矿山地质

矿区岩层为上元古界寒武系的火山沉积岩、下石炭统的沉积岩，并有加里东期、海西期的岩浆岩，第四系的松散沉积物广有分布，地层为单斜构造。（1）地层寒武系岩体占矿区地层的1/3，次为花岗岩、大理石化灰岩，少量为云母片岩和砂砾岩。根据矿区地质剖面从老至新概述如下：1）寒武系。总计厚247m，广泛分布，根据不同岩性简述为：①浅绿色角岩，厚70m；②黑绿色云母、金云母岩，厚109m；③破碎糜棱岩带，厚5m；④结晶灰岩、薄层状白云石化灰岩，厚8.5m；⑤黑绿色云母、黑云母金云母片岩，厚4m；⑥深灰色中厚层状白云石化灰岩，厚23m；⑦浅灰色角岩，厚21.5m；⑧破碎糜棱带，厚6m。2）下石炭统。厚1200m，砾岩、粉砂岩、砂岩主要分布于矿区的东南，基岩图的东北，不整合于寒武系之上。3）第四系。以松散沉积物形式分布在矿区的山坡、山峪、丘陵地带，可分为下列两层：洪积层，遍布全矿区，厚6～10m；坡积层，主要分布在山顶、山坡上，厚2～30m。（2）构造矿区位于大型背斜的南部。矿区东南有200～300m宽的构造断裂带，沿200～500方向延伸；矿区东部有4条较大断层，断层在中、西矿体处有转折呈南北方向延伸；矿区北部断层沿40°～45°方向延伸，长1000余m；矿区西部断层走向70°，倾角750；矿区中部有2条断层，一条走向为100，倾角600，另一条走向350°。矿区内尚有次一级的小型断层，其产状如下：①北东向断层：走向55°～75°，倾角80°～90°；②南东向断层：走向140°～1750，倾角80°～90°；③南西向断层：走向200°～2500，倾角45°～60°。（3）岩浆岩矿区内出露的岩浆岩主要为花岗岩，沿北东方向形成4个岩体：闪长岩体、花岗岩体、基性花岗岩体、花岗岩体。矿区主要有下列类型的变质作用：①区域变质；②热力变质；③热液变质。其中矽卡岩化、角岩化、大理岩化、矿化等作用，形成了铁与岩石的混合体。这些岩石由角闪石、方柱石、绿泥石、蛇纹石、黑云母、金云母、辉石、钠长石、石英、绢云母、绿帘石、磁铁矿、长石、石棉等矿物组成，厚度从几十厘米到几米不等。（4）矿床地质特征图木尔套力盖铁矿床共有7个矿体组成，其中东、中、西矿体规模较大，平行矿体较小，4、5、6号矿体微小。1）东矿体。位于矿区东北角，大部分出露地表，走向NE-SW25°～40°、倾角44°～48°。矿体形状呈扁豆体状，走向长245m，矿体厚度在6m 至65m 之间变化，矿体东北厚1～3.5m，并有夹层；矿体西南厚6.5m，中间厚53m。从剖面图看，随着深度的增加，矿体厚度变薄，并分叉成为2～3个小矿体。矿石主要呈块状构造和浸染状构造。矿石成分简单，主要为磁铁富矿，浅部为低硫矿石或氧化矿石，氧化带深度在26～30m 之间。矿石化学成分见表8.1。表8.1 图木尔套力盖东矿体矿石化学成分表2）中矿体。位于矿区中部，出露地表，由南、北2个扁豆状矿体组成，在矿体东部两个扁豆体相连，总走向为NE70°～75°，倾向SE，倾角62°67°。矿体一般厚度为33～40m，矿体中心部位厚55m，平均厚30～35m，矿体端部为20～22m。矿石构造简单，主要是块状构造矿石，少量浸染状矿石，有时可见贫矿和夹石。矿体的化学成分见表8.2。表8.2 图木尔套力盖中矿体矿石化学成分表3）西矿体。位于矿区西部，是中矿体在其西部的延续，地表覆盖为第四系的松散沉积物，地表没有露头。矿体产于大理岩层之下，厚约30～50m，在东西两侧有角岩。矿体长约400m，由I、Ⅱ两个平行矿体组成。矿体走向近东西，倾向南东，倾角55°～60°。矿体中心部分厚41m，矿体沿倾斜方向厚度变化大且不均匀，如850m 水平上其矿体厚度达100m，在750m 水平上矿体厚度仅有15～50m。西矿体的矿石构造主要是块状矿石，贫矿石少见，没有氧化矿石。西矿体矿石化学成分见表8.3。4）平行矿体。位于中矿体以南100～150m 处，走向NE50°，倾向南东，倾角56°，矿体厚度6.5～12.6m,TFe含量59%～64.9%。5）4号矿体。位于西矿体西南250～300m处，走向SE40°～50°。表8.3 图木尔套力盖西矿体化学成分表6）5号矿体。位于4号矿体西500～600m，矿体走向600～700，厚度15m。7）6号矿体。位于西矿体西南的1050.06m 标高的山头上，矿体长10～15m，厚6～8m，与4号、5号矿体平行。（5）矿石质量图木尔套力盖铁矿在勘探中把矿石分为3种类型：①贫矿石（含硫矿石）；②高炉矿石；③平炉矿石。各种矿石类型工业指标与矿石品位见表8.4，表8.5。通过化学分析证明该矿区所产矿石多为富铁矿。表8.4 各类矿石工业指标与矿石品位表8.5 技术样品分析结果表

矿山地质环境保护规定是未取得采矿许可证擅自采矿的，擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值的矿区范围采矿的，擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种的，责令停止开采、赔偿损失，没收采出的矿产品和违法所得，可以并处罚款。国内因采矿活动造成采空塌陷、地下水疏干、地质地貌景观破坏等问题，已严重危害矿区人民正常的生产生活，制约了当地经济社会的可持续发展。据统计，全国113108座矿山中，采空区面积约为134.9万公顷，占矿区面积的26%；采矿活动占用或破坏的土地面积238.3万公顷，占矿区面积的47%；采矿引发的矿山次生地质灾害累计12366起，造成直接经济损失166.3亿元，人员伤亡约4250人，面临的地质环境形势十分严峻。按照相关法律法规的规定违反矿产资源法的规定，未取得采矿许可证擅自采矿，擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值的矿区和他人矿区范围采矿，或者擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种，情节严重的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金，情节特别严重的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金。违反矿产资源法的规定，采取破坏性的开采方法开采矿产资源，造成矿产资源严重破坏的，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处罚金。未取得采矿许可证擅自采矿的，擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值的矿区和他人矿区范围采矿的，擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种，经责令停止开采后拒不停止开采，造成矿产资源破坏的行为，属于非法采矿罪。综上所述:关于矿山地质环境保护规定的问题，建议大家仔细看下中华人民共和国矿产资源法并可以询问本地政策，采矿规范，一定要遵守国家法律法规。（法律依据：）《中华人民共和国矿产资源法》第三十九条违反本法规定，未取得采矿许可证擅自采矿的，擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值的矿区范围采矿的，擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种的，责令停止开采、赔偿损失，没收采出的矿产品和违法所得，可以并处罚款；拒不停止开采，造成矿产资源破坏的，依照刑法有关规定对直接责任人员追究刑事责任。单位和个人进入他人依法设立的国有矿山企业和其他矿山企业矿区范围内采矿的，依照前款规定处罚。第四十条超越批准的矿区范围采矿的，责令退回本矿区范围内开采、赔偿损失，没收越界开采的矿产品和违法所得，可以并处罚款；拒不退回本矿区范围内开采，造成矿产资源破坏的，吊销采矿许可证，依照刑法有关规定对直接责任人员追究刑事责任。《中华人民共和国刑法》第三百四十三条违反矿产资源法的规定，未取得采矿许可证擅自采矿，擅自进入国家规划矿区、对国民经济具有重要价值的矿区和他人矿区范围采矿，或者擅自开采国家规定实行保护性开采的特定矿种，情节严重的，处三年以下有期徒刑、拘役或者管制，并处或者单处罚金；情节特别严重的，处三年以上七年以下有期徒刑，并处罚金。违反矿产资源法的规定，采取破坏性的开采方法开采矿产资源，造成矿产资源严重破坏的，处五年以下有期徒刑或者拘役，并处罚金。

第一章　总 则第一条　为保护矿山地质环境，减少矿产资源勘查开采活动造成的矿山地质环境破坏，保护人民生命和财产安全，促进矿产资源的合理开发利用和经济社会、资源环境的协调发展，根据《中华人民共和国矿产资源法》和《地质灾害防治条例》，制定本规定。第二条　因矿产资源勘查开采等活动造成矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡，含水层破坏，地形地貌景观破坏等的预防和治理恢复，适用本规定。　　开采矿产资源涉及土地复垦的，依照国家有关土地复垦的法律法规执行。第三条　矿山地质环境保护，坚持预防为主、防治结合，谁开发谁保护、谁破坏谁治理、谁投资谁受益的原则。第四条　国土资源部负责全国矿山地质环境的保护工作。　　县级以上地方国土资源行政主管部门负责本行政区的矿山地质环境保护工作。第五条　国家鼓励开展矿山地质环境保护科学技术研究，普及相关科学技术知识，推广先进技术和方法，制定有关技术标准，提高矿山地质环境保护的科学技术水平。第六条　国家鼓励企业、社会团体或者个人投资，对已关闭或者废弃矿山的地质环境进行治理恢复。第七条　任何单位和个人对破坏矿山地质环境的违法行为都有权进行检举和控告。第二章　规 划第八条　国土资源部负责全国矿山地质环境的调查评价工作。　　省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门负责本行政区域内的矿山地质环境调查评价工作。　　市、县国土资源行政主管部门根据本地区的实际情况，开展本行政区域的矿山地质环境调查评价工作。第九条　国土资源部依据全国矿山地质环境调查评价结果，编制全国矿山地质环境保护规划。　　省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门依据全国矿山地质环境保护规划，结合本行政区域的矿山地质环境调查评价结果，编制省、自治区、直辖市的矿山地质环境保护规划，报省、自治区、直辖市人民政府批准实施。　　市、县级矿山地质环境保护规划的编制和审批，由省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门规定。第十条　矿山地质环境保护规划应当包括下列内容：　　（一）矿山地质环境现状和发展趋势；　　（二）矿山地质环境保护的指导思想、原则和目标；　　（三）矿山地质环境保护的主要任务；　　（四）矿山地质环境保护的重点工程；　　（五）规划实施保障措施。第十一条　矿山地质环境保护规划应当符合矿产资源规划，并与土地利用总体规划、地质灾害防治规划等相协调。第三章　治理恢复第十二条　采矿权申请人申请办理采矿许可证时，应当编制矿山地质环境保护与治理恢复方案，报有批准权的国土资源行政主管部门批准。　　矿山地质环境保护与治理恢复方案应当包括下列内容：　　（一）矿山基本情况；　　（二）矿山地质环境现状；　　（三）矿山开采可能造成地质环境影响的分析评估（含地质灾害危险性评估）；　　（四）矿山地质环境保护与治理恢复措施；　　（五）矿山地质环境监测方案；　　（六）矿山地质环境保护与治理恢复工程经费概算；　　（七）缴存矿山地质环境保护与治理恢复保证金承诺书。　　依照前款规定已编制矿山地质环境保护与治理恢复方案的，不再单独进行地质灾害危险性评估。第十三条　采矿权申请人未编制矿山地质环境保护与治理恢复方案，或者编制的矿山地质环境保护与治理恢复方案不符合要求的，有批准权的国土资源行政主管部门应当告知申请人补正；逾期不补正的，不予受理其采矿权申请。第十四条　采矿权人扩大开采规模、变更矿区范围或者开采方式的，应当重新编制矿山地质环境保护与治理恢复方案，并报原批准机关批准。第十五条　采矿权人应当严格执行经批准的矿山地质环境保护与治理恢复方案。　　矿山地质环境保护与治理恢复工程的设计和施工，应当与矿产资源开采活动同步进行。第十六条　开采矿产资源造成矿山地质环境破坏的，由采矿权人负责治理恢复，治理恢复费用列入生产成本。　　矿山地质环境治理恢复责任人灭失的，由矿山所在地的市、县国土资源行政主管部门，使用经市、县人民政府批准设立的政府专项资金进行治理恢复。　　国土资源部，省、自治区、直辖市国土资源行政主管部门依据矿山地质环境保护规划，按照矿山地质环境治理工程项目管理制度的要求，对市、县国土资源行政主管部门给予资金补助。

根据前面的评价方法，结合湖南省矿山地质环境问题状况，将矿产资源开发诱发的矿区资源毁损、地质灾害和环境污染等矿山环境地质问题的3个主要类型（要素）作为一个整体，来考虑评价矿业开发对地质环境的负面影响。依据矿山地质环境质量量化指标类型不同，通过引用、适当调整、选择基准值、确定等级、不同量纲指标的无量纲化等方法思路，建立包含几乎所有矿山的环境地质问题的指标量化评价模型。下面分别针对不同评价方法的适用范围进行实例分析：一、单个矿山的矿山地质环境质量综合评价下面以平江万古金矿的质量评价为例，对整个评价过程进行解析。（一）确定待评价的矿山平江县万古金矿位于平江县三阳乡万古村境内，北距平江县城约8km，地理坐标为：东经113°34′06″～113°35′09″，北纬28°37′41″～28°38′16″。矿区内有县级公路通过，由矿区往北约4km与106国道相连，至平江县城约12km，交通比较方便（图5-3）。图5-3 万古金矿交通位置图矿区位于汨罗江中游南侧，属剥蚀构造丘陵谷地地貌，区内总体西高东低、北高南低，最高海拔标高为185.5m，最低海拔标高为99.5m，相对高差为86m。矿山位于丘岗区内，丘岗以北西西—南东东方向延伸为主，坡度为10°～30°，冲沟比较发育，纵坡降一般为8°～10°，冲沟方向一般为南东或向南。谷地位于矿山南边清水河段，河岸两侧为一级阶地，高出河床约2m左右。丘岗为冷家溪群坪源组板岩、砂质板岩分布区，森林茂密，植被覆盖率高。区内属大陆性亚热带季风湿润气候，温暖多雨，四季分明。矿山区内无大的地表水体，仅南边有1条清水河（雨季最大流量为6m3/s，枯季流量为32.5L/s，平水期流量为150L/s），清水河流入矿山东面（水平距离约700m）的江东水库，江东水库库容量约243万m3。矿山西侧约1100m处有白荆水库，库容量约28万m3，位于清水河上游。水库及清水河均为农田灌溉主要水源，也是村民生活用水水源之一。饮水主要为板岩中风化裂隙潜水。（二）矿山地质环境条件1）万古金矿矿山属剥蚀丘陵谷地地貌，矿山位于丘岗处，丘岗大体呈北西南东延伸，最高海拔185.5m，最低海拔99.5m；最大相对高差约86m，一般高差20～40m，山坡坡度一般为10°～30°，地形条件简单；2）区内地表水不发育，南边区外有清水河流过，属常年性水流，一般水量较小，对矿床充水有较小影响；3）区内地层以浅变质砂质板岩、板岩为主，矿脉围岩浅部风化裂隙发育，地质构造以北西向断裂构造破碎带为主，构造破碎带及风化裂隙带对矿床充水有一定影响；4）区内民采老窿较多，开采浅，规模小，无重复采动，区内采空塌陷现象不严重，矿体顶、底板工程地质条件中等；5）由于民采，开采浅，规模小，区内废石尾砂堆集高度小，渣堆较稳定，神冲及剪刀冲有尾砂库污水污染；6）由于矿山浅部民采，诱发小型崩塌体2个。综上所述，矿山地质环境条件属中等复杂类型。（三）各参数的赋值采用要素指标加权分值综合评价法对平江万古金矿的矿山地质环境质量进行评价。按照前面描述的，仍选取资源毁损、地质灾害和环境污染三要素和土地压占与破坏、水资源破坏、崩塌滑坡泥石流、地面塌陷地裂缝、固体废弃物、水污染和土壤污染等八项指标进行评价。根据万古金矿的矿山地质环境实际情况，可对其进行如下赋值（表5-11）。表5-11 平江万古金矿赋值情况表根据前面关于要素指标加权分值综合评价方法，在求出各评价指标和要素的综合权之后，利用公式（5-3）和（5-4）即可分层次计算出各矿评价要素指标加权分值，分值从小到大排序，分值越大说明其地质环境质量越差。再由表5-2所示指标加权评定分值划分地质环境质量等级的标准，即可定出矿山在用不同权值情况下指标加权平均分值的等级（表5-12）。表5-12 平江万古金矿山地质环境质量指标加权综合评定结果（四）模型应用首先根据本矿山的实际情况，确定出3个要素中7项指标的评定等级（分值）Fi；然后根据前述公式（5-1、5-2、5-3、5-4、5-5）计算出Wsj、Wzj、W0j值；再求出指标加权分值、要素分值、要素加权分值Fj；最后由平均分值可以得出该矿地质环境质量等级。在表5-12中，由综合评定结果可知：该矿地质环境质量指标加权评定平均分值为0.422，查表5-2可得，该矿的地质环境质量属于较好（Ⅰ级）。二、多个矿山的矿山地质环境质量综合评价下面以一个区域内任意六个矿的质量评价为例，对整个评价过程进行解析。在对某一地区内的多个矿山地质环境质量进行评价时，由 ， 得出评价指标熵Hj及其熵权Wj之后，当知道被评价对象某指标取值rij（i=1，2，…，m）占全部被评价对象某指标取值之和 的比重时，则可视为该指标某一可能结果对应的概率值（5-6式）：湖南省矿山地质环境保护研究评价对象指标熵熵权加权综合评价值Aj可按5-7式计算：湖南省矿山地质环境保护研究用上述方法求出指标熵加权综合评价值Aj及其倍比αi后即可对各被评价对象做出定量评价排序和分析。使用熵熵权加权综合评价法对某地区的六个矿山地质环境质量进行综合评价，可以得到如下结果（表5-13）。三、不同区域的矿山地质环境质量评价对比下面以不同区域内任意六个矿的质量评价为例，对不同区域的矿山地质环境质量进行对比分析。（一）选取评价对象首先根据对矿山环境地质问题的实地调研资料和数据，选取要进行评价的对象；然后，以前述矿区地质环境质量评价体系和指标等级确定方法，确定各矿山地质环境质量评价指标的等级和相应的分值；在此基础上，对所选取的矿山地质环境质量进行比较。（二）灰局势评价的具体步骤1.步骤一：确定事件、对象、局势、指标1）事件：评价矿山地质环境质量为事件a。2）对象：指评价矿区不同矿山。“对象1”（记为b1），评价一矿；“对象2”（记为b2），评价二矿；“对象3”（记为b3），评价三矿；“对象4”（记为b4），评价四矿；“对象5”（记为b5），评价五矿；“对象6”（记为b6），评价六矿。3）局势：si=（a，bi）=（评价矿山地质环境质量，评价i矿）。s1=（a，b1）=（评价矿山地质环境质量，评价一矿）。s2=（a，b2）=（评价矿山地质环境质量，评价二矿）。s3=（a，b3）=（评价矿山地质环境质量，评价三矿）。s4=（a，b4）=（评价矿山地质环境质量，评价四矿）。s5=（a，b5）=（评价矿山地质环境质量，评价五矿）。s6=（a，b6）=（评价矿山地质环境质量，评价六矿）。表5-13 六个矿山评价指标熵熵权加权综合评价矿山地质环境质量等级续表注：①k=1/lnn=1/ln6=0.558；②标准化分值 （ ，所要标准化的某矿某评价指标等级分值）；③熵权加权综合评价值最低的是三矿（0.034），设为1.00，其余矿的熵权加权综合评价值与0.034之比值为倍比ai。4）指标：指标1，土地压占与破坏；指标2，水资源破坏；指标3，崩塌滑坡泥石流；指标4，地面塌陷地裂缝；指标5，固体废弃物；指标6，水污染；指标7，土壤污染。2.步骤二：给出矿山地质环境质量的指标样本上述7个评价指标分别用x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7表示（表5-14）。表5-14 矿山地质环境质量灰局势评价指标分值表3.步骤三：确定指标极性作效果测度变换（数值计算以指标1为例）指标1，土地压占与破坏分值为极大值指标，即数值大者地质环境质量差，为我们拟优先防治对象。1）上限效果测度算式：湖南省矿山地质环境保护研究2）各矿指标1质量分值标本：湖南省矿山地质环境保护研究3） ：湖南省矿山地质环境保护研究4）各矿指标1质量测度计算：湖南省矿山地质环境保护研究湖南省矿山地质环境保护研究同理，我们得出各矿指标2、指标3、指标4、指标5、指标6、指标7、指标8的质量测度值：湖南省矿山地质环境保护研究由以上算式可得出指标2～8的质量测度计算值（表5-15）。表5-15 矿山地质环境质量灰局势评价指标质量测度计算表4.步骤四：建立统一测度空间计算各矿矿山地质环境质量si的统一测度。以i=1，si=(a，b1)为例。（1）效果测度湖南省矿山地质环境保护研究（2）统一测度湖南省矿山地质环境保护研究同理，可得i=2，3，…，6的统一测度 （表5-15）。5.步骤五：找出地质环境质量差和较差的矿山1）矿山地质环境质量统一测度空间r：湖南省矿山地质环境保护研究2）矿山地质环境质量由好到差排序：R中的统一测度 值越大的矿山地质环境质量越差，各矿山的地质环境质量由好到差的排序如下（表5-2）：五矿～二矿、三矿、四矿～六矿～一矿。（三）不同分区之间矿山地质环境质量评价对比由上所述方法可知：对不同分区之间的矿山地质环境进行质量评价时，只要计算出分区内所选取样本（要求：数量相同、矿产类型相同、所选矿山具有代表性）的矿山地质环境质量统一测度空间r，如A区的6个煤矿山：湖南省矿山地质环境保护研究则统一测度值之和为0.781+0.688+0.688+0.688+0.656+0.719=4.22。同理，如果求得B区的6个煤矿山的统一测度值之和为：0.923+0.803+0.798+0.786+0.722+0.733=4.765。由4.765大于4.22可以得到结论：A区煤矿山地质环境质量较好；B区煤矿山地质环境质量较差。即：统一测度值之和越大的分区，其矿山地质环境质量越差。从上述矿山地质环境质量灰局势评价过程可见，灰局势评价并没有引入“权值”，因为“权值”的确定是比较烦琐的；并且，一般常见的主观赋权法所得到的权值还会出现因人而异的不同，而权值又会使指标加权评价法所得到的结果具有一定的不确定性。因此，当只要比较不同区域的矿山地质环境质量相对“好”与“差”时，可以直接应用灰局势评价方法，可以避免因人而异的不确定性，从而得出矿山地质环境质量由“好”到“差”的相对客观排序。

——以小秦岭矿区为例邢永强1　郑钊2　宋锋1　薛良伟1　王卫1（1.河南省国土资源科学研究院，郑州 450016；2.天津大学建筑工程学院，天津 300072）《信阳师范学院学报》（自然科学版），文章编号：1003-0972-(2008)-02-0240-03摘要 应用多级模糊识别模型进行矿山地质环境评价，克服最大隶属度原则所不适用的地方，而且以相对隶属度、隶属函数为基础，使隶属度、隶属函数的计算更加容易。建立了矿山地质环境评价模型，并应用于小秦岭矿区地质环境质量综合评价中，评价结果显示，该方法对矿山地质环境评价可行、可靠。关键词多级模糊识别模型 地质环境评价 小秦岭矿山地质环境评价的数学方法有多种，如地理信息系统（GIS）、BP人工神经网络、灰色系统理论、模糊数学方法等都是较为常用的评价方法，这些方法各有其优缺点（田婧等，2007）。矿山地质环境质量评价是解决评价对象的多指标模式识别和排序问题，模糊数学理论中的最大隶属度原则在此问题中得到了广泛的应用。然而，最大隶属度原则有时忽略某些信息，导致结果失真。陈守煜（1998）提出的多级模糊识别模型以相对级别特征值作为判断或识别的依据，克服了最大隶属度原则所不适用的地方，使隶属度、隶属函数的计算更容易。因此，笔者采用多级模糊识别模型来评价某典型矿山的地质环境状况。1 模糊识别模型介绍1.1 指标相对隶属度公式设某样本需要对模糊子集A进行识别，样本m个指标组成的特征向量为X=(x1x2…xixm)T，其中：xi为样本指标i 的特征值，i=1，2，…，m。如样本依据m个指标c个级别的已知指标标准特征值进行识别，则有指标标准特征值矩阵：环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践式中：yih为指标i级别h的标准特征值，h=1，2，…，c，i=1，2，…，m。通常将从1级至c级指标标准特征值减小称为指标递减型；从1级至c级指标标准特征值增加称为指标递增型，则递减型指标对A的相对隶属度（隶属函数）为环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践h级指标标准特征值对A的相对隶属度为环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践递增型指标对A的相对隶属度（隶属函数）为环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践h级指标标准特征值对A的相对隶属度为环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践1.2 模糊识别模型的建立通过隶属度分别把指标与指标标准特征值矩阵变换为A的指标与指标标准特征值的相对隶属度矩阵：R=(r1r2… rm)T=(ri)环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践设样本A的各个级别相对隶属度矩阵为U=(u1u2…uc)T=(uh)式中：uh为样本对A的级别h相对隶属度，h=1，2，…，c。由样本在级别区间[a，b]范围内，故矩阵U应满足规一化约束条件： uh=1，同时应有uh=0，且h＜a或h＞b。为了求解样本对模糊概念A的级别h的最优相对隶属度，建立目标函数：环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践求解环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践求得模糊识别模型为环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践1.3 相对级别特征值的求解设级别变量h以对应的相对隶属度为权重，其总和H(u)= uh·h，称为相对级别特征值或相对状态特征值。相对级别特征值H(u)是一个描述状态或级别的无量纲数，且1≤H(u)≤c，相对级别特征值由于利用了全部相对隶属度信息，其判断结论比最大隶属度原则更符合实际情况。据此，可应用相对级别特征值H(u)反馈得到相应的级别，对样本作出归属何种级别的判定。2 应用实例2.1 研究区概况小秦岭矿区位于河南省西部灵宝市境内的豫、陕、晋三省交界处，矿业经济发展很快，矿区内有国家和地方黄金企业数十家，矿山坑口数千个，矿业已成为灵宝市的支柱产业。然而，由于当地矿业资源的管理、开发体制不健全，小秦岭矿区矿业资源又作为淘金者的首选目标，该地区在淘金者的乱采滥挖下，不可再生的矿业资源和矿区地质环境遭到了严重的破坏。此外，人为的破坏还给该地区带来了崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。因此，运用适当的方法对小秦岭矿区地质环境进行综合评价，对以后矿山恢复治理工作有重要的指导意义。2.2 评价单元划分结合对小秦岭矿区的实地调研结果，并遵照客观、公正、科学地反映矿区地质环境区域差异的原则，将评价区划分了87个评价单元。采用先定性分析矿区的主要地质环境问题，并综合考虑地形地貌特征、水系发育特征、人类活动强度等因素，对矿区内问题比较突出地区划定评价单元网格；对于其余地区，则按照3km×3km的正方形网格来划分评价单元，在单元划分的同时还注意与行政界域、水系界域的相互包容以及对边缘单元、小单元的适当合并。此外，在遵循地质环境客观特征的基础上，还考虑到兼顾局部特殊要求的情况，如在豫陕两省交界的地区则按照行政分区边界来划定。划分结果如下：单元dx1和dx2为大西峪区间；w1～w4为文峪区间；单元z1～z3为枣香峪区间；单元dh1～dh3为大湖峪区间；单元zy为藏马峪和阎家峪区间；单元f为夫夫峪区间；单元g为观音峪区间；单元j为荆山峪区间；单元i1～i10为苍珠峪、白花峪、枪马峪、杨砦峪、朱家峪相应的区间；单元1～61是按照正方形网格与各类界域边界交汇并进行适当合并或裁减的评价单元。2.3 矿区地质环境质量评价指标分级在综合比较成天翔等（2007）、徐友宁等（2003）、蔡斌等（2006）关于选取评价指标研究成果的基础上，从小秦岭矿区地质环境现状条件出发，综合考虑研究区自然条件、人类活动影响、资料收集情况等因素，选择了地表坡度、岩土体抗侵蚀性、植被覆盖率、年降水量、地质灾害、水土流失、地表水污染、人类工程活动强度、矿渣堆积量9个评价指标。对于选取的评价指标，按照地质环境质量“优”、“良”、“中”、“差”、“极差”划分为5个级别，各级别相应指标的标准值如表1所示。表1 小秦岭矿区地质环境评价指标分级标准　Table1 Index classification standard of geology environmental in Xiaoqinling field2.4 确定权重系数目前系数确定的方法很多，大致可分为德尔菲、层次分析等主观赋权法和主成分分析、因子分析等客观赋权法，运用主观赋权法掺杂了决策者的主观随意性，而运用客观赋权法却缺乏决策者的意愿，故本次研究采用主观赋权与客观赋权相结合的方法，先由主成分—因子分析赋权法计算出一组初始权重，再带入评价模型进行计算，如果计算结果合理则直接采用该指标权重，如果计算结果差别较大，则在初始权重的基础上再进行适当微调，最终求出一组合理的权重系数，如表2所示。表2 评价指标的权重系数　Table2 Weighing coefficient of evaluation index2.5 小秦岭矿区地质环境评价结果及分析用VB语言编制相应的计算程序、开发评价模型，结合各单元评价指标的量值和小秦岭矿区实地调研情况，给定地质环境质量评价的最终结果，见表3和图1。表3 小秦岭矿区地质环境质量评价结果　Table3 Evaluative result of geologic environmental quality in Xiaoqinling field图1 小秦岭矿区地质环境质量评价效果图将该评价结果与已知物元分析法评价结果相比较，仅有39号、55号、58号、dx2号、i5号、dh3号单元评价结果有偏差，且偏差在允许范围内。3 结论多级模糊识别模型分析较物元分析、模糊理论分析等方法计算简便，又克服了最大隶属度原则所不适用的地方。该方法用于矿山地质环境评价，对属于相同级别的检测单元间的差别亦可分区，可以直接看出各单元环境质量的优劣程度，从而为环境治理工作提供更直接的信息。实践证明，用该方法对矿山地质环境进行评价可行、可靠。参考文献蔡斌，胡卸文.2006.模糊综合评判在绵阳市环境地质风险性分区评价中的应用.水文地质工程地质，（2）：67～74.陈守煜.1998.工程模糊集理论与应用.北京：国防工业出版社.成天翔，张骏，杜东菊.2007.天水地区断裂活动性与地质灾害的相关性研究.工程地质学报，15（1）：33～37.田婧，韩秀丽.2007.工程地质环境评价方法.河北理工大学大学学报，29（1）：125～128.徐友宁，袁汉春，何芳，陈社斌，张江华.2003.矿山环境地质问题综合评价指标体系.地质通报，22（10）：829～832.Research of Multi-Classification Fuzzy Pattern Recognition Model in Mine Geological Quality Evaluation—The Case of the Mine in Xiaoqinling FieldXing Yong-qiang1，Zheng Zhao2，Song Feng1，Xue Liang-wei1，Wang Wei1（1.Henan Land and Resources Research Institute，Zhengzhou 450016；2.College of Civil Engineering，Tianjin University，Tianjin 300072）Abstract：Based on the relative membership degree and function，the model of multi-classification fuzzy pattern recognition is applied in assessment of mine geo-environment quality，which counteracts the defects of maximum membership degree law and makes it easier to calculate the relative membership degree and function.The paper has established assessment model of geo-environment quality and uses it to assess the mine geo-environment quality of Xiaoqinling field.The result indicates that the method is feasible and reliable.Key words：multi-classification fuzzy pattern recognition model；geological environment evaluation；Xiaoqinling field

矿山地质工程研究的主要任务是对矿山建设中将要遇到的地质工程问题和工程地质条件进行预报，这项工作是非常重要的。这项工作做好了，不仅可为国家节省大量资金，且可加快矿山建设速度。矿山建设中经常遇到的地质工程问题有：①露天矿边坡稳定性问题；②井巷及采场围岩稳定性问题。控制上列地质工程问题的关键性工程地质条件有四项：①软弱、破碎岩体及软弱夹层；②软弱结构面，包括断层带、层间错动带及贯通较长的大节理；③地下水；④地应力。这四项工程地质条件是控制上列矿山地质工程问题的关键，在矿山地质工程研究中必须查明。地质因素是有规律的，工程地质条件是可以查清和作出预报的，我国矿山建设中有许多成功的实例，淮南煤矿成功地强行通过潘集三井下部含水层便是一例，潘集矿区位于淮河中游，冲积层厚139～463m，含有孔隙水，属于水下采煤，涌水、突水是该矿基建中遇到的大问题。调查报告提出可能遇到17个含水层，需做5次注浆处理，需耗费工期9个月，投资246.28万元。淮南指挥部地质测量处在施工过程中不断总结经验，找出地质规律，修正原地质勘察资料，在施工过程中不断作出预报，保证顺利地完成了建井任务。他们对矿井出水点进行了统计分析，发现该地区基岩裂隙水主要从NWW及NNE组裂隙及断裂中涌出。前者为淋水，水量不大，时间长；后者为突水方式出现，出水集中，而时间短。基岩裂隙水主要通道是区域性活动断裂，裂隙水具有垂直分带规律，它与岩层中的砂岩密切有关。测量结果分析表明，裂隙水的补给源是有限的。因为该地区煤系地层均上覆有较厚的新生界松散盖层。其中有较厚的粘土层分布，特别是底部有一层较厚的粘土层将上层水隔开，下部煤系中断裂不发育，且有粘土层分隔，水力联系差，突水条件极小，且在其附近的潘集一主井在323m处发生突水，开始时漏水量为151m3/h，突水点集中在井筒9m段内。第二天减为99m3/h，三五天减为74t，64t，48t。停工17d就复工了。据此判断，三井不会产生严重突水，故决定不进行注浆止水，而做好准备采取强行通过。结果表明，施工工程地质预报是正确的，共节约注浆费326.49万元，提前工期两个月，超进尺一倍，三个井筒原计划进尺450m，而年末实际进尺为922.8m。兖州煤田兴隆庄东翼皮带大巷穿过巨王林断层的地质预报是又一个成功的实例。兴隆庄矿精查报告划定的巨王林断层是影响井田设计开拓的主要断层之一，同时是东翼皮带大巷施工的一大障碍。原精查报告指出，该断层落差为25～110m，断层附近岩石中裂隙发育，破碎带较宽，导水性强，施工时将面临断层突水和顶板难于支护等困难。第一工程处地质组对精查报告重新进行了分析，发现原勘察中对巨王林断层仅有一个钻孔控制，而对皮带大巷将穿过的地方断层落差未予确定。他们根据断层性质、断层面向深部延展时断距变化规律及施工中获得的资料分析，提出：巨王林断层为一扭性断层，落差较小，应在1～17m之间，具有尖灭的可能性。岩层不会太破碎，且导水性不会好。皮带大巷遇到断层时，预计断层两盘以塑性泥质岩、粘土岩为主，断层泥充填应较密实，亦预示导水性差，阻水可能性大。鉴于上述对断层导水性和临近含水层的分析认识，预计皮带大巷遇到断层时可能出现的最大涌水量为80m3/h，或者不出现涌水，不必停工注浆处理。在施工过程中施工人员取消了原施工组织设计中的注浆堵水措施，采取强行通过的方法通过。掘进实际情况表明，这一预报是正确的。结果井筒施工提前10个月左右完成，为国家节约投资240余万元。上面两个实例表明，工程地质工作在适量的勘察工作量配合下，充分利用地质原理，完全可以作出正确的地质预报。关键在于矿山工程地质工作者不仅要掌握一般的地质原理，而且还要掌握与矿体埋藏条件有关的地质规律，特别是小构造及小小构造，断层、节理、蚀变带等规律，这样才能主动地去查明具体矿山工程地质条件，预报矿山建设及施工过程中可能出现的地质工程问题。

矿山地质工程研究的主要任务是对矿山建设中将要遇到的地质工程问题和工程地质条件进行预报，这项工作是非常重要的。这项工作做好了，不仅可为国家节省大量资金，且可加快矿山建设速度。矿山建设中经常遇到的地质工程问题有：①露天矿边坡稳定性问题；②井巷及采场围岩稳定性问题。控制上列地质工程问题的关键性工程地质条件有四项：①软弱、破碎岩体及软弱夹层；②软弱结构面，包括断层带、层间错动带及贯通较长的大节理；③地下水；④地应力。这四项工程地质条件是控制上列矿山地质工程问题的关键，在矿山地质工程研究中必须查明。地质因素是有规律的，工程地质条件是可以查清和作出预报的，我国矿山建设中有许多成功的实例，淮南煤矿成功地强行通过潘集三井下部含水层便是一例，潘集矿区位于淮河中游，冲积层厚139～463m，含有孔隙水，属于水下采煤，涌水、突水是该矿基建中遇到的大问题。调查报告提出可能遇到17个含水层，需做5次注浆处理，需耗费工期9个月，投资246.28万元。淮南指挥部地质测量处在施工过程中不断总结经验，找出地质规律，修正原地质勘察资料，在施工过程中不断作出预报，保证顺利地完成了建井任务。他们对矿井出水点进行了统计分析，发现该地区基岩裂隙水主要从NWW及NNE组裂隙及断裂中涌出。前者为淋水，水量不大，时间长；后者为突水方式出现，出水集中，而时间短。基岩裂隙水主要通道是区域性活动断裂，裂隙水具有垂直分带规律，它与岩层中的砂岩密切有关。测量结果分析表明，裂隙水的补给源是有限的。因为该地区煤系地层均上覆有较厚的新生界松散盖层。其中有较厚的粘土层分布，特别是底部有一层较厚的粘土层将上层水隔开，下部煤系中断裂不发育，且有粘土层分隔，水力联系差，突水条件极小，且在其附近的潘集一主井在323m处发生突水，开始时漏水量为151m3/h，突水点集中在井筒9m段内。第二天减为99m3/h，三五天减为74t，64t，48t。停工17d就复工了。据此判断，三井不会产生严重突水，故决定不进行注浆止水，而做好准备采取强行通过。结果表明，施工工程地质预报是正确的，共节约注浆费326.49万元，提前工期两个月，超进尺一倍，三个井筒原计划进尺450m，而年末实际进尺为922.8m。兖州煤田兴隆庄东翼皮带大巷穿过巨王林断层的地质预报是又一个成功的实例。兴隆庄矿精查报告划定的巨王林断层是影响井田设计开拓的主要断层之一，同时是东翼皮带大巷施工的一大障碍。原精查报告指出，该断层落差为25～110m，断层附近岩石中裂隙发育，破碎带较宽，导水性强，施工时将面临断层突水和顶板难于支护等困难。第一工程处地质组对精查报告重新进行了分析，发现原勘察中对巨王林断层仅有一个钻孔控制，而对皮带大巷将穿过的地方断层落差未予确定。他们根据断层性质、断层面向深部延展时断距变化规律及施工中获得的资料分析，提出：巨王林断层为一扭性断层，落差较小，应在1～17m之间，具有尖灭的可能性。岩层不会太破碎，且导水性不会好。皮带大巷遇到断层时，预计断层两盘以塑性泥质岩、粘土岩为主，断层泥充填应较密实，亦预示导水性差，阻水可能性大。鉴于上述对断层导水性和临近含水层的分析认识，预计皮带大巷遇到断层时可能出现的最大涌水量为80m3/h，或者不出现涌水，不必停工注浆处理。在施工过程中施工人员取消了原施工组织设计中的注浆堵水措施，采取强行通过的方法通过。掘进实际情况表明，这一预报是正确的。结果井筒施工提前10个月左右完成，为国家节约投资240余万元。上面两个实例表明，工程地质工作在适量的勘察工作量配合下，充分利用地质原理，完全可以作出正确的地质预报。关键在于矿山工程地质工作者不仅要掌握一般的地质原理，而且还要掌握与矿体埋藏条件有关的地质规律，特别是小构造及小小构造，断层、节理、蚀变带等规律，这样才能主动地去查明具体矿山工程地质条件，预报矿山建设及施工过程中可能出现的地质工程问题。

不太清楚啊