轻重的作用^[4]。而煤矿资源的大量开发，严重地扰动破坏了区内原生的地质环境结构，引发了众多如矿山地质灾害、土地资源及地形地貌景观影响与破坏、含水层影响与破坏、废水废渣对环境的影响等矿山地质环境问题，而矿山地质环境问题的产生已对社会经济发展形成了制约作用^[5]，因此，对煤矿区进行矿山地质环境评价尤为重要。

本文以盘县煤矿资源集中开采区调查为基础，

通过层次分析法评价煤矿资源集中开采区矿业活动对地质环境的影响，提出矿山地质环境保护与治理对策建议，为更好地实施矿山地质环境监督

管理提供依据，促进矿产资源开发与矿山地质环境保护协调发展。

1  矿山地质环境问题

截至2011年底，通过对区内调查发现矿山地质环境问题主要有矿山地质灾害、土地资源及地形地貌景观影响与破坏、含水层影响与破坏、废水废渣对环境的影响四大类，其中以矿山地质灾害、地下含水层影响与破坏为主。

1.1  矿山地质灾害

区内共发现矿山地质灾害102处，以地面塌陷数量最多，为71处，地裂缝、泥石流最少，共为4处。规模以小型为主。地质灾害造成的直接经济损失11921万元，以地面塌陷造成的直接经济损失最多，为10733.5万元，其次为滑坡、崩塌、地裂缝，分别为987.5万元、195万元、5万元。矿山地质灾害威胁人口39340人，以地面塌陷威胁人口最多，为27436人，其次为滑坡、崩塌、泥石流与地裂缝，分别为6635人、3533人、900人、836人。矿山地质灾害威胁财产98368万元，以地面塌陷威胁财产最多，为69464万元，其次为滑坡、崩塌、泥石流与地裂缝，分别为16744万元、7824万元、2400万元、1936万元^[6]。

1.2土地资源及地形地貌景观影响与破坏

1、土地资源占用与破坏

区内矿业开发活动占用与破坏土地资源较严重，其破坏方式主要表现为露天采场、工业场地、煤矸石堆放场、地质灾害（滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷等）占用及破坏土地资源。矿业开发占用及破坏土地2526hm²，其中：耕地破坏712hm²，林地破坏539hm²，草地破坏200hm²，园地70hm²，建筑209hm²，其他796hm²，主要以地面塌陷、工业广场、煤矸石堆放场破坏为主^[6]。

2、地形地貌景观影响与破坏

据调查统计，地形地貌景观影响与破坏面积为1943hm^2[6]。地形地貌景观影响与破坏的方式主要表现为三个方面：矿山地质灾害如崩塌、滑坡、地面塌陷等造成山体严重撕裂，严重地改变了矿区的地形地貌，苍翠青山不复存在，山体遍体鳞伤，矿区原有的良好的自然生态环境遭受严重的威胁；煤矸石堆放位于公路旁边，对视觉影响严重；砂石矿等露天开采矿山，也大多建在公路边，且开采方式落后，还是采用“一面墙”的开采，无任何绿化措施，非常影响视觉感受。

1.3含水层影响与破坏

据调查统计，因采矿活动造成地下水位下降面积为5493hm^2[6]。矿业活动对含水层影响与破坏主要表现为两个方面：地下开采形成的通道沟通了矿层顶板或底板含水岩组、地表水及老窑积水等，使其大量涌入矿井内，造成矿井突水，使矿山抽排水费用增大，采矿成本提高，严重的突水事故，甚至可能造成人员伤亡；采矿形成大量采空区，矿层及上覆岩体遭到破坏，使地表产生许多地裂缝和地面塌陷，附近地表水体易沿塌坑、地裂缝贯（渗）入地下含水层，导致地表水漏失，地表水体若被污染，则会进一步污染地下水。

1.4废水废渣对环境的影响

区内因矿业活动导致废水废渣排放对环境的影响主要为煤矿的采矿活动，其它矿山只产生少量生活用水、废渣，对环境影响很小。固体废弃物年产出量639.04×10⁴t，年排放量460.85×10⁴t，综合利用率为27.88%，累计库存量6222.47×10⁴t；废水废液年产出量5074.25×10⁴t，年排放量3881.82×10⁴t，年循环利用量1192.43×10⁴t，综合利用率为23.5%^[6]。

2  层次分析法评价

根据本次调查分析结果，选取影响矿山地质环境的评价因子，将其进行递阶层次划分，对同一层次因子进行两两比较其对矿山地质环境影响的相对重要性列成矩阵，采用层次分析法计算各级评价因子对矿山地质环境影响的贡献等级(即权重)，划定矿山地质环境影响程度阈值。本次评价将盘县矿集区按1km²矩形单元网格剖分为555个单元格，计算各单元格分值，根据单元格分值采用surfer软件绘制等值线，划分矿山地质环境影响分区。

2.1矿山地质环境评价因子选取

影响矿山地质环境质量的因素很多，根据本次调查的结果，将影响本区矿山地质环境质量的因子选择如下：

目标层（A）：为层次结构最高层，即本次矿集区调查评价的矿山地质环境质量。准则层（B）：矿山地质环境条件（B₁）、矿山人为工程活动强度（B₂）、地质灾害危害（B₃）、土地资源占用与破坏（B₄）、含水层影响与破坏（B₅）、地形地貌景观影响与破坏（B₆）。指标层（C）：矿山地质环境条件（C₁、C₂、C₃、C₄、C₅）、矿山人为工程活动强度（C₆、C₇、C₈）、地质灾害危害（C₉、C₁₀、C₁₁）、土地资源占用与破坏（C₁₂、C₁₃、C₁₄）、含水层影响与破坏（C₁₅、C₁₆、C₁₇、C₁₈、）、地形地貌景观影响与破坏（C₁₉、C₂₀）。评价因子见表1。

2.2  评价因子权重确定

1、对同一层次因子进行两两比较其对矿山地质环境影响的相对重要性列成矩阵T,设U={u₁,u₂,Λ,u_m}为评估因子集。u_ij表示u_i对u_j的相对重要性数值，u_ij的取值见表2。

表1    矿山地质环境评价因子权重及赋值

表2    判断矩阵标度及其含义表

2、利用线性代数知识，精确地求出T的最大特征根所对应的特征向量。所求特征向量即为各评价因素的重要性排序，归一化后，也就是权重分配。

3、通过所构造的判断矩阵求出的特征向量（权值）是否合理，需要对判断矩阵进行一致性和随机性检验，检验公式为：CR = CI/RI；

CR：为判断矩阵的随机一致性比率，当CR﹤0.1时，即认为判断矩阵具有满意的一致性，说明权数分配是合理的；否则，就需要调整判断矩阵，直到取得满意的一致性为止；

CI：为判断矩阵一致性指标，它由下式计算：

；

：为最大特征根；

m：为判断矩阵阶数；

RI：为判断矩阵的平均随机一致性指标，由大量试验给出，对于低阶判断矩阵，取值列于表6，对于高于12 阶的判断矩阵，需要进一步查资料或采用近似方法，即令。

通过以上步骤可计算求出准则层和指标层各评价因子的权重，见表1。

2.3  目标层得分

权重确定以后，需确定最终目标层分值，为了能够得出最终定量的得分值，必须对评价指标赋予一定的分值。在本次评价过程中根据不同的等级和标准将各个评价指标分为三个等级，并且分别赋予不同的分值。根据实际调查各矿山的各项具体数据和对地质环境影响程度对照评分等级范围就可以确定出整个评价单元的各个评价因子相应的指标分值，评分等级见表1。

目标层得分计算如下：

Y_A:目标层得分；

a_j:准则层权重；

b_i:指标层权重；

X_i:指标得分。

最后计算得出盘县煤矿资源集中开采区内555个单元格的分值。

2.4  评价等级

为了对最终得出的盘县煤矿资源集中开采区内地质环境质量分值进行综合评价，使得评价结果具有可比性，必须建立一定的评价等级。本次采用贵州具备水工环地质专业经验的专家综合确定的等级划分，即：Y_A≥7，表示矿山地质环境影响严重；3＜Y_A＜7，表示矿山地质环境影响较严重；Y_A≤3，表示矿山地质环境影响较轻^[7]。最后，将单元格分值采用surfer软件绘制等值线，根据评价等级划分标准划出矿山地质环境影响严重区、较严重区、较轻区。

3矿山地质环境影响评价分区

依据上述评估方法，对盘县煤矿资源集中开采区矿山环境影响进行评价分区，共分为12个区，其中：矿山地质环境影响严重区7个，矿山地质环境影响较严重区4个，矿山地质环境影响较轻区1个，其范围和分布见图1。

图1    盘县煤矿资源集中开采区矿山地质环境影响评价分区图

4  评价结果验证

根据野外调查分析可得，贵州盘县煤矿资源集中开采区内煤炭资源丰富、埋藏较浅、矿山众多、开采历史悠久、开发强度大、为井工开采，特别是大中型煤矿山开发活动引发的矿山地质环境问题较突出，占用了大量的土地资源，形成了大量的采空区，影响与破坏含水层较严重，地质灾害发育，主要包括地面塌陷、滑坡、崩塌、地裂缝等灾害，其危害相当严重，如分布在柏果镇、洒基镇的土城矿，盘江镇、断江镇的月亮田矿、山脚树矿，火铺镇的火铺矿，红果镇的金佳矿，响水镇的盘南煤矿等，本次评价得出的矿山地质环境影响严重区Ⅰ-1、Ⅰ-3、Ⅰ-4、Ⅰ-5、Ⅰ-7就是以上煤矿分布区。

5 结语

矿山地质环境评价一个较为模糊、难于完全定量分析的问题，目前还没有成熟的评价方法，只能根据各地区的实际和调查的精度来确定选用定性、定性与定量相结合等评价方法，本次根据盘县煤矿资源集中开采区矿山地质环境调查的精度选用层次分析法进行矿山地质环境影响评价，为今后在贵州开展类似矿山地质环境调查评价中选用定性与定量相结合的评价方法及研究工作有其重要的意义，同时也为当地政府部门更好地实施矿山地质环境监督管理提供了可靠的技术依据，促进地区矿产资源开发与矿山地质环境保护协调发展。

参考文献：

[1] 杨继红，杨志刚，李元林等.贵州省盘县重点地区重大地质灾害隐患详细调查报告[R].贵州省地矿局111地质大队.2012.

[2] 贵州省地层古生物工作队.西南地区区域地层表:贵州省分册[M]．北京:地质出版社，1977.

[3] 贵州省采矿权探矿权数据库[R].贵州省国土资源厅.2011.

[4] 盘县2012年政府工作报告[R].盘县人民政府.2012.

[5] 全国矿产资源集中开采区矿山地质环境调查技术要求[S].中国地质环境监测院.2012.

[6] 胡屿，刘勇，李丙霞等.2012-2013年贵州省矿山地质环境调查报告[R].贵州省地质环境监测院.2010.

[7] 杨胜元．贵州矿山地质环境[M]．北京:地质出版社.2012．