排土場與采場邊坡對比分析及災害監測預警技術探討

陶 偉

（甕福（集團）有限責任公司，貴州 福泉 550508）

引言

排土場與采場是露天礦場的重要工作場所，其中采場是主要工作地點，主要負責采礦工作，而在采礦開展的過程中，因礦石回采工作的繼續，會形成一定的邊坡。排土場主要是處理一些廢料，隨著工作的開展，排土場也會堆積如山，所產生的邊坡穩定性問題也是比較嚴重的，因此，對于邊坡穩定性的災害預警技術進行分析，具有很好的現實意義。

1 露天礦排土場與采場的實際情況分析

1.1 環境情況

1.1.1 地理情況

就目前來看，露天礦場的地理環境大多比較惡劣，由于長期開采所產生的環境問題也是比較嚴重的。我們在分析的過程中也主要探索一些地理環境較為特殊的地區，這樣所研究的問題具有實際意義，也能有針對性的分析災害預警技術。在很多露天礦場的施工地點，可能存在土質堅硬，水土流失嚴重等問題，比較典型的是黃土高原地區，由于其本身存在各種地質災害，再加之開采礦物存在風險，所以說地理環境所造成的問題也是比較嚴重的。當遇到較為惡劣的環境變化時，所產生的問題也是比較多的，如果不能建立有效的災害預警機制，不能采取先進的技術進行災害預警，那么很容易對采礦場本身造成破壞，更容易威脅人們的生命安全。

1.1.2 交通情況

不僅僅天然地理環境會造成若干問題，大多數礦場旁邊可能存在鐵路以及其他公路，雖然公路的建設有很多好處，但是由于車輛往來所產生的震動會對采場邊坡產生一定的影響，采場與排土場所產生的邊坡受力比較復雜，可能輕微震動就產生巨大的破壞，也可能產生更多的連鎖反應。交通情況往往是后期建設所產生的問題，大多數采礦場地理位置較偏僻，但是由于路況不好導致的采場與排土場較為封閉的問題也是比較麻煩的，更是給工作人員的日常生活造成了諸多不便，災害處理的過程中必須平衡交通問題的利與弊。所以說，針對具體環境做具體分析也是有實際意義的，盡可能的減少交通問題帶來的影響，才能保障邊坡穩定性。

1.1.3 氣候情況

從實際角度來分析可以發現，氣候因素對于邊坡穩定性的影響也是比較大的，這也是在實際采礦過程中必須要考慮到的問題。而且很多采礦場和排土場所在的位置都是比較復雜的，在一些水土流失較為嚴重的地區，較為惡劣的氣候條件更是會導致環境災害，長此以往必然會對邊坡穩定性造成嚴重的影響。這樣在預測的過程中，應當將氣候問題納入其中，并作為重點考察項目。根據實際情況的分析，也可以發現很多地區風沙天氣比較嚴重，由于長期的侵蝕，給采場和排土場的邊坡造成一定的影響。這種經常性的侵害會使得邊坡不穩定，產生一定的問題，久而久之會對其造成一定的影響。可能在某一時間段并不會產生明顯的變化，但是長期的受力作用必然會導致更多問題的發生。而在雨水天氣較為嚴重的時候，則會對采場和排土場邊坡穩定性造成更加嚴重的影響。一些地區的雨水情況比較復雜，而且在雨季還會伴隨著各種各樣的惡劣氣候，這些問題都屬于自然災害的類型，在采場和排土場的邊坡穩定性進行分析的過程中，應當重點考慮。而且在災害預警技術使用的過程中，也應當將氣候元素看作重要影響因素。

1.2 施工情況

1.2.1 露天礦概述

既然我們要分析采場和排土場邊坡穩定性的災害預警技術，那么首先要對施工情況進行一定的探索，在采場和排土場的邊坡穩定性進行分析的過程中以及相關災害預警技術使用的過程中，我們一定要明確露天礦的具體概念以及露天礦的實際情況。在我國大多數地區露天礦所面臨的情況都是比較復雜的，主要是由于地理位置以及交通情況，人文因素等等所產生的影響，使得露天礦會存在著一定的危險因素。而近些年來由于技術水平不斷提高以及災害預警技術的不斷提高，露天礦的安全等級已經在不斷的提高，不會出現傳統意義上的大面積災難，也不會給人們造成很嚴重的生命安全威脅。在露天礦進行施工的過程中采場和排土場發揮著重要的作用，采場是進行挖礦以及礦石堆積的重要地點，而采場所形成的邊坡問題也是比較多的，如何更好地分析其受力情況，如何更好地提高其安全等級，這些都是對財產進行改進過程中需要重點考慮的問題，而排土場主要是堆放一些廢料，由于長期的工作所產生的問題也是比較多的，排土場逐漸的增高，問題也日漸的凸顯出來。

1.2.2 主要技術指標

我們要針對于露天礦的實際情況進行分析，對采場和排土場穩定性進行一定的探索，相對應的提出災害預警技術，這也是對采場和排土場的邊坡穩定性的技術情況進行一定的總結，分析存在的問題，并針對實際情況提出解決措施，為災害預警技術帶來更多的幫助。其主要技術指標包括很多方面，在分析的過程中應當考慮到更多的實際因素，在采場和排土場堆積材料的過程中，首先要考慮到其具體的受力問題以及穩定性問題。在堆積的過程中，較大型材料應當向下堆積，而且邊坡形成的過程中，如何確保長期結構穩定，如何確保其平滑性，這些都需要進行具體的設計，而不是一味的進行堆放，這樣很容易導致嚴重的受力問題。這些問題固然是采場和排土場中的重要技術指標，但是也還包括一些化學問題及其他的自然環境問題，可能因為氣候較為惡劣，或者是當地溫度升高等等，給采礦廠的實際情況造成嚴重的影響。還有可能產生一系列的化學反應，造成嚴重的爆炸等等問題。這些都是技術指標問題，在災害預警技術使用的過程中，將以上問題列為主要技術內容，并對其相關數據進行實時探測，具有很重要的現實意義。

2 排土場與采場邊坡失穩情況的預警技術分析

2.1 函數模型分析

預警技術并不是單純的檢測問題，也不是單純的對某一數據進行探測就能夠解決實際問題的，在露天礦分析的過程中會發現，由于復雜的影響因素所導致的穩定性問題都是比較嚴重的，這也是破壞采場和排土場的重要問題。所以說對采場和排土場的邊坡穩定性進行受力分析具有一定的現實意義。進行數據分析的過程中不能夠在現場進行檢測，這樣所得的數據是不夠全面的，而且分析問題過程中所浪費的時間，造成的實際問題也是更多的。通過電子計算機進行函數圖像的模擬，建立很好的數學模型，這樣才能夠仿真實際問題，也能夠對數據進行更好的修改。通過計算機就能夠模擬出相關問題并修改數據，既能夠節約時間同時也能夠避免產生更多的現場問題。在進行數學建模以及函數圖像分析的過程中，要盡可能的進行實地勘測，對實際情況進行分析。建立的數學模型要足夠全面，足夠準確，在進行數據分析的過程中，眾多影響因素要作為輸入量，對其穩定性進行分析的過程中充分的利用自動控制原理的知識，解決邊坡穩定性問題，并給予災害檢測技術更多的數據參考，這樣才是一個整體的改進方案。

2.2 檢測系統的使用

在災害預警技術進行應用的過程中，不可避免的一個問題是檢測問題，檢測的過程中需要考慮檢測的數據，檢測使用的傳感器以及檢測過程中需要將數據轉化成何種信號。如何對信號進行分析，如何對其進行處理，怎樣有效的將其轉化為人們可用的信息，還要對檢測系統的穩定性進行一定的分析，避免由于檢測系統出現嚴重的問題，災害檢測技術也起重要作用。在檢測系統進行設計的過程中，所需要的傳感器是比較復雜的，一些傳感器需要對當地的受力情況進行分析，要對其壓力，環境變化以及溫度等等做出靈敏的反應，而且要將其轉化為有效的電信號，電信號通過計算機進行分析，人們可以有效的獲得當地的情況，及時的作出反應。這樣一個完善的檢測系統是在預警技術中的一個重要環節，當然不同的災害預警技術所使用的檢測系統是不同的，所傳達信息的方式也是不同的，這還要根據具體的災害預警技術進行分析，不可一概而論，避免固定的思路影響了災害預警技術的應用。

2.3 自動預警相關功能的設計

我們在災害預警系統進行設計的過程中，需要考慮到許多實際問題，其中比較重要的一項是如何實現自動預警技術。畢竟災害檢測并不是說人們主動的去檢測才會發現問題，很多時候是在自然環境發生變化，或者是采場和排土場邊坡穩定性出現了嚴重問題的時候，要能夠通過相關的災害預警技術及時的反饋信息給相關管理人員，這樣能夠及時的作出反應，避免產生嚴重的安全問題。自動預警技術的設計是比較重要的，在整個系統設計的過程中需要考慮到一些反饋量，反饋的信息怎樣能夠有效的觸發系統的變化，如何做出預警，如何更加及時有效的給管理人員起到警示作用，這些都是一個自動檢測系統需要考慮的問題。在整個閉環處理的環節當中，要充分的應用自動控制相關知識，通過更好的控制理論來解決實際問題，在整個閉環的條件下對災害作出更快速的反應。而在實際硬件設計的過程中，還要考慮到電子元件是否會受當地情況的影響，是否會因為較為惡劣的氣候條件，使得電子元件失靈等等。

3 邊坡實時監測技術分析和比較

3.1 GPS檢測系統

3.1.1 監測目的分析

首先GPS檢測技術是比較常用的，這也是大多數露天礦場對采場和排土場的邊坡穩定性進行分析過程中所使用的重要手段，主要也是GPS技術比較成熟，在應用的過程中能夠解決大多數的問題。首先對于GPS監測預警技術分析的過程中要明白其主要目的，我們使用GPS檢測技術主要是通過GPS系統對當地實際情況進行檢測，通過檢測某些變化來做出更好的反應，通過全球定位系統來實時的監測某一點是否發生了嚴重的問題。這樣明確的監測目的能夠幫助我們更好的集中目標，也能夠更好的針對問題進行分析。

3.1.2 監測點位分析

在使用GPS監測技術的過程中，要對監測點位進行更好的設計，監測點位較為全面且能夠更好的發現問題。我們在使用GPS的過程中多多少少都會產生一定的誤差，而且全球定位系統在民用的過程中是存在著一定的精度問題的，所以說對于監測位點進行合理的設計是具有很重要的現實意義的，在實地考察的過程中，由于采場和排土場的邊坡穩定性問題大多數源于當地的自然環境以及人們在堆積的過程中不重視其實際情況所導致的，因此在監測點選擇的過程中要足夠全面，要盡可能的覆蓋整個露天礦，而且還要對周圍的環境做更好的采樣，在檢測的過程中一旦發生變化，人們能夠及時的作出反應。

3.1.3 監測方法

在完成了實際的監測點部署以及整個監測系統布局之后，我們要對具體的監測方法進行一定的分析，監測方法則給管理人員提出了很高的要求，從技術層面解決了實際問題，管理人員還要通過相關反饋數據提出更加完善的監測手段，在建設的過程中怎樣的問題需要進行怎樣的處理，這些都是比較重要的。不能夠忽視每一個細節，同時也不能夠等問題擴大之后才進行處理，這樣所導致的災害往往是連鎖反應的。采場和排土場的邊坡穩定性問題，一旦發生很容易產生較嚴重的安全問題，尤其受力情況不斷的變化，堆積如山的礦石會對現場造成嚴重的破壞，還會威脅人們的生命安全。因此在監測方法選擇的過程中要盡可能的確保安全性，在檢測相關數據的過程中，要有更加靈敏的反應措施，要能夠針對每個細節問題作出更好的處理。

3.2 邊坡雷達監測系統

邊坡雷達檢測系統也是比較常見的，主要是通過發射高頻電磁波，向整個采場和排土場的邊坡發射一定的信號，所反饋出來的信號往往能夠反映一定的信息。通過相關接收裝置，判斷體波的形狀波的頻率以及反射情況等等，能夠有效的發現問題。而且雷達檢測技術由于較為穩定，使用的過程中能夠及時的發現問題，進行實時監測，相對于GPS監控系統具有更好的應用。在發射高頻電磁波以及接收電磁波的過程中，使用了仿生學的原理，自然界中的很多動物正是通過這種方法進行定位檢測等等，人們正是充分的應用雷達才能夠對材廠和排土場的邊坡情況進行分析，哪怕發生一點變化都能夠及時的進行處理，對現場情況進行勘測，來驗證是否發生問題。

3.3 GNSS邊坡監測系統

GNSS檢測技術也是目前檢測地質災害以及相關施工現場的一種重要方法，GNSS和GPS都是基于衛星的基礎上對現場情況進行檢測的，GPS大都應用于全球定位，在汽車導航等領域有著很好的應用，GNSS則在地質災害探測，相關施工現場檢測的過程中發揮著重要的作用，也正是因為成本問題和穩定性問題等等，GNSS對于采場和排土場的邊坡穩定性分析有很重要的作用。在實際應用的過程中，選用GPS檢測技術還是GNSS檢測技術都是可以滿足實際需求的，還要根據當地的情況以及相關信號的問題進行更加具體的分析，在整個災害檢測系統設計的過程中，應用哪些技術還需要相關技術人員進行實地探索。

4 結束語

總而言之，在分析的過程中首先要對采場和排土場的實際情況進行分析，只有了解了實際情況才能進一步的了解常見災害情況，相對應的提出災害預警措施，為保障露天礦場的安全穩定做出更多的貢獻。