河南省矿山环境地质问题综合评价分区研究

河南省矿山环境地质问题综合评价分区研究魏玉虎,齐光辉,杨军伟,黄景春河南省地质环境监测院,郑州450006摘要河南省是矿产资源大省,长期的矿产资源开发造成了种类多、危害程度大的矿山地质环境问题。文章以全省矿山环境地质问题为主,兼顾地质环境背景、矿山开采活动,选取崩塌、滑坡、地面沉陷等17个评价因子,利用聚类分析和神经网络等定量分析和定性分析相结合的方法,对全省的矿山环境地质进行了综合评价分区。关键词矿山环境地质问题评价因子聚类分析神经网络综合评价分区中图分类号X141文献标识码A文章编号10002366520070220106203长期的矿产资源开发利用,在促进河南省国民经济持续发展的同时,也诱发了相当严重的矿山环境地质问题。2综合评估原则1以全省矿山地质环境现状调查资料为基础、充分研究矿山地质作用与地质环境之间的相互影响及由此产生的环境地质问题的表现形式、形成机制和规律。2以全省矿山环境地质问题为主体,兼顾地质环境背景,结合人类工程、经济活动的强度。3坚持“区内相似、区际相异”的原则。1主要矿山环境地质问题矿山环境地质问题表现为地面沉陷、滑坡、废渣、废水等多种形式1,其产生及恢复治理的难易程度由某一特定地质环境背景下的矿山开采活动决定。河南省矿山地质灾害共909处。其中崩塌16处,滑坡15处,泥石流沟32条,地面沉陷473处,地面塌陷49处,地裂缝324条。累计经济损失约400亿元。矿业开发占用与破坏的土地为55913KM2,其中采矿场占地9018KM2,固体废料场占地1710KM2、尾矿库占地712KM2、地面塌陷和地面沉陷占用和改变土地44413KM2。矿山开采过程中产生的废渣主要有尾矿、废石土、煤矸石等,年产出量约为3116107T,年排放量为2104107T,累计积存量达2175108T。矿山开采过程中产生的废水主要有矿坑水、选矿废水、堆浸废水、洗煤水等,年产出量为4168108M3,年排放量为3176108M3。矿山开采过程中长期抽排地下水,造成浅层含水层被疏干或地下水位大幅度下降,部分矿区地下水水位降深达200M2。3评价因子的选取在充分调查和研究的基础上,选取最能反映矿山地质背景、矿山环境地质问题和矿山开采活动的17个因子作为评价对象表1。4评估方法411评价因子的赋值在对各评价因子进行赋值时主要采用定性、定量相结合的方法1针对企业规模和矿山生态环境恢复治理的难易程度,依据相关标准进行综合分析,定性确定其赋值标准2根据相关标准和专家意见,先对地形地貌、工程地质条件、构造条件等15个评价因子的组成要素进3行量化表2,再采用聚类分析Q型聚类和神经网络误差反向传播BP算法4两种方法进行分析、分类并进行赋值。具体的赋值过程为1先将全省按经纬度进行网格剖分,网格大小6收稿日期2006205208修订日期2006207204基金项目中国地质调查局地质调查项目200212300006作者简介魏玉虎19742,男,硕士,工程师,主要从事地质灾害治理和地质遗迹保护工作。E2MAILWEIYUHU126COM25,共剖分2025个单元,每个评价单元面积约100KM2对每个单元格内的15个评价因子的组成要素进行数量统计2007年第2期水文地质工程地质107表1河南省矿山环境地质问题评价因子一览表EVALUATIONFACTORSOFGEO2ENVIRONMENTALALPROBLEMSINMINESINHENANTABLE1序号类型评价因子组成要素12区域地质背景地形地貌工程地质条件地貌类型冲沟切割工程地质岩组孕育地质灾害的程度发育程度活动性规模影响面积经济损失死亡人数规模影响面积经济损失死亡人数规模影响面积经济损失死亡人数规模影响面积经济损失死亡人数规模影响面积经济损失死亡人数规模影响面积经济损失死亡人数总面积治理面积年排放量累计积存量年排放量年治理量年循环利用量最大突水量经济损失人员死亡影响面积区域地下水位最大下降幅度易燃程度危害程度3构造条件4567891011121314崩塌滑坡泥石流地面沉陷地裂缝地面塌陷土地占用与破坏固体废弃物废水、废液排放矿坑突水水资源枯竭矿山地质环境问题15煤矸石自燃16矿山开采企业规模矿山生态环境恢复治理的难易程度17活动表2部分评价因子组成要素的量化TABLE2QUANTIFICATIONOFELEMENTSOFSOMEEVALUATIONFACTORS地形地貌工程地质条件构造条件煤矸石自燃工程地质岩组孕育地质灾害程度赋值地貌类型冲沟切割发育程度活动性煤易燃程度危害程度冲沟密度大、重度切割冲沟密度较大、中度切割轻度切割、无冲沟高、中山松散土体严重强强极易极严重3软弱、较软弱土体坚硬、较坚硬岩组低山丘陵中等中中易严重2平原、盆地轻微弱弱基本不自燃轻微13利用聚类分析把每个单元格内的每个评价因子按其对矿山环境的影响程度分成、四个类别,并分别赋值3、2、1、0分4挑出典型的数据作为神经网络程序的学习样本,并对每个单元格内的每个评价因子进行相应的分类5对聚类分析方法和神经网络方法的两种分类结果进行比较、分析,并结合实际调查的情况最终对各单元格的每个评价因子进行赋值。412评价单元的积分计算与分级分别计算各单元格的矿山环境地质问题、地质背景和采矿活动的得分,计算方法采用积分值法类分析方法和神经网络方法对各个单元进行定量分级,并对两种分级结果进行比较2由于小型矿山的调查数据多出自表格调查,没有进行实地较核,因此在定量分级的基础上,结合各单元内的矿山企业数量、采矿类型进行综合评定。所有单元均分成、三个等级级为矿山环境地质问题不良发育、级为矿山环境地质问题一般发育、级为矿山环境地质问题较好发育。5矿山地质环境综合评价分区在评价单元分级的基础上,将全省矿山环境地质问题发育程度综合评价分为3个区矿山环境地质不良区、矿山环境地质一般区和矿山环境地质较好区图1、表3。1矿山环境地质不良区I该区面积11332KM2。区内矿业活动剧烈,共有大、中型矿山87个,小型矿山2618个,采矿活动造成的矿山环境地质问题种类多、发育程度高且危害程度M91929I式中M某评价单元的总评分值9I第I个评价因子的评分值然后对单元进行分级1以各个单元的矿山环境地质问题总得分、地质背景总得分、矿山开采活动总得分为分级因素,利用聚19942013CHINAACADEMICJOURNALELECTRONICPUBLISHINGHOUSEALLRIGHTSRESERVEDHTTP/WWWCNKINET108水文地质工程地质2007年第2期表3河南省矿山环境地质问题综合评价分区表TABLE3COMPREHENSIVEEVALUATIONANDPARTITIONOFGEO2ENVIRONMENTALPROBLEMSINMINESINHENAN不良区一般区较好区编号亚区主要环境地质问题编号亚区主要环境地质问题201202203204205206207208209210211212213201202鹤壁、安阳矿区济源矿区焦作矿区灵宝矿区义马矿区宜阳矿区郑州、禹州矿区栾川、洛宁、嵩县矿区平顶山矿区永城矿区南阳、南召矿区舞钢矿区桐柏矿区地面沉陷、崩塌、滑坡、泥石流地面沉陷、矿坑涌水矿坑涌水、地面沉陷崩塌、滑坡、泥石流滑坡、地面沉陷、煤矸石自燃地面塌陷地面沉陷、矿坑涌水崩塌、滑坡、泥石流地面沉陷、矿坑涌水、煤矸石自燃地面沉陷崩塌、滑坡、泥石流滑坡、固体废弃物地面塌陷、泥石流、水土污染鹤壁、安阳矿区焦作、济源矿区崩塌、滑坡、地面沉陷崩塌、地面沉陷占有和破坏耕地、破坏河道203204205灵宝矿区陕县、伊川矿区土地占用、水土污染地面塌陷、水土流失郑州、平顶山矿区水土流失、矿坑突水206207208卢氏、内乡矿区栾川、嵩县矿区崩塌、滑坡、地面塌陷滑坡、泥石流、水土污染方城、铜柏矿区崩塌、滑坡、泥石流209信阳矿区水土流失、崩塌、滑坡道,局部有小型崩塌、滑坡隐患。6结论1河南省矿山环境地质问题具有种类多、发育程度高、危害程度大的特点,选取能全面反映矿山地质背景、矿山地质环境问题和矿业开采活动状况的17个多要素因子做为评价对象,比较合理。2根据综合评估分区结果,河南省豫西地区采矿活动对矿山地质环境的影响比较严重,今后应作为矿山环境恢复治理的重点。3受调查方法、技术手段等因素的影响,部分矿山环境问题的统计数据存在少报、误报和瞒报等现象,且部分评价因子目前尚无法用具体的数据表示,单纯的采用定量或定性方法进行评价分区,结果将可能出现较大偏差,故宜采用定量和定性相结合的方法进行评价分区,使评价结果更加合理。图1河南省矿山环境地质问题综合评价分区图FIG1COMPREHENSIVEEVALUATIONANDPARTITIONOFGEO2ENVIRONMENTALPROBLEMSINMINESINHENAN大。按地域差别和矿山环境地质问题的主要种类,该区可分为13个亚区。2矿山环境地质一般区该区面积46909KM2。区内多为小型矿山,采矿活动相对较强烈,矿山环境地质问题种类也比较多,发育程度相对较低,已经造成的危害和潜在的威胁均稍低。按地域差别和矿山环境地质问题的主要种类,该区可分为9个亚区。3矿山环境地质较好区该区面积约1016104KM2。区内分布有少量的小型矿山企业,这些企业主要分布于豫中、豫东平原区,主要开采粘土、河道挖沙,局部区域开采建筑石材。矿山环境地质问题主要表现为占有和破坏耕地、破坏河参考文献1赵承勇,黄景春,魏玉虎,等河南省矿山地质环境调查与评估报告R院,2003郑州河南省地质环