基于GIS的矿山排土场选址理论探讨

【摘要】： 在可持续发展战略指导下的矿山设计中，排土场的选址设计不仅要使其容量能容纳矿山服务年限内所排弃的全部岩土、工程费用少，而且要与周围的自然环境相协调，因此排土场选址设计除了要考虑工程地质、水文等常规因素外，还应考虑周边的人文自然景观、生态环境等因素，是一个考虑多因素的多目标空间决策问题。同时，应用地理建模的方法进行排土场选址，可提高排土场選址方案决策的科学性和规范性以及决策方案的经济、环境效益，减少决策者主观判断局限性的负面效应，这对合理利用资金、提高排土场建设投资综合效益等具有十分重要的意义。

【关键词】：排土场 选址 GIS

一、背景

地理信息系统简称（GIS），是对地理空间信息进行描述、采集、处理、存储、管理、分析和应用的一门交叉学科。随着计算机技术、信息技术、空间技术、网络技术的发展，广泛应用于测绘、资源管理、城乡规划、灾害监测、交通运输、水利水电、环境保护、国防建设等各个领域，并深入涉及地理信息的社会生产、生活各个方面。地理信息系统具有强大的地学分析功能和辅助决策功能。若紧密结合矿山的空间和资源特征可为矿山规划、设计、生产三大方面带来巨大的帮助【1】。计算机技术在矿业工程的运用研究中，国内外学者都做了大量的工作，国外一些发达国家较早地将技术应用于矿产资源调查、环境监测、土地复垦等方面，纷纷将技术应用于矿区开发、采动损害预测与评价、生态保护等方面指导矿体的合理开采。

二、目标

采矿的设计工作应该采用人机交互的图形设计和操作环境，在设计的过程中结合设计人员的经验和判断，利用计算机的精确性、重复工作的循环性和处理数据的智能性来辅助设计。充分利用地表屑性资料、地标属性资料、气象资料、利用地质地形图资料，切实提高矿山设计工作人员的工作效率【2】，把设计工作人员从繁重，冗余的设计劳动中解放出来。因此，研究目标就是充分利用强大的空间分析功能，将所获取的地质地形图及各种调查资料组建成排土场选址数学模型，通过单因素分析、多因素分析圈出适合做排土场场址的最佳位置。基于空间分析的排土场选址模型是一个决策支持系统，结合专业知识建立一个有详细属性信息的空间数学地理模型，达到使设计思想容易实现，缩短设计时间，减少后期大量的设计变更工作的效果。

三、排土场选址遵循原则

排土场应靠近釆场，尽可能利用荒山、沟谷及贫瘠荒地，以不占或少占农田，就近排土减少运输距离，但是避免在远期开采境界内将来进行二次倒运废石。选择排土场应充分勘察其基底岩层的工程地质和水文地质条件，如果必须在软弱基地上（如表土厚、河滩、水塘、沼泽地、尾矿库等）设置排土场时，必须事先采取适当的工程处理措施，以保证排土场基底的稳定性。对于山坡露天矿，应该充分利用其地形特征，高土高排，低土低排，尽量避免上坡运输，减少运输工的消耗，节约运输成本。排土场不宜设在汇水面积大、沟谷纵坡陆、出口又不易栏截的山谷中，也不宜设在工业厂房和其他构筑物及交通干线的上游方向，以避免发生泥石流和滑坡，危害生命财产、污染环境。排土场的选择应考虑排弃物的综合利用和二次回收的方便，如对于暂不利用的有用矿物或贫矿、氧化矿、优质建筑石材，应该分别堆置保存。排土场应设在居民点的下风地区，以防止粉尘污染居民区。应防止排土场有害物质的流失，污染江河湖泊和农田。有利于土地复垦。排土场的容量应能容纳矿山服务年限内所排弃的全部岩土。

四、影响因素的量化与评价

在排土场场址选择的整个决策过程中将会出现大量的无法量化的影响因素【3】，例如：地基岩性、生态环境、地形、工程水文地质和地物等。这些因素到底孰轻孰重，哪些因素起决定性作用，哪些因素起辅助作用或仅仅是由其他因素导致的结果等等都应充分考虑。在全局考虑所有影响排土场选址的因素后，为了更科学的从多个场址备选方案中选定出最终的排土场场址，首先就应该将目标进行分层，根据本文排土场的特点可先将其分为三层，第一层为最高层即以最佳的排土场场址为总目标层;第二层依据排土场的选址原则将各种影响因素分为安全、经济和社会因素三大部分;第三层在第二层三大影响部分下分离出影响最终决定方案的各个因素条件，如靠近采场、坡度、生态环境、地基岩性、水文地质条件、上下游方向等条件，并给这些条件因素赋以一定的评价值。这些条件一部分是定量的，一部分是定性的，有的可立即用明确的数值来表达目标的优劣，有的还无法直接赋以一定的评价值来表达，则此时应继续增向下进行再次分解，一直到所有的条件因素能用明确的数值表达为止。

五、结论与展望

随着信息技术的高速发展，几乎所有的企业都加入到经济全球化浪潮中，中国的矿业也不例外，随着世界矿产资源的渐紧缺和枯竭，矿业在国际上的竞争也日趋激烈，谁在世界竞争的浪潮中掌握了先进的科技手段、实现了矿山企业的集约型发展、实现了矿业的信息化、并且能够高效的实施矿产资源开发管理方案，谁就在竞争中掌握了先机，否则只会走入逐渐被淘汰的地位。数字露天矿是矿业实现信息化的有效途径，技术是数字矿山的核心技术之一，因此技术在今后矿业的发展也起着至关重要的作用，是露天矿企业走向可持续发展的必经之路。GIS在矿业的发展中已取得了一定的成果，但还远远不够，与国外相比还存在着很大的差距。其他方面比如矿山公路智能定线、矿区沉陷预测分析、矿区土地复垦分析等也应该做深入的研究。因此，在这些方面仍然需要其他科研工作者的进一步探索和完善，有计划、有步骤地实施矿山的数字化、信息化和智能化，提高采矿业的劳动效率、促进绿色协调开釆、改变安全生产状况。

【参考文献】：

【1】吴健生.三维技术在体矿产勘探和开发中的研究与应用.2004，40（1）：68-72

【2】Burrouph PA.， Burrouph PA. Principles or Geographic Information System for Land Resources Assessment[N]. 1990-2-13.

【3】黄雄.基于GIS空间分析的道路选线技术研究.2006.

作者简介：夏杰（1994.07—），男，汉族，籍贯：重庆垫江，在读研究生，单位：成都理工大学，研究方向：生态环境遥感。