魯成偉

(貴州磷化集團有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000)

0 引 言

受自然災(zāi)害以及各類因素影響，露天礦山極易發(fā)生崩塌、滑坡以及斜坡崩塌的危險。與此同時，伴隨開采作業(yè)深度增加，露天礦邊坡垂直高度會變得不穩(wěn)定和陡峭，甚至?xí){作業(yè)人員生命安全，很大程度上會對露天礦場的開采安全造成威脅，影響其后續(xù)開采工作。由此可見，對露天礦邊坡安全監(jiān)測工作是刻不容緩的，目前測繪技術(shù)不斷發(fā)展，當(dāng)前常用的露天礦邊坡安全監(jiān)測的問題主要運用以下3種技術(shù)來解決：三維激光掃描、測量機器人以及GNSS技術(shù)等。

1 露天礦安全問題

露天采礦場的邊坡組成復(fù)雜，由于采礦作業(yè)的不斷推進，各組成部分之間常常處于動態(tài)變化之中，確保作業(yè)的安全性即是保證邊坡的穩(wěn)定性，而影響邊坡安全性的具體因素有以下幾個方面。

1.1 外部因素

1.1.1 振動影響

施工設(shè)備在作業(yè)中會產(chǎn)生運行振動、地質(zhì)振動以及爆破礦場的振動都是露天礦邊坡受到的振動因素。振動之所以會影響露天礦邊坡的安全性是因為其在巖體中傳導(dǎo)時會產(chǎn)生大量縱向形態(tài)的振動波，偶爾也會有橫向形態(tài)的，這類振動波會促使邊坡中的飽水砂土進行液化反應(yīng)，將砂土擠出巖石裂縫，從而使邊坡發(fā)生變形，臺階失穩(wěn)，影響其安全性。

1.1.2 技術(shù)因素

邊坡穩(wěn)定性還受到相關(guān)技術(shù)人員對露天礦開采的技術(shù)要點的掌握情況的影響，其中的技術(shù)要點包括回采順序、工作面推進模式選擇、邊坡角度控制以及爆破技術(shù)運用和邊坡臺階組成等，任何一個環(huán)節(jié)的紕漏都會影響到整個作業(yè)的安全性。

1.1.3 施工管理因素

露天礦邊坡的維護管理離不開施工管理單位的重點監(jiān)督管理，但仍然有部分施工單位缺乏足夠重視，致使違規(guī)操作現(xiàn)象出現(xiàn)在某些施工環(huán)節(jié)中，影響邊坡的安全性。

1.1.4 自然環(huán)境因素

在受到惡劣極端天氣影響，例如強降雨的環(huán)境下，露天礦山是極易發(fā)生山體滑坡現(xiàn)象的。同時由于礦山邊坡土質(zhì)常常以粘性土巖為主的特點，致使其在大量吸水膨脹后削弱了主體強度，在自身重力作用下也會發(fā)生自由滑動現(xiàn)象。因而，直接影響到邊坡巖體的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 內(nèi)部影響因素

邊坡的穩(wěn)定性直接受到露天礦山的實際地質(zhì)分布情況以及山體巖石的力學(xué)性質(zhì)的影響，一般情況下，邊坡的穩(wěn)定性與巖石的硬度成正比，因此在山體巖層為灰?guī)r、砂質(zhì)巖或泥巖較容易發(fā)生邊坡崩塌的現(xiàn)象。此外，邊坡巖體的特性受到其結(jié)構(gòu)面和結(jié)構(gòu)的影響，也會直接作用于邊坡的穩(wěn)定性。

2 邊坡安全監(jiān)測的重要性

隨著采礦業(yè)的大力發(fā)展，安全生產(chǎn)問題日益凸顯。推動了國家新安全法的出臺，其中重點要求：生產(chǎn)經(jīng)營單位要重視對相關(guān)安全生產(chǎn)的法律、法規(guī)的遵守，重視對安全生產(chǎn)的管理工作，積極構(gòu)建安全生產(chǎn)責(zé)任制及其規(guī)章制度，完善安全生產(chǎn)條件，推進安全生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)，提升安全生產(chǎn)水平，保障安全生產(chǎn)的有序開展。新安全法的出臺和實施更促進了各級安監(jiān)部門相繼出臺新的政策法規(guī)保障礦山露天邊坡和排土場的管理工作。國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局第67號令《非煤礦山企業(yè)安全生產(chǎn)十條規(guī)定》第二項第8條及第9條規(guī)定：必須落實邊坡安全措施；必須按設(shè)計排土，加強排土場管理。

3 邊坡安全監(jiān)測的技術(shù)方法

3.1 測量機器人技術(shù)

測量機器人是智能型的電子全站儀，它可以代替人工對目標(biāo)進行自動跟蹤搜索、辨識和精確找準(zhǔn)，同時能收集其距離、三維坐標(biāo)以及角度等信息內(nèi)容。因而，測量機器人技術(shù)是當(dāng)前測量儀器制造領(lǐng)域的佼佼者，是集多項先進技術(shù)于一體的測量儀器，利用CC影響傳感器輕松識別“目標(biāo)”并快速分析推理，自動準(zhǔn)確地完成各項操作流程，因而能夠輕松勝出手工操作，并實現(xiàn)對其的替代。與此同時，測量機器人還可以與各類測量軟件相結(jié)合，有效替代人工需完成的測量任務(wù)，例如：分析處理測量數(shù)據(jù)的軟件、控制測量過程的軟件、制定測量計劃的軟件等，并可以高效完成各項測量任務(wù)。

3.2 GNSS監(jiān)測技術(shù)

GNSS檢測技術(shù)的優(yōu)勢在于其測量精度高、自動化水平高，將其科學(xué)合理地運用于露天礦邊坡穩(wěn)定性的檢測作業(yè)中，對邊坡安全性有著積極影響。因此可以有效利用GNSS定位精度高、無需通視的特點，將其與數(shù)據(jù)無線遠程傳輸技術(shù)相結(jié)合，加之監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化分析處理系統(tǒng)的融合，可構(gòu)建出先進的邊坡穩(wěn)定性的自動化監(jiān)測系統(tǒng)。

3.2.1 表面位移監(jiān)測

表面位移的檢測系統(tǒng)可采用在線監(jiān)測系統(tǒng)對監(jiān)測點的三維坐標(biāo)位移的實時情況精準(zhǔn)掌握。其中設(shè)備組成有：天線、GNSS接收機、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備和防雷設(shè)備等。

3.2.2 雨量監(jiān)測

利用智能雨量計掌握實際降雨量，同時可分段記錄一天內(nèi)每小時的降雨量，并對每日降雨量做具體統(tǒng)計。

3.2.3 爆破震動監(jiān)測

設(shè)備振動和人工爆破產(chǎn)生的振動波會促使地層中產(chǎn)生地震波后發(fā)生反射產(chǎn)生反射波，最終被傳感器接收后并記錄。其中振動記錄儀的功能是記錄分析機械振動波、地震波和各類沖擊信號的數(shù)據(jù)，將結(jié)果顯示輸出以及打印和存儲。它是與各類傳感器直接相連的，將模擬的電壓量轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量后存儲，通過串行口和移動終端設(shè)備，經(jīng)由計算機進行譜圖顯示、波形顯示和測試結(jié)果的表格顯示及打印、存盤等。

3.3 三維激光掃描監(jiān)測技術(shù)

三維激光掃描檢測技術(shù)在測繪領(lǐng)域的應(yīng)用較為廣泛，通常常見于建筑物立面掃描、古建筑物測繪以及三維建模等，這種監(jiān)測方法的優(yōu)勢在于可快速獲取數(shù)據(jù)并有效縮減外業(yè)監(jiān)測工作量，收集的監(jiān)測點運數(shù)據(jù)信息可達到mm級，精確度較高，同時還可以結(jié)合建模軟件，快速建立起三維模型，并且對變形過程可以做動態(tài)展示，因此在邊坡的變形量的分析和評估工作中是極為有利的。

3.4 近景攝影監(jiān)測技術(shù)

使用高分辨率的數(shù)碼相機進行近景攝影獲取邊坡數(shù)字立體影像像對，并使用影像匹配、相對定向等攝影測量處理技術(shù)，解析處理后獲得邊坡位置和高程信息，最后可以對獲得的多個周期的三維數(shù)據(jù)進行比對分析，可以更直觀有效的了解邊坡變形的實際情況。

3.5 其他監(jiān)測技術(shù)

3.5.1 振弦式傳感器技術(shù)

合理利用遠程監(jiān)控系統(tǒng)，在邊坡的相應(yīng)位置埋置傳感器節(jié)點，分節(jié)點在振弦式傳感器作用下獲取數(shù)據(jù)。同時，分節(jié)點的數(shù)據(jù)和曲線變化是受到中心檢測軟件的定時監(jiān)測的，可以科學(xué)預(yù)測報警。

3.5.2 雷達干涉技術(shù)

邊坡的安全監(jiān)測也可采用地基干涉雷達技術(shù)。分析處理有效的檢測數(shù)據(jù)，并比對現(xiàn)場的變形情況，及時分析總結(jié)相應(yīng)預(yù)警級別，對地質(zhì)災(zāi)害隱患做預(yù)警預(yù)報。這可以大大減少對邊坡安全性的影響。

4 結(jié) 語

科學(xué)有效的甄別災(zāi)難前兆，并及時監(jiān)測出礦場的安全隱患，合理運用科學(xué)的監(jiān)測方法排除露天礦邊坡存在的安全隱患，對礦業(yè)領(lǐng)域的影響是積極有效的，直接關(guān)系到其經(jīng)濟增長和工作人員的生命安全。因而，對邊坡的安全措施的探討要始終保持高度警惕，不斷更新認知，并積極投入實踐檢驗，為我國采礦事業(yè)的蓬勃發(fā)展做出積極努力。