皮廷亮

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 文山 663701）

我國(guó)露天開采的金屬礦山中，鐵礦占據(jù)著大部分，約為85%，化工礦山占據(jù)著70%，而有色金屬礦占據(jù)著45%。而伴隨著礦產(chǎn)資源過度消耗，致使一些深凹露天礦出現(xiàn)在人們眼前，露天采場(chǎng)邊坡高度逐漸超出千米。在對(duì)深凹露天礦進(jìn)行開采時(shí)，由于深度的不斷增長(zhǎng)，致使邊坡角度以及邊坡高度也隨著擴(kuò)大，直接影響著邊坡的穩(wěn)定性以及安全性。不僅如此，邊坡角的提升，也使露天礦山礦產(chǎn)資源回收開采成本獲得了一定保障，屬于企業(yè)提升經(jīng)濟(jì)效益的主要路徑。對(duì)此，在開采露天礦產(chǎn)時(shí)，需要從根本上保障邊坡安全，解決當(dāng)下所存在的經(jīng)濟(jì)效益矛盾，讓露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的作用價(jià)值充分發(fā)揮。

1 露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)研究現(xiàn)狀

對(duì)于高陡邊坡來講，其主要的地質(zhì)環(huán)境以及各種各樣的影響因素，決定著露天采場(chǎng)高陡邊坡的穩(wěn)定性，而這些都需要應(yīng)用有效的邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行驗(yàn)證與監(jiān)控。從當(dāng)下國(guó)內(nèi)外所存在的邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行分析，主要應(yīng)用的手段以及監(jiān)測(cè)設(shè)備有以下幾種。

1.1 表面位移監(jiān)測(cè)技術(shù)

首先，是常規(guī)表面位移監(jiān)測(cè)技術(shù)，其主要應(yīng)用到水準(zhǔn)儀、全站儀、經(jīng)緯儀等一些光學(xué)電子監(jiān)測(cè)儀器。近幾年，不管是國(guó)內(nèi)的學(xué)者還是國(guó)外的學(xué)者，他們?cè)诘刭|(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)技術(shù)上，都已經(jīng)將GIS、GPS以及RS技術(shù)應(yīng)用其中，從而有效地完成地質(zhì)災(zāi)害原因的分析，讓數(shù)據(jù)處理、模型預(yù)報(bào)以及預(yù)警系統(tǒng)變得更加完善。而國(guó)內(nèi)的部分學(xué)者在對(duì)三峽庫區(qū)的邊坡監(jiān)測(cè)工作有著深入研究探討，一般會(huì)使用到GPS技術(shù)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，從而有效完成對(duì)邊坡狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。常規(guī)表面位移監(jiān)測(cè)技術(shù)，其數(shù)據(jù)結(jié)果較為直觀、形象，能夠從根本上顯露出邊坡監(jiān)測(cè)的變形特征，但是其在典型位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)局上有著較高要求，同時(shí)加上表面位移對(duì)于邊坡變形過程有著一定的遲緩性，若邊坡出現(xiàn)了變形，有時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)遲緩上報(bào)的情況，最終限制著監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的預(yù)警作用發(fā)揮[1]。

其次，是三維激光掃描表面位移監(jiān)測(cè)技術(shù)。該種技術(shù)主要特征就是應(yīng)用多次回波技術(shù)降低植被的影響，從而達(dá)成露天采礦高典型性表面位移場(chǎng)所的監(jiān)測(cè)。此種技術(shù)手段監(jiān)測(cè)精度為6mm、監(jiān)測(cè)距離為2km，可以采取設(shè)置監(jiān)測(cè)項(xiàng)的方法，從而達(dá)到遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測(cè)預(yù)警這一目標(biāo)。但是，此種設(shè)備在采購上具有較高的成本支出。

此外，是真實(shí)孔徑雷達(dá)表面位移監(jiān)測(cè)。此種技術(shù)設(shè)備的主要特點(diǎn)是不需要DEM，就能夠直接輸出三維深度數(shù)據(jù)，能夠有效完成大范圍的掃描工作，但是在設(shè)備價(jià)格上比較昂貴。除了這些，還可以利用合成孔徑雷達(dá)完成監(jiān)測(cè)工作。所謂合成孔徑雷達(dá)，其指的是應(yīng)用一個(gè)小天線，讓其沿著長(zhǎng)線陣的軌跡等內(nèi)容完成移動(dòng)并輻射相參信號(hào),之后將不同位置所接收的回波進(jìn)行有關(guān)處理,最終得出分辨率比較高的成像雷達(dá)，一般會(huì)將其分成非聚焦型以及聚焦性兩種。并且，其作為一種主動(dòng)式的微波傳感器,并不會(huì)受到氣候與光照環(huán)境的影響，能夠達(dá)到全天候監(jiān)測(cè)的效果。

1.2 深部位移監(jiān)測(cè)技術(shù)

首先，深部位移監(jiān)測(cè)技術(shù)中涵蓋了鉆孔傾斜儀以及TDR深部巖體監(jiān)測(cè)儀器，它們可以更為精準(zhǔn)的確定出滑面位置。但是，若邊坡發(fā)生了比較嚴(yán)重的錯(cuò)動(dòng)之后，深部監(jiān)測(cè)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)尖端失效的情況，最終并不能夠有效獲得后續(xù)的滑坡位移數(shù)值。除此之外，還包含了聲波測(cè)試。所謂聲波測(cè)試，其主要應(yīng)用流程就是為巖石斷裂所形成的聲波進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并采取人工預(yù)埋聲波測(cè)試裝置的方法，通過聲波的接收找到斷裂形成的具體部位。當(dāng)滑面形成之前，會(huì)有裂紋，這時(shí)便能夠精準(zhǔn)的尋找到聲波發(fā)射信號(hào)。而當(dāng)滑面形成了之后，滑體會(huì)不斷進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這時(shí)裂紋也會(huì)隨之降低，聲發(fā)射信號(hào)隨之減弱，這也會(huì)讓預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)工作變得困難起來[2]。

1.3 深部滑動(dòng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)

對(duì)于邊坡應(yīng)力監(jiān)測(cè)這項(xiàng)工作來講，主要是對(duì)邊坡巖體內(nèi)不同位置的應(yīng)力變化以及地表應(yīng)力變化進(jìn)行測(cè)量，從而展現(xiàn)出變型的具體強(qiáng)度。同時(shí)，也可以根據(jù)其他的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完成變形動(dòng)態(tài)的預(yù)測(cè)與分析。現(xiàn)如今，以往的應(yīng)力監(jiān)測(cè)儀器涵蓋了錨索應(yīng)力計(jì)、錨桿應(yīng)力計(jì)、土壓力計(jì)、鉆孔應(yīng)力計(jì)以及地應(yīng)力測(cè)試儀等。國(guó)內(nèi)外也存在著一些有效、先進(jìn)的邊坡應(yīng)力監(jiān)測(cè)手段，深部滑動(dòng)力監(jiān)測(cè)就是其中一種。此種手段源自于錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)，作用原理如下：滑坡是因?yàn)樵谧饔脡毫ο滤纬傻钠麦w變形，其由于三種因素所構(gòu)成，也就是滑體自身重力、下滑力以及抗滑力，通過在一些不可測(cè)的天然滑坡體力學(xué)系統(tǒng)中添加干擾動(dòng)力，能夠起到人為吸收錨索固力的作用，從而構(gòu)成一個(gè)可測(cè)復(fù)雜的力學(xué)系統(tǒng)，逐步搭建起邊坡深部滑動(dòng)力監(jiān)測(cè)力學(xué)模型，完成一體化的監(jiān)測(cè)技術(shù)控制[3]。

2 監(jiān)測(cè)技術(shù)現(xiàn)存問題

第一，根據(jù)現(xiàn)存技術(shù)手段進(jìn)行研究，能夠得出目前在位移監(jiān)測(cè)結(jié)果的預(yù)測(cè)工作中，土質(zhì)滑坡預(yù)測(cè)已經(jīng)獲得了一些成果，并且完成了對(duì)滑坡的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)。但是，滑坡預(yù)報(bào)一般針對(duì)的是土質(zhì)滑坡，因?yàn)橥临|(zhì)滑坡變形會(huì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間，且變形的特征也比較明顯，這時(shí)采取位移監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)完成預(yù)報(bào)監(jiān)測(cè)十分有效。但是，對(duì)于絕大多數(shù)的巖質(zhì)邊坡來講，失穩(wěn)之前變形往往微乎其微，但是其破壞力十分大，用常規(guī)的位移監(jiān)測(cè)手段完成預(yù)報(bào)工作，很難獲得比較超前的預(yù)警作用。

第二，采取現(xiàn)有的錨桿以及錨索技術(shù)，將其利用到邊坡監(jiān)測(cè)中，能夠得出滑坡災(zāi)害出現(xiàn)時(shí)，下滑力直接超出傳統(tǒng)錨索的抗拉程度。并且，單一的提升錨索強(qiáng)度，并不能從根本上防御邊坡滑動(dòng)所形成的作用力，當(dāng)滑動(dòng)力大于傳統(tǒng)的錨索材料強(qiáng)度時(shí)，錨索也會(huì)被拉斷，致使整體的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)失去效果，并不能繼續(xù)監(jiān)測(cè)滑坡的整個(gè)過程[4]。

3 露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)

為了讓露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)工作變得更加規(guī)范安全，就需要全面落實(shí)相關(guān)的監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范要求，完成對(duì)于其生產(chǎn)的管理與監(jiān)督。目前，國(guó)家安全監(jiān)管總局已經(jīng)制定出了《金屬非金屬露天礦山采場(chǎng)邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（征求意見稿）》，此文件在未來也容易成為露天礦山采場(chǎng)邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)的總體規(guī)范要求。在此意見稿中提出，露天采場(chǎng)邊坡安全監(jiān)測(cè)的等級(jí)，需要根據(jù)滑坡風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)以及變形指數(shù)進(jìn)行確定，大致分為一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)、四級(jí)，一級(jí)屬于最高等級(jí)，四級(jí)屬于最低等級(jí)。對(duì)于等級(jí)不同的邊坡，其安全監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)也有所不同。

雖然，金屬非金屬露天礦山采場(chǎng)邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范正處于征求意見的時(shí)期，并且尚未正式發(fā)布，但是該意見逐步從采動(dòng)應(yīng)力監(jiān)測(cè)變形監(jiān)測(cè)、水文監(jiān)測(cè)等多個(gè)方面進(jìn)行了闡述，在邊坡等級(jí)要求上也指出了相關(guān)的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，能夠?yàn)楹罄m(xù)的建設(shè)與設(shè)計(jì)提供了相關(guān)的思路以及發(fā)展路徑[5]。

4 露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展途徑

現(xiàn)如今，對(duì)于邊坡監(jiān)測(cè)預(yù)警的研究已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)了一百多年，而伴隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，致使各種各樣的邊坡失穩(wěn)現(xiàn)象出現(xiàn)在人們眼前，對(duì)此內(nèi)容的研究也需要漸漸深入起來。并且，國(guó)內(nèi)外所采取的邊坡安全監(jiān)測(cè)技術(shù)以及手段較多，從以往的水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀到現(xiàn)在新型的GPS、智能全站移動(dòng)，這些都受到了廣泛的應(yīng)用，并且在應(yīng)用效果上也有所差異。以往的監(jiān)測(cè)技術(shù)，雖然在自動(dòng)化以及智能化上較為落后，但是通過長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐，其已經(jīng)取得了一定的經(jīng)驗(yàn)，在技術(shù)手段上比較成熟。而對(duì)于一些新型的監(jiān)測(cè)技術(shù)來說，他們注入了全新的測(cè)試原理，能夠顯露出更加優(yōu)秀的性能與作用。

把深部滑動(dòng)力監(jiān)測(cè)技術(shù)與區(qū)域形變技術(shù)整合到一起，能夠克服當(dāng)下邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)手段單一這一情況，增強(qiáng)監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)的時(shí)效性以及精準(zhǔn)性。由于區(qū)域形變以及深部滑動(dòng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在具體應(yīng)用上會(huì)使用多種監(jiān)測(cè)設(shè)備，所以其功能也比較多。

若想使露天高陡邊坡安全監(jiān)測(cè)質(zhì)量獲得保障，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就需要打造出安全遠(yuǎn)程分析服務(wù)平臺(tái)、安全監(jiān)測(cè)平臺(tái)以及應(yīng)急救援平臺(tái)。首先，安全監(jiān)測(cè)與應(yīng)急救援平臺(tái)一般是用于礦山管理人員對(duì)綜合安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理，其中還蓋著巡查管理、數(shù)據(jù)采集、空間數(shù)據(jù)收集、系統(tǒng)管理、視頻監(jiān)控、參數(shù)配置、統(tǒng)計(jì)分析、三維場(chǎng)景展示、歷史查看、故障檢修、短信報(bào)警等，當(dāng)出現(xiàn)相關(guān)的地質(zhì)災(zāi)害時(shí)，還可以完成應(yīng)急救援輔助措施，從根本上降低災(zāi)害所形成的經(jīng)濟(jì)損失。其次，安全遠(yuǎn)程分析服務(wù)平臺(tái)，主要是完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)安全監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)獲取，最終提供全方位的數(shù)據(jù)分析服務(wù)。此種服務(wù)平臺(tái)，可以將實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送到平臺(tái)監(jiān)測(cè)中，并由專業(yè)的人員完成對(duì)其穩(wěn)定性以及安全性的分析，最終把分析結(jié)果傳送到現(xiàn)場(chǎng)救援平臺(tái)當(dāng)中，從而使露天高陡邊坡預(yù)警工作變得更加專業(yè)、規(guī)范[6]。

通過對(duì)露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行研究，從中得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：第一，常規(guī)的監(jiān)測(cè)手段對(duì)于巖體傾斜表面位移等內(nèi)容的監(jiān)測(cè)具有一定的限制，但是并不能有效完成滑坡預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)工作。同時(shí)，對(duì)于深部滑動(dòng)力以及區(qū)域變形等地質(zhì)災(zāi)害來講，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控預(yù)報(bào)技術(shù)，屬于未來高陡邊坡監(jiān)測(cè)的主要發(fā)展方向。第二，露天礦邊坡監(jiān)測(cè)預(yù)警設(shè)計(jì)較為復(fù)雜，并不能夠單一的完成設(shè)備選型工作，而是需要通訊工程、采礦工程、機(jī)械工程、巖土工程等多領(lǐng)域人員一同完成設(shè)計(jì)工作。第三，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)會(huì)利用到許多的信息融合技術(shù)，并把滑動(dòng)力監(jiān)測(cè)以及邊坡表面位移監(jiān)測(cè)當(dāng)做主要內(nèi)容，這時(shí)會(huì)利用到模塊化設(shè)計(jì)方案，并按照現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的實(shí)際狀況，形成一個(gè)淺部與深部聯(lián)合監(jiān)測(cè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，最終使監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的效率得到精準(zhǔn)保障[7]。

5 結(jié)語

總而言之，露天采場(chǎng)的邊坡安全直接關(guān)乎到礦山生產(chǎn)狀況，同時(shí)也決定著礦山最終的經(jīng)濟(jì)利益以及社會(huì)利益，對(duì)于露天采場(chǎng)的發(fā)展有著直接的作用價(jià)值。通過對(duì)露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的深入研究，得出其監(jiān)控技術(shù)比較安全高效，能夠防止一些意外的發(fā)生，將一些安全隱患進(jìn)行排除，從而使得露天采場(chǎng)穩(wěn)定、安全的完成作業(yè)。并且，通過對(duì)露天采場(chǎng)高陡邊坡監(jiān)測(cè)技術(shù)的探究，能夠起到促進(jìn)我國(guó)技術(shù)發(fā)展的效果，讓該項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新與完善，進(jìn)而更好的防范露天采場(chǎng)高陡邊坡發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，讓采礦作業(yè)生產(chǎn)具備較強(qiáng)的安全性，從根本上保障人員安全與設(shè)施安全。