探析边坡安全监测的路径

鲁成伟

(贵州磷化集团有限责任公司，贵州 贵阳 550000)

0 引 言

受自然灾害以及各类因素影响，露天矿山极易发生崩塌、滑坡以及斜坡崩塌的危险。与此同时，伴随开采作业深度增加，露天矿边坡垂直高度会变得不稳定和陡峭，甚至会威胁作业人员生命安全，很大程度上会对露天矿场的开采安全造成威胁，影响其后续开采工作。由此可见，对露天矿边坡安全监测工作是刻不容缓的，目前测绘技术不断发展，当前常用的露天矿边坡安全监测的问题主要运用以下3种技术来解决：三维激光扫描、测量机器人以及GNSS技术等。

1 露天矿安全问题

露天采矿场的边坡组成复杂，由于采矿作业的不断推进，各组成部分之间常常处于动态变化之中，确保作业的安全性即是保证边坡的稳定性，而影响边坡安全性的具体因素有以下几个方面。

1.1 外部因素

1.1.1 振动影响

施工设备在作业中会产生运行振动、地质振动以及爆破矿场的振动都是露天矿边坡受到的振动因素。振动之所以会影响露天矿边坡的安全性是因为其在岩体中传导时会产生大量纵向形态的振动波，偶尔也会有横向形态的，这类振动波会促使边坡中的饱水砂土进行液化反应，将砂土挤出岩石裂缝，从而使边坡发生变形，台阶失稳，影响其安全性。

1.1.2 技术因素

边坡稳定性还受到相关技术人员对露天矿开采的技术要点的掌握情况的影响，其中的技术要点包括回采顺序、工作面推进模式选择、边坡角度控制以及爆破技术运用和边坡台阶组成等，任何一个环节的纰漏都会影响到整个作业的安全性。

1.1.3 施工管理因素

露天矿边坡的维护管理离不开施工管理单位的重点监督管理，但仍然有部分施工单位缺乏足够重视，致使违规操作现象出现在某些施工环节中，影响边坡的安全性。

1.1.4 自然环境因素

在受到恶劣极端天气影响，例如强降雨的环境下，露天矿山是极易发生山体滑坡现象的。同时由于矿山边坡土质常常以粘性土岩为主的特点，致使其在大量吸水膨胀后削弱了主体强度，在自身重力作用下也会发生自由滑动现象。因而，直接影响到边坡岩体的稳定性和安全性。

1.2 内部影响因素

边坡的稳定性直接受到露天矿山的实际地质分布情况以及山体岩石的力学性质的影响，一般情况下，边坡的稳定性与岩石的硬度成正比，因此在山体岩层为灰岩、砂质岩或泥岩较容易发生边坡崩塌的现象。此外，边坡岩体的特性受到其结构面和结构的影响，也会直接作用于边坡的稳定性。

2 边坡安全监测的重要性

随着采矿业的大力发展，安全生产问题日益凸显。推动了国家新安全法的出台，其中重点要求：生产经营单位要重视对相关安全生产的法律、法规的遵守，重视对安全生产的管理工作，积极构建安全生产责任制及其规章制度，完善安全生产条件，推进安全生产标准化建设，提升安全生产水平，保障安全生产的有序开展。新安全法的出台和实施更促进了各级安监部门相继出台新的政策法规保障矿山露天边坡和排土场的管理工作。国家安全生产监督管理总局第67号令《非煤矿山企业安全生产十条规定》第二项第8条及第9条规定：必须落实边坡安全措施；必须按设计排土，加强排土场管理。

3 边坡安全监测的技术方法

3.1 测量机器人技术

测量机器人是智能型的电子全站仪，它可以代替人工对目标进行自动跟踪搜索、辨识和精确找准，同时能收集其距离、三维坐标以及角度等信息内容。因而，测量机器人技术是当前测量仪器制造领域的佼佼者，是集多项先进技术于一体的测量仪器，利用CC影响传感器轻松识别“目标”并快速分析推理，自动准确地完成各项操作流程，因而能够轻松胜出手工操作，并实现对其的替代。与此同时，测量机器人还可以与各类测量软件相结合，有效替代人工需完成的测量任务，例如：分析处理测量数据的软件、控制测量过程的软件、制定测量计划的软件等，并可以高效完成各项测量任务。

3.2 GNSS监测技术

GNSS检测技术的优势在于其测量精度高、自动化水平高，将其科学合理地运用于露天矿边坡稳定性的检测作业中，对边坡安全性有着积极影响。因此可以有效利用GNSS定位精度高、无需通视的特点，将其与数据无线远程传输技术相结合，加之监测数据自动化分析处理系统的融合，可构建出先进的边坡稳定性的自动化监测系统。

3.2.1 表面位移监测

表面位移的检测系统可采用在线监测系统对监测点的三维坐标位移的实时情况精准掌握。其中设备组成有：天线、GNSS接收机、数据传输设备和防雷设备等。

3.2.2 雨量监测

利用智能雨量计掌握实际降雨量，同时可分段记录一天内每小时的降雨量，并对每日降雨量做具体统计。

3.2.3 爆破震动监测

设备振动和人工爆破产生的振动波会促使地层中产生地震波后发生反射产生反射波，最终被传感器接收后并记录。其中振动记录仪的功能是记录分析机械振动波、地震波和各类冲击信号的数据，将结果显示输出以及打印和存储。它是与各类传感器直接相连的，将模拟的电压量转变为数字量后存储，通过串行口和移动终端设备，经由计算机进行谱图显示、波形显示和测试结果的表格显示及打印、存盘等。

3.3 三维激光扫描监测技术

三维激光扫描检测技术在测绘领域的应用较为广泛，通常常见于建筑物立面扫描、古建筑物测绘以及三维建模等，这种监测方法的优势在于可快速获取数据并有效缩减外业监测工作量，收集的监测点运数据信息可达到mm级，精确度较高，同时还可以结合建模软件，快速建立起三维模型，并且对变形过程可以做动态展示，因此在边坡的变形量的分析和评估工作中是极为有利的。

3.4 近景摄影监测技术

使用高分辨率的数码相机进行近景摄影获取边坡数字立体影像像对，并使用影像匹配、相对定向等摄影测量处理技术，解析处理后获得边坡位置和高程信息，最后可以对获得的多个周期的三维数据进行比对分析，可以更直观有效的了解边坡变形的实际情况。

3.5 其他监测技术

3.5.1 振弦式传感器技术

合理利用远程监控系统，在边坡的相应位置埋置传感器节点，分节点在振弦式传感器作用下获取数据。同时，分节点的数据和曲线变化是受到中心检测软件的定时监测的，可以科学预测报警。

3.5.2 雷达干涉技术

边坡的安全监测也可采用地基干涉雷达技术。分析处理有效的检测数据，并比对现场的变形情况，及时分析总结相应预警级别，对地质灾害隐患做预警预报。这可以大大减少对边坡安全性的影响。

4 结 语

科学有效的甄别灾难前兆，并及时监测出矿场的安全隐患，合理运用科学的监测方法排除露天矿边坡存在的安全隐患，对矿业领域的影响是积极有效的，直接关系到其经济增长和工作人员的生命安全。因而，对边坡的安全措施的探讨要始终保持高度警惕，不断更新认知，并积极投入实践检验，为我国采矿事业的蓬勃发展做出积极努力。