矿山地质环境承载力基础理论与技术分析

王祖全

四川成都 610000

摘要：矿山地质环境承载力的理论意义可以形象的表述为：自然界中的任何环境内部系统对外界环境的扰动都具有相应的抵抗能力和自我适应能力。当外界人为干扰如煤炭资源开采活动对矿山地质环境的干扰在合理的承受范围内时，矿山地质环境生态系统可以保持原有状态，不影响人类的各种生产、生活活动，或者就算有改变，地球环境系统也可通过其自有的自我适应能力，在宏观上保持环境的稳定调节性；一旦煤炭资源开采活动超出煤矿区矿山地质环境的可承受范围，系统原有的稳定性受到破坏，会诱发和加剧矿山地质环境问题，致使系统功能出现故障，不能得以正常发挥。本文基于矿山地质环境相关承载力理论，详细阐述了矿山地质环境承载力的理论和内涵，对矿山地质环境承载力的研究有指导意义。

关键词：矿山地质环境承载力；基础理论；技术；

1. 引言

伴随着经济规模的高速增长，我国矿业城市在绿色环境及美丽城镇化建设中急需解决：有效利用资源、高效使用土地、预防处理矿山地质环境灾害等一系列问题，尤其是煤炭资源型城市在环境保护工作中面临着更严峻的环境压力。在社会经济转型升级换代的大环境中，经济提升与矿产资源之间的联系在国家发改委提出依据地质环境承载力来限制矿产资源的开发使用后变得尤为紧张，之后国土资源部规定要对矿山地质环境开启全方位保护，要求恢复地质灾害带来的地面塌陷等破坏，在2016-2020年期间对环境质量的要求上升到了更高层次，提出规划全国矿产资源开发，建设绿色矿山，是全面建设“生态环境”的关键时期，规划至2020年，健全绿色矿山相关的标准体系，完善其管理制度。在这样的背景下研究矿山地质环境承载力，将是一个重要持久的课题，对于调节区域矿山开发等社会活动具有重要的现实指导意义。

2. 基础理论

2.1理论研究基础

（1）系统学理论

矿山地质环境承载力评价有必要借助系统学理论的支撑，研究系统中矿产资源、地质环境等诸多要素是如何组织的，分析整体中各个要素的联系和作用，目的是构建完整可靠的评价体系，得出与实际情况尽可能相符的数据结果。

（2）可持续发展理论

矿山地质环境承载力研究的核心是绿色矿山，根本出发点是实现矿山可持续开发，在矿业活动过程中不仅要追求社会经济效益，还要关心生态可持续，实现绿色开发，以可持续理论指导矿山地质环境承载力的评价。

（3）地质环境理论

矿山地质环境包含于地质环境中，可以从与人类生存发展有紧密联系的地质环境入手，结合自然力驱动地球物质运动的自然特性和人类活动造成地质变化的社会特性对矿山地质环境承载力进行研究。

2.2承载力概念的起源与发展

矿山地质环境承载力评价可以用来度量人类可持续发展的能力，表征自然环境与人类社会工程活动是否相互制约。承载力最初从物理学中得来，主要是利用室外调查或室内试验得到的数据代入经验公式计算出物体在不发生任何破坏的前提下所能承受的最大荷载；后理论分析方法渐渐应用于统计学、生态学中，演变和发展为某一特殊环境下，某种生物存在数量的最高上限，反映了人们对自然环境认识的持续深化；由于发展历程和资源赋存的变化，不同于承载力理论发展起步阶段的人口理论和生物种群扩大规律的研究，上世纪中期-上世纪80年代，初步探索将承载力原理应用到人类社会发展真实面临的资源-环境矛盾的处理中，出现了不同的承载力概念，侧重于解决人口数激增、资源量骤减、森林率降低等冲突，先后对矿产资源、土地资源、森林资源等展开讨论。目前承载力概念的演化运用越来越广泛，在理论方面取得了很大进步，被不断赋予新的内涵，应用于人类发展的各个层面，领域涵盖自然环境、社会进步、经济发展等多方面。

2.3相关概念

明确概念内涵是矿山地质环境承载力评价的第一步。因受矿产资源开发影响与岩石圈有关的地质环境，是矿山环境地质问题出现的载体，显然，地质环境包含内涵范围较宽，矿山地质环境关注的是受矿产资源勘探开采活动影响的相对较小且明确有限的环境，不可能无限延伸，所以这部分范围指的就是受矿产资源开发影响到的由资源、环境和社会等因素综合而成的环境系统。

矿山地质环境承载力研究兴起于近十余年，是一个理论抽象、难以度量和缜密表述的新兴概念，随着概念理解的转变、研究范围不断深入和扩大，内涵和外延都在逐步丰富，从最初的简单、模糊定义到复杂、明确的约束思量，各学者从矿产资源开发与地质环境互相影响的角度出发，为了精细勾勒其理论轮廓和准确表达其内涵意义。

3. 技术与方法

评价方法：用定量的方法评价矿山地质环境承载力，客观科学是其最大优点，但所有影响因素中，各指标相互关联，大量因素难以用准确的数字结果表示，评价准确性会因各因素的取值而受到较大影响；而定性评价则会因专家学者经验和认识的差异缺少一定的科学性和说服力。所以本文通过将定性评判和定量计算相结合，采纳专家经验的半定量研究方法，尽可能将科学性与实践性综合起来，利用AHP确定指标权重，基于ArcGIS的多因子综合评价模型计算矿山地质环境承载力值，整体评价矿山地质环境承载力的等级，得出承载力分区结果。

3.1层次分析法

层次分析法是将决策者的思维过程结构化和模式化的多目标抉择方法，在20世纪70年代中期由美国运筹大师匹兹堡大学教授提出，在目标结构较为复杂、没有标准参考或没有数据的情况下更加实用，广泛应用于安全和环境等领域中。

层次分析法的基本原理是：确定问题性质→将问题分层为不同系列化→明确相互影响和隶属关系→构建递阶层次结构模型→转化为多个简单判断矩阵→两两比较其重要性程度→提出决策方案。层次分析法主要应用于层次因素较多的复合决策中，关键是使用决策者的经验水平，来维持决策的准确性，随着学者们不断的拓展和研究，出现了改进、模糊和灰色层次分析等理论方法。

3.2地理信息系统

地理信息系统( Geographic Information System)是一门以空间数据为根本的综合性学科。随着互联网的普遍应用，空间技术、图像技术等理论日趋完善，选择GIS作为矿山地质环境承载力分析的工具，可以对整个研究区域内的有关空间分布数据进行收集、保存、管理、计算、显示和描述等综合分析，利用其强大的数据处理作用，实现多指标素层控制下的矿山地质环境条件加权总和分析，准确划分矿山地质环境承载力等级。

4. 结束语

矿山地质环境承载力的理论意义可以形象的表述为：自然界中的任何环境内部系统对外界环境的扰动都具有相应的抵抗能力和自我适应能力。当外界人为干扰如煤炭资源开采活动对矿山地质环境的干扰在合理的承受范围内时，矿山地质环境生态系统可以保持原有状态，不影响人类的各种生产、生活活动，或者就算有改变，地球环境系统也可通过其自有的自我适应能力，在宏观上保持环境的稳定调节性；一旦煤炭资源开采活动超出煤矿区矿山地质环境的可承受范围，系统原有的稳定性受到破坏，会诱发和加剧矿山地质环境问题，致使系统功能出现故障，不能得以正常发挥。本文基于矿山地质环境相关承载力理论，详细阐述了矿山地质环境承载力的理论和内涵，对矿山地质环境承载力的研究有指导意义。

参考文献

1. 中国煤炭工业协会.中国煤炭工业年鉴(2000).北京:煤炭工业出版社，2001.

2. 侯湖平,张绍良,闫艳,郭士永,顿德光,金玉洁.基于 RS,GIS 的徐州城北矿区生态景观修复研究[J].中国矿业大学学报,2010,39(04):504-510.

3. 李思发,李亮,赵伟立,芦正艳.基于 RS 和 GIS 的贵州大湾煤矿区矿山地质环境评价[J].

工程地球物理学报,2014,11(05):731-735.

4. 徐恒力．环境地质学[M]．北京：地质出版社，2009．

作者：王祖全，身份证号：51152119861015467X。