典型金属矿山岩土工程环境评价体系与预警系统研究

论文摘要

金属矿山的开采所产生的负面影响日益广泛,它不仅造成经济上的损失、人员的伤亡,同时也使矿区岩土工程环境恶化、土地资源与水资源受到不同程度的破坏。目前对于金属矿山岩土工程环境研究的进展较为缓慢。随着我国工业的不断发展,对于各种金属的需求不断地增加,金属矿山的开采步伐在加快,由此所产生的岩土工程环境问题已经严重影响到矿山的建设和发展,所以对于金属矿山的岩土工程环境问题的研究与处理势在必行。金属矿山岩土工程环境受到多种因素的影响,因此对于岩土工程环境的评价也十分复杂。随着各种评价方法和理论也不断地出现,为金属矿山岩土工程环境的综合评价提供了便利的平台。但这些方法或理论只是针对岩土工程环境的某个方面进行评价,处理多因素的问题具有片面性、局限性,不能反映矿山岩土工程环境的整体情况,同时在评价精度方面也达不到要求。因此对金属矿山岩土工程环境进行综合评价研究具有重要意义。为了正确评价金属矿山岩土工程环境对矿山开采危害性和矿山建设用地的适宜性,本文在分析矿山工程开采条件基本属性的基础上,对金属矿山岩土工程环境主要影响因素的分层分析,找出主要影响因素形成机理。通过调查广西典型金属矿山的岩土工程环境现状,统计分析各主要影响因素所产生的一般规律性和影响面,对矿山展开实际调研,搜集矿山岩土工程环境的历史影响因素资料和潜在影响的实际数据,对引起金属矿山工程岩土工程环境的各种因素,运用现场试验的方法进行分析,建立了针对金属矿山具体影响面综合评价分析模型,将金属矿山的各影响层次面分别进行评价,即把岩土工程环境根据工程地质条件、水文地质条件、环境地质条件中的分开评价,然后再归一化处理,集中处理会使评价结果更全面、客观。最后将层次分析法与多种理论结合建立金属矿山岩土工程环境评价体系,并对广西典型金属矿山岩土工程环境进行了评价,根据矿山的实际评判结果,制定了最优化的防治措施。本文采用层次分析法并结合模糊数学理论、灰色数学理论关联度理论建立了针对金属矿山岩土工程环境综合评估的MTC综合评价体系,并对各个矿山的分析评判,将矿山岩土工程环境划分为适宜、基本适宜、适宜性差、不适宜四个层次面进行了综合评价,评判结果不仅表明各MTC评价体系具有系统统一性,适用于对金属矿山岩土工程环境的适宜性评价,而且为金属矿山岩土工程环境的实施治理提供了科学依据数据和技术可行性。利用多理论结合建立金属矿山岩土工程环境MTC综合评价体系,并对典型金属矿山岩土工程环境进行应用,取得与实际情况较为吻合的效果。由评价可知MTC评价体系在系统评估方面有着非常广泛的应用价值。同时岩土工程环境影响因素突发频率多,建立岩土工程环境预警系统可以预防突发事件的发生,本文根据岩土工程环境影响因素的特性并借助MATLAB计算软件建立金属矿山岩土工程环境预警系统模型,并对典型金属矿山进行应用,取得了较好的预警效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 采矿工程中的主要环境岩土问题
• 1.1.1 地下开采引起的地面变形和地面塌陷
• 1.1.2 矿山废石和尾矿对矿山环境的影响
• 1.1.3 尾矿库及露天矿坑的安全问题
• 1.2 对策分析
• 1.2.1 非技术方面
• 1.2.2 技术方面
• 1.3 矿山环境岩土工程学的理论体系和研究方法
• 1.3.1 矿山环境岩土工程学的理论体系
• 1.3.2 矿山环境岩土工程学的研究方法
• 1.4 国内外金属矿山岩土工程环境研究的发展
• 1.4.1 国外金属矿山岩土工程环境研究的发展
• 1.4.2 国内金属矿山岩土工程环境研究的发展
• 1.4.3 矿业环境岩土工程的发展方向
• 1.5 金属矿山岩土工程环境影响及研究存在的问题
• 1.5.1 金属矿山开采对岩土工程环境的影响
• 1.5.2 金属矿山岩土工程环境研究中存在的问题
• 1.6 本文研究的内容、意义和创新点
• 第二章 金属矿山岩土工程环境污染影响机理
• 2.1 地表水与地下水污染机理
• 2.2 矿区土壤重金属污染机理
• 2.3 尾矿库污染形成机理
• 第三章 研究区概况及开采的基本概况
• 3.1 矿区自然地理概况及矿区概况
• 3.1.1 交通和位置
• 3.1.2 矿山开采概况
• 3.1.3 气象水文特征
• 3.1.4 地形地貌
• 3.2 地层岩性与地质构造
• 3.2.1 地层岩性
• 3.2.2 地质构造
• 3.3 水文地质条件
• 3.3.1 地下水类型及其富水性
• 3.3.2 地下水补给、径流、排泄特征
• 3.4 岩溶发育程度分析
• 3.4.1 地下岩溶发育特征
• 3.4.2 岩溶发育控制因素
• 3.4.3 水动力条件对岩溶发育的影响
• 3.4.4 地下水资源计算
• 3.5 工程地质条件
• 3.5.1 工程地质岩组的划分
• 第四章 矿山岩土工程环境现状分析
• 4.1 矿区重金属污染现状分析
• 4.1.1 矿山重金属污染源
• 4.1.2 地区土壤背景值与调查计算方法
• 4.1.3 土壤重金属污染范围分析
• 4.1.4 地表水、地下水重金属污染范围分析
• 4.1.5 污染界限的确定
• 4.2 矿山工程地质现状分析
• 4.2.1 地面塌（沉）陷
• 4.2.2 危岩、崩塌
• 4.2.3 灰色数学理论评价工程地质条件
• 4.3 矿山整体环境地质条件综合评价
• 4.3.1 评价指标体系
• 4.3.2 模糊多层次综合评价
• 4.4 本章小结
• 第五章 矿山环境污染机理及发展趋势分析
• 5.1 重金属在水和土壤中的迁移特性
• 5.2 矿山土壤重金属污染机理试验研究
• 5.2.1 试验模型的选择
• 5.2.2 试验方法及步骤
• 5.3 矿山水体重金属污染机理试验研究
• 5.3.1 试验模型的选择
• 5.2.2 试验方法及步骤
• 5.4 重金属污染对岩土工程特性的影响
• 5.4.1 污染水对工程影响的评价
• 5.4.2 污染土的工程特性及影响评价
• 5.5 矿区及周边污染机理
• 5.6 矿山环境地质条件影响预测
• 5.7 矿区环境污染级别的确定
• 5.8 本章小结
• 第六章 岩土工程环境MTC综合评价
• 6.1 MTC评价方法结合的条件
• 6.1.1 MTC的定义
• 6.1.2 MTC方法结合的条件
• 6.1.3 MTC结合的方法
• 6.2 MTC结合模型建立的步骤
• 6.2.1 MTC方法建立的初始条件
• 6.2.2 评价体系建立的约束因素
• 6.3 MTC综合评价体系模型
• 6.4 MTC综合评价体系的工程应用
• 6.5 本章小结
• 第七章 矿山岩土工程环境治理及预警方案
• 7.1 矿山岩土工程治理方案
• 7.1.1 各响因素治理方案
• 7.1.2 总体治理方案
• 7.2 岩土工程环境预警方案
• 7.2.1 预警系统概念
• 7.2.2 建立矿山岩土工程环境预警系统的基本程序
• 7.2.3 预警仪器
• 7.2.4 预警预报系统
• 7.2.5 预警预报系统的应用
• 7.3 本章小结
• 第八章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 创新点
• 8.3 展望
• 参考文献
• 附录1 土样分析与计算数据
• 附录2 水样分析与计算数据
• 附录3 长观点记录数据
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果