關于露天礦山采場邊坡在線監測的研究

摘要：露天礦山是我國礦產資源開采的重要場所，其采場邊坡的穩定性直接關系到礦山生產安全和效率。由于礦山采場邊坡所處的地質環境復雜多變，加之開采過程中受到爆破、挖掘等人為因素的干擾，使得邊坡穩定性成為礦山安全管理的重中之重。伴隨著科技的不斷進步，在線監測技術逐漸被應用于采場邊坡的穩定性監測工作之中，為礦山安全管理提供了新的手段。立足露天礦山采場邊坡在線監測技術的實踐應用過程，系統性地梳理分析相關研究成果，結合礦山現場實際工作概況，提出相應的監測工作改進措施和優化方案，以期為礦山安全生產提供有力保障。

關鍵詞：露天礦山;采場;邊坡;在線監測;位移監測長時間露天開采作業會形成大面積的礦坑，引發邊坡穩定性問題。因此，相關部門在開展礦山管理工作時，應該結合邊坡穩定性監測技術實地了解邊坡各項數據，利用傳感器技術、無線通信技術等手段，對邊坡位移、應力以及地下水等關鍵參數進行實時傳輸，優化邊坡管理過程，為工作人員明確各項管理細節，切實發揮信息技術高速度、高交換等工作優勢，增強邊坡管理工作的可靠性與穩定性。與此同時，相關部門還應該招收先進的信息化人才，緩解傳統礦山管理工作中由于人力不足所造成的工作壓力，為未來露天礦山的持續開采打好基礎。

1露天礦山采場邊坡監測工作概述

在進行露天礦山開采作業中，采場邊坡的穩定性監測是確保礦山安全生產的重要一環。露天礦山采場通常位于復雜的地質環境之中，其穩定性受到地質構造、巖石特性、氣候環境等客觀因素影響，因此邊坡監測工作的重要性不言而喻。邊坡監測的工作內容主要包括對于邊坡形態、過往位移信息、地面應力以及地下水含量等多個方面的監測。相關部門可以通過布置傳感器網絡的方式，實時收集邊坡的各項數據，再利用現代數據分析技術對邊坡進行立體化建模，有效評估采場邊坡的具體開采狀態，為礦山生產提供科學決策支持。在監測工作開展中，工作人員首先應該遵循安全性的工作原則，嚴格遵守安全操作規范，佩戴好防護裝備，充分考慮邊坡的實際情況，避免在傳感器安裝過程中對邊坡造成二次破壞。傳感器監測設備的安裝與調試也必須符合安全性要求，減少數據所受到的外在環境干擾，提升數據傳輸的有效性［1］。

其次，邊坡的穩定性狀況往往受到多種因素的影響，所以工作人員必須注重監測細節，認真分析每一個監測點位返回的各項數據，以保障生產建設活動安全進行。例如，在對石灰巖礦山進行邊坡監測工作時，這類礦山主要由石灰巖構成，土壤富含鈣素，呈中堿性，且石灰巖硬度較大，穩定性較好。所以在進行邊坡監測工作的過程中，工作人員首先應該基于細節性工作原則確定好邊坡監測范圍，布置監測點，采用GPS測量儀和全站儀對邊坡的地表進行定期測量，記錄邊坡位移的具體情況。在邊坡內部布置鉆孔，利用地質鉆機鉆入地面安裝傾斜儀與應力計，綜合分析邊坡的變形規律，合理評估石灰巖露天礦山的開采安全性。除此之外，相關部門還應該建立更為完善的邊坡監測工作制度，明確監測工作的流程、標準、責任分配，加強對監測人員的培訓管理，發現監測問題時進行有效整改，為礦山安全生產提供有力保障。

2露天礦山采場邊坡在線監測系統

2.1三維激光掃描監測系統

三維激光掃描監測系統是利用激光技術對物體進行維度測量的系統。它通過發射激光束并接收物體表面反射的激光信號，來獲取物體的三維坐標數據，進而構建出物體的三維模型。在露天礦山采場邊坡的監測過程中，三維激光掃描系統的應用可以快速獲取邊坡的表面形態以及特征參數，為邊坡穩定性分析提供數據支持。三維激光掃描監測系統的工作主要包括：發射激光、掃描物體表面、接收反射光以及數據計算等步驟。系統首先發射激光束，通過掃描器控制光束的方向與位置，使其掃描礦山采場邊坡的監測區域。接收采場表面對激光光束的反射光，并將其轉化為電信號，經過系統化判斷了解邊坡的距離信息，存儲為云數據。

2.2微震監測系統

微震監測系統是專門用于監測記錄微震事件的設備系統。主要布置在露天礦山采場邊坡內部的傳感器網絡，能夠捕捉由于巖石破碎、滑動所造成的微小振動波，并將其轉化為電信號進行數據輸送。這些微震信號攜帶著關于邊坡內部應力狀況以及露天礦場巖體結構變化等重要信息。工作人員可以通過系統化分析的方式解析微震信號中所包含的數據，從而設計針對性的工作方案。微震監測系統的工作是基于地震波的傳播和接收過程。當露天礦山采場邊坡內部發生微小振動時，產生的振動波會向四周進行傳播，而系統中的傳感器網絡能夠敏捷地捕捉到這些振動波，將其轉化為信號，經過濾波數字化處理之后，傳輸至中央處理單元進行下一步的分析，進而判斷出邊坡是否存在滑坡風險。

2.3裂隙變形監測數據系統

裂隙變形監測數據系統是集成了多種傳感器和數據處理技術的綜合監測系統。在露天礦山采場邊坡裂隙區域布置高精度傳感器，能夠實時采集裂隙的變形數據，進而開展全面的工作分析。工作人員在應用裂隙變形監測數據系統開展作業時，需要在準備階段將高精度的位移傳感器、應變傳感器布置于目標邊坡裂隙區域。當裂隙發生形變時，傳感器會感知到變形數據量轉化為模擬量進行輸出，傳遞至中央處理單元進行綜合化處理。在應用該系統開展具體工作時，工作人員應該重視系統的初始化設置，對傳感器的監測范圍進行配置，生成包括裂隙變形量、變形速率、變形趨勢的評測報告，為接下來的工作評估提供重要參考［2］。

3露天礦山采場邊坡在線監測的工作策略

3.1健全管理機制，提升人員綜合素養

伴隨著科學技術的發展和儀器設備的更新，礦山采場邊坡監測工作早已實現從早期的人工監測過渡到現在的實時自動化監測，監測手段越來越多。相關部門在開展監測工作時，應進一步健全管理機制，明確各個階段的采場邊坡監測范圍，制定嚴格的責任追究制度，明確各級管理人員和操作人員的職責和權利，確保每一位工作人員都可以在工作中承擔相應的責任。其次，相關部門應該加強監測設備的維護與管理，定期對設備進行巡檢維護，確保設備的正常運行和數據的準確性。建立完善的設備檔案記錄，為后續設備的更新與升級提供依據。同時，部門內部還需要建立信息溝通共享機制，通過信息化技術手段實現露天礦山采場邊坡監測數據的實時共享，使各級工作人員能夠及時地了解邊坡的變形情況，加強各部門之間的溝通協作，形成合力，共同應對可能出現的邊坡安全問題。

例如，相關部門在針對一個屬于裂隙巖質高邊坡的露天礦場進行工作時，該礦場邊坡由于風化作用、雨水侵蝕等因素已經出現了局部失穩的現象。對此，相關部門在應用三維激光掃描監測系統開展作業時，應該從健全工作機制的角度入手，在邊坡變形區域設計多個傳感器監測點，確保監測位置能夠覆蓋整個變形區。依照邊坡的變形情況合理地設置掃描周期，周期為2～3 d一次，利用數據處理系統對掃描出來的礦場數據進行有效處理，生成報告。遵循可靠性和加密性的工作原則，對邊坡穩定性較差的位置進行加密監測，保障作業人員以及工作設備的安全性。與此同時，相關部門需要設定預警閾值，當變形量超過閾值時，系統會自動觸發預警，通知基層工作人員采取相應的措施，進而滿足采場生產作業需要。除此之外，部門還需要帶領工作人員參加三維激光掃描監測系統的培訓會議，強化安全意識教育，使得監測人員能夠認識到邊坡安全的重要性，確保在發生安全事故時能夠有效地應對。

3.2加強技術投入，控制監測工作成本

先進技術是推動露天礦山采場邊坡在線檢測工作發展的核心動力。礦山在開采過程中，其邊緣巖體將不可避免地產生變形與破壞，由最開始的萌生裂紋，逐漸擴展，直至最后形成宏觀裂隙。在此過程中，如果一味地憑借人力或依照過往經驗開展工作，在一定程度上會增加在線檢測作業的難度。對此，相關部門應該引入先進的在線檢測技術，設立研發基金鼓勵技術創新，激發部門內部科研人員的創新活力，推動檢測技術的不斷進步。如在應用微震監測系統開展礦山采場邊坡監測工作時，相關部門可以優化系統硬件，在采場邊坡的關鍵區域部署多個數據采集儀以及微震信號傳感器。安裝完畢后，形成以數據采集儀為監測主體的監測單元，通過無線信號發射裝置與監測中繼站相連，進一步與露天礦山總站進行通信，確保監測站能夠及時地對數據進行分析和處理［3］。

與此同時，在開展監測工作時，相關部門還應該控制監測成本。根據礦山地質條件和邊坡特點，設定科學合理的監測方案，為基層工作人員明確監測內容、監測周期，避免重復工作現象的產生。例如，在針對露天銅金礦開展邊坡監測工作時，由于該礦區長期開采作業的原因形成了大面積、高落差的礦坑，引發了邊坡穩定性的問題，且邊坡巖體在重力持續的影響下，會逐漸增加負荷，極有可能發生破壞。在面對這一工作情況時，相關部門要結合微震監測系統設計工作方案，基于模塊化、標準化的設計理念，降低微震監測系統建設的成本與投入，加強與科研院所、高校機構的合作，引進先進的監測算法，提升監測系統的技術水平。除此之外，在保障監測效果的前提之下，相關部門還要嚴格地控制監測工作成本。加強監測傳感器設備的保養工作，延長設備使用壽命，使得露天銅金礦的開采工作能夠走向可持續發展道路。

3.3規范工作節點，構建嚴格監測標準

根據相關規定，露天礦山邊坡必須進行變形監測，且邊坡監測的內容和方法應根據邊坡安全等級確定。而邊坡工程安全等級由邊坡高度和邊坡危害等級兩項指標來確定，分為三級。相關部門在開展日常工作時，應該根據邊坡工程安全等級確定監測項目，規范基層工作人員的工作節點任務，明確在線監測的工作流程如監測點的選擇、監測設備的安裝、數據采集分析、結果報告等，引導基層工作人員根據安全操作規范完成各項工作任務，切實提升工作的安全性與可行性。

例如，在對高嶺土礦山進行開采作業時，邊坡穩定性問題日益凸顯。所以，相關部門應該借助裂隙變形監測數據系統設計邊坡監測工作方案，對礦區邊坡表面的裂隙進行定期觀測，記錄裂隙的寬度、長度、深度等參數的變化情況，規范位移檢測、應力檢測、水文監測等工作節點。比如利用巖土力學監測儀器對邊坡內部的應力狀態進行檢測，提升監測數據的全面性和準確性等。與此同時。相關部門應該基于礦山開采計劃和邊坡監測的需要，制定更為詳細的工作節點安排，明確監測時間、監測頻率、人員分工等各項具體要求，確保監測工作能夠有序進行。定期編制監測報告，對本次礦山數據的采集范圍進行匯總，合理地評估邊坡的穩定性，便于礦山管理人員了解邊坡監測情況。除此之外，部門內部還需要構建更為嚴格的監測標準。如針對高嶺土礦山邊坡表面水平裂隙的監測相鄰點位誤差不能大于6 mm，表面垂直位移監測誤差不應大于3 mm。裂隙內部位移監測儀器精度不應大于0.10 mm/m等，及時分析監測工作成效和不足，為今后監測工作的開展提供有益參考［4］。

4結語

露天礦山采場邊坡在線監測系統的建設，成為提高開展工作安全性的必由之路。通過在線監測手段，相關部門能夠實現露天礦山采場邊坡數據信息的存儲和快速檢索，高效地獲取一手數據，及時地確定邊坡的穩定性狀態，了解引發邊坡滑動破壞問題產生的根本性因素，進而設計有針對性的工作優化方案，為露天礦山邊坡安全管理以及危害防治提供理論指導。與此同時，相關部門還應該定期分析滑坡工作案例。設立定期巡查機制，及時對露天礦山安全管理工作問題進行合理配置，最終為我國采礦行業的發展貢獻力量。

參考文獻：

［1］李愛民.露天采場邊坡在線監測與物聯網對接的研究與應用［J］.中國金屬通報，2021（6）：9697.

［2］王強.露天采場邊坡在線監測與智能化管理系統的開發與實施［J］.工程技術研究，2023，5（20）：4446.

［3］程林.高陡邊坡在線監測系統在南泥湖露天鉬礦中的應用［J］.黃金科學技術，2024，32（2）：366376.

［4］楊華祥，張坤梅.銅曼礦段露天采場東部邊坡位移特征分析［J］.現代礦業，2020，36（10）：6165.

作者簡介：林毓華，廣西南寧人，工程師，本科，研究方向：礦山安全工程。