摘要：为了解决矿山地质灾害对地区经济发展造成负面影响的问题，以山西省为例，引进大数据技术，针对矿山地质灾害发育分布特征及预警防治措施的研究。使用信息化平台，获取山西省近几年矿山地质灾害现象的发生数据，整理气象台与有关单位反馈的地质勘查结果，使用大数据技术中的比对分析技术，分析地质灾害空间分布特征。从地质滑坡灾害、地质塌陷灾害、泥石流灾害三个方面，分析地质灾害分布表现形式特征。为了优化现有社会环境，降低由于灾害造成的经济损失与伤亡损失，提出建立山西省凉水地质灾害预警监测群防体系、基于工程措施的地质灾害防治等灾害预警防治，以此种方式，实现对矿山地质灾害的有效防治与预警。

　　关键词：大数据；矿山地质灾害；发育；分布特征；预警防治

　　常见的地质灾害包括：崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷，无论任何一种类型的地质灾害，对于地区经济发展与社会群体生活而言，都存在一定的负面影响。以我国山西省为例，该省市是一个以黄土山地高原地貌为主的区域，受到区域地质环境与水文条件的影响，该区域存在地质灾害发生频繁、规模大、影响范围广等特点，因此，山西省也是我国地质灾害频发的国家之一。根据地质勘查局与气象局综合统计反馈的不完全数据可知，在近几年，山西省矿山地质灾害频发，每次灾害都存在不同数量的人员伤亡及财产损失。更是对当地的经济建设造成了影响。矿区周边居住的群体已在灾害中承受了精神与财产方面的双重损失，截至目前，频发地质灾害的区域仍存在较多的灾害隐患点，甚至在外界环境因素的影响下(包括强降雨、地质迁移等)，随时有可能再次发生灾害。目前，相关此方面的报道与事件已经引起了地方政府的高度关注，为了解决与之相关的灾害问题，优化山西省经济发展环境，本文在此次研究中，将引进大数据技术，通过对矿山地质灾害发育分布特征的分析，结合地区地质条件，提出对应的矿山地质灾害预警防治措施。

　　完善的地质灾害监测方案，可实现矿山地质灾害动态监测信息的科学化、信息化、标准化及可视化，为防灾减灾决策提供科学依据以及提高地质灾害预警预报能力和应急救灾快速反应能力。矿山地质灾害监测预警平台，利用智能传感技术、GNSS技术、物联网技术、云计算技术、大数据技术结合专业矿山地质灾害监测设备，构建了实时监测、预警预报、信息管理、群测群防、辅助决策的综合解决方案，广泛应用于滑坡、危岩体、崩塌、地面塌陷、地面沉降和地裂缝等重点地质灾害隐患点实时在线的自动监测。

　　1基于大数据下山西省矿山地质灾害发育分布特征1.1基于大数据的矿山地质灾害空间分布特征

　　根据地质勘查单位在相关工作中反馈的数据与信息可知，山西省山地、丘陵面积占全省总面积的80.1%，不同地区地质结构、地形地貌的差异较大。基于空间角度分析，矿区地质结构在演化过程中受到地形、地势、地貌、地层特性、地质坡体倾角等综合因素的影响，存在一定的分布与演化发育规律。为了更好地解读矿山地质灾害特征，在相关研究中，引进大数据技术，在现代化技术的支撑与辅助下，对山西省矿山地质灾害空间分布特征进行分析。

　　使用信息化平台，获取研究区近几年地质灾害现象的发生数据，整理气象台与有关单位反馈的地质勘查结果，使用大数据技术中的比对分析技术，进行区域现有地形地势与灾害时期地形地势结构的对比，经过对比后发现，山西省矿山地质灾害频发具有沿地质结构阶梯陡变的趋势，且灾害发生点的分布较为密集。使用大数据技术对区域地质结构进行建模分析，发现可能诱发地质灾害的因素大多分布在山谷地区，此类地区的地势分布，大部分区域属于剥蚀构造中低山区地势，其中，分布着较为密集的矿石构造带，且具有河流线性分布的特征。将地质勘查得到的数据与专家库进行比对后发现，区域的地质岩性与边坡倾斜角度，可直接对山西省矿山地质灾害现象的发生起到决定性作用(包括决定地质灾害发生规模与灾害类型等)。从区域地质构造空间层面分析可知，集中分布带、连片分布带等区域属于灾害高发区域，此类区域与下伏新近系地层之间的交互行为较为密切，地层中含有大量的特殊土质，包括：沸石、高岭石、碳酸锰矿石等，各地层的形态、分布及粒度均存在差异。例如，方解石呈他形粒状，少量呈自形或半自形菱形，大部分为地质沉积作用形成的块体，少量为后期穿插岩层脉体中形成的岩体，工艺学粒度在0.001mm~2.0mm间，一般在0.005mm~0.02mm间。沸石一般半自形板状、他形粒状，粒度在0.005mm~0.9mm之间。高岭石一般呈他形粒状，大部分为沉积作用的产物，还有部分为热液蚀变作用的产物，粒度在0.001mm~4.0mm之间，一般在0.005mm~0.02mm之间。地层之间的相互作用，是造成区域地质灾害的主要因素。

　　根据山西省的地势、地形、地貌空间分析，可按照地质灾害现象发生对区域的影响与易发程度，将其划分为三个发育等级，分别为：高易发程度、中易发程度、低易发程度。将区域地质结构与大数据获取的资源进行匹配，并按照等比例尺对其地质灾害发生区域进行缩放，发现山西省三个等级所属面积的占比为3：2：1。从局部空间分布层面分析，中南部、东南部、西北部的山地、丘陵地段属于灾害高发程度区域。地质灾害监测数据专业处理：多样性和关联性、高效性和适用性、价值性和验证性，为成灾条件的监测提供价值数据。周期性实时时域、频域数据专业曲线呈现，单指标、多指标组合关联呈现，实现数据丰富的可视化呈现。趋势分析、关联分析、回归分析及与地质灾害模型的深度耦合，为成灾规律提供价值分析。结合矿山地质灾害模型、专家意见，科学实现矿山地质灾害的预警。

　　1.2矿山地质灾害分布表现形式特征

　　下述将从崩塌、滑坡、地面塌陷、泥石流灾害四个方面，对山西省矿山地质灾害分布表现形式特征进行分析。

　　受山西省地形地貌因素所致，黄土崩塌是山西省分布最广泛也最为常见的地质灾害类型，崩塌的发生多伴随着淋雨或暴雨，并且呈现出滞后效应。降雨的集中性造成大量雨水渗入黄土体中的孔隙、节理、裂缝中，形成水压力，软化斜坡土体，降低土体强度，同时导致坡体自重增加，增大崩塌力。当水流进入黄土中的结构面或者软弱面，在水流的润滑和软化作用下，黄土体沿着结构面或者软弱面滑移和挤出形成崩塌。边坡黄土地层由于其湿陷性可以形成陷穴，或由于发育在黄土边坡中的黄土暗穴在破坏后也会在地表形成陷穴，对原本完整的黄土陡坎边缘具有竖向劈开作用，因而可造成陡坎边缘崩塌。另外，黄土边坡边缘的陡坎上容易形成水涮窝，其形成及破坏过程中均易形成崩塌。

　　滑坡是山西省内另一种分布广泛且常见的地质灾害类型，其活动时间主要与诱发滑坡的各种外界因素有关，如地震、降雨、冻融及人类活动等。地震和降雨对滑坡的影响很大。地震的强烈作用使斜坡土石的内部结构发生破坏和变化，原有的结构面张裂、松弛，加上地下水也有较大变化，特别是地下水位的突然升高或降低对斜坡稳定是很不利的。另外，一次强烈地震的发生往往伴随着许多余震，在地震力的反复振动冲击下，斜坡土石体就更容易发生变形，最后就会发展成滑坡；降雨对滑坡的作用主要表现在，雨水的大量下渗，导致斜坡上的土石层饱和，甚至在斜坡下部的隔水层上积水，从而增加了滑体的重量，降低土石层的抗剪强度，导致滑坡产生。不少滑坡具有“大雨大滑、小雨小滑、无雨不滑”的特点。降雨诱发的滑坡具有滞后性，滞后时间的长短与滑坡体岩性、结构及降雨量的大小有关。

　　地面塌陷也是山西省较为常见的地质灾害现象之一，大部分地面塌陷都是由于采矿行为导致的，受采矿行为的影响，矿区将出现大规模的地质结构迁移，或在矿山工程实施过程中，人类干扰行为的出现也会使矿区地面塌陷灾害发生。此时矿区地表地质结构裂缝存在平行走向趋势，灾害发生点与灾害发育点均呈现一种较为规则的状态，矿区地面塌陷与采空区域呈中心下错趋势。此类地质灾害现象形成或发育的主要原因是地质结构变形中，土体结构层应力发生受到应力场的集中控制。塌陷区域上部的土层大多为竖向位移分布，距离中心位置越近，塌陷灾害覆盖的范围越大。一旦矿区地质结构层中采空区域形成，岩层上部将出现架空区域，此时土层周边原有的应力结构或平衡结构将受到破坏，倘若在此种条件下，在结构上层施加其他作用力，矿区顶部岩层将直接发生塌陷。与此同时，矿体结构层受到自身重力与上层覆土的压力，顶部发生冒落，上层覆土结构发生弯曲，从而造成地质层结构被破坏、移动。最终出现较大的地质结构裂缝或断裂带。此种灾害表现形式大多为向上延伸，并在地表形成垂直状拉裂。

　　大部分发生在矿区的地面塌陷灾害规模相对较大，一旦发生此类灾害，塌陷区域大多呈圆形或椭圆形。尤其在雨季，当地质结构出现裂缝现象时，地表水将顺着裂缝下流，流经松散土体结构后形成地面塌陷灾害。

　　泥石流灾害是山区沟谷或山地坡面上，由暴雨、冰雪融化等水源激发的、含有大量泥沙石块的介于挟沙水流和滑坡之间的土、水、气混合流。泥石流大多伴随山区洪水而发生。它与一般洪水的区别是洪流中含有足够数量的泥沙石等固体碎屑物，其体积含量最少为15%，最高可达80%左右，因此比洪水更具有破坏力。泥石流具有突然性以及流速快，流量大，物质容量大和破坏力强等特点。山西省的气候类型属于温带大陆性季风气候，降雨偏少，气候干燥，所以泥石流地质灾害在全省境内发生的可能性相对较小。

　　2预警防治措施

　　2.1建立山西省矿山地质灾害预警监测群防体系

　　为了解决矿山地质灾害对地区经济发展所造成的影响，优化矿山开采区地质环境，降低由于灾害造成的经济损失与伤亡损失，本章提出在山西省矿山建立地质灾害预警监测群防体系的措施。预警监测体系由中心站、地方政府、行政事业单位等多个具有领导力与执行力的部门构成，由中心站负责监测指令的下发，确保任务有效传达后，由地方各个分级工作站分配任务。例如，在地方建立多个灾害发生点预警监测站，引进GIS技术、BIM技术、大数据技术、云平台技术，进行地质灾害发生点的重点监测。在监测过程中，由技术人员负责灾害点地质结构变化与迁移的记录，根据记录结果向上级进行信息的反馈。可进行多样化数据展示：GIS图形化显示更直观、高效；多种类型曲线显示形态，灵活组合图表显示；灵活的显示区间、多种监测数据的组合显示，及时响应的预警系统：精细化、量化的预警阈值的设置，方便的阈值调整；监测平台预警实时显示；同步远程报警,将报警信息发送到管理者手机移动端。在此过程中，行政单位与科研单位主要负责为基层工作单位提供技术服务与技术保障，通过对反馈数据的分析，及时发现可能出现大型地质灾害的场所，集中采取措施，进行该区域的治理或集中处理。

　　在落实行政方面的预警防治措施时，应强化不同岗位人员的职务与工作能力，定期通过组织会议等方式，下发任务或执行指令，确保相关工作在实施中的“万无一失”。与此同时，由国家下发行政指导政策，确保技术人员所执行的工作具有足够的技术保障与行为参照，也可将文件作为约束依据，进行下级工作人员工作内容的指示。由市级或县级领导人员在现有条文的基础上，颁布地方级指导工作文件，结合山西省矿山地质灾害预警防治工作的执行现状，建立环境保护、生态保护等方面工作与地质灾害治理方面工作的直接联系，以此种方式，确保下达的任务或下发的指令具有较强的执行性。

　　此外，应加大对现代化多媒体工具的使用，提高全民环境保护意识，定期进行地质灾害危害、环境保护重要性的宣传。将与之相关的内容列入地方教育文件，以此提高地质灾害预警防治工作在执行中的适应性。

　　2.2基于工程措施的地质灾害防治

　　除上述提出的内容，山西省地方政府可从矿山基础工程施工角度入手，进行矿山地质灾害的防治。针对此项工作，本章提出六个方面的指导意见。

　　其一，工程施工方在执行工程施工任务时，应做好对施工区域的地质勘查，及时发现施工作业区域内存在的软土层与不稳定基层。如果施工项目无法实现对存在危险性地层区域的规避，需要在工程施工过程中，采取一些工程措施进行地裂缝的延缓，避免地质结构对工程质量造成影响。例如，可在施工中强化主体结构、提高结构刚度与强度、完善差异沉降造成工程结又属于非安全地带，可以认为此时地质结构存在一些拉伸、变形危险，针对此方面的危险，可采用混凝土梁加固的方式，进行预防地质灾害处理。

　　其三，假如地质灾害发生点横跨工程施工项目，或在已建成的工程项目结构下层发现了地质灾害发生点，需要根据灾害点可能影响或覆盖的范围，对不安全部分进行拆除处理，并保留安全结构区域。对于无法拆除的结构，需要调派技术人员，进行此区域地质灾害现象的重点监测，及时发现地质结构发生的变化，避免灾害的突发，以便于建筑物可以在保证安全的前提下使用。

　　其四，针对矿山开采区工程施工类型，只要在裂缝区域或地质灾害发生点区域，使用预制砖块结构代替整铺结构进行施工作业即可。

　　其五，针对矿区周边的道路工程施工，可采用在工程中设置伸缩缝结构、活动支座结构等措施，进行结构整体安全性与稳定性的支撑，以此种方式，缓解或避免地质裂缝或地质活动造成的地质灾害现象。

　　其六，针对地区的管道工程，可采用制作预制预应力拱梁等方式，将铺设的管道放置在拱顶位置的方式进行灾害防治。或者，也可以在铺设管道的下部空间内，铺设一定厚度的碎石作为垫层，降低地质灾害对地质结构的影响。总之，要实现对地质灾害问题的规避与有效处理，应当做好对采矿行为的约束，规范人类在社会中可能对环境造成危险的行为，提高环境的可持续发展能力。

　　3结语

　　地质灾害是对矿山开采区造成较大影响的灾害之一，预防、预警、治理矿山地质灾害不仅可以避免采矿安全事故发生，也可以推进地方经济建设与发展，因此，本文以山西省为例，开展了基于大数据技术的矿山地质灾害发育分布特征及预警防治措施的研究。希望通过此次的研究，能够让更多矿企意识到矿山地质灾害的危险性，解决由于地质灾害对社会发展造成的负面影响。在后续的工作中，还应当对工业生产行为进行规范与约束，从主观层面进行灾害的遏制。除此之外，还应当做好对地质人员的定期培养，以培养高素质人才作为企业工作发展的关键，加大对相构拉伸等关工作的落实，实现将矿山地质灾害的影响降至最低。