摘要：露天礦山是我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)采的重要場(chǎng)所，其采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)安全和效率。由于礦山采場(chǎng)邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜多變，加之開(kāi)采過(guò)程中受到爆破、挖掘等人為因素的干擾，使得邊坡穩(wěn)定性成為礦山安全管理的重中之重。伴隨著科技的不斷進(jìn)步，在線監(jiān)測(cè)技術(shù)逐漸被應(yīng)用于采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)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(chǎng)邊坡在線監(jiān)測(cè)技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用過(guò)程，系統(tǒng)性地梳理分析相關(guān)研究成果，結(jié)合礦山現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工作概況，提出相應(yīng)的監(jiān)測(cè)工作改進(jìn)措施和優(yōu)化方案，以期為礦山安全生產(chǎn)提供有力保障。

關(guān)鍵詞：露天礦山;采場(chǎng);邊坡;在線監(jiān)測(cè);位移監(jiān)測(cè)長(zhǎng)時(shí)間露天開(kāi)采作業(yè)會(huì)形成大面積的礦坑，引發(fā)邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題。因此，相關(guān)部門(mén)在開(kāi)展礦山管理工作時(shí)，應(yīng)該結(jié)合邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)地了解邊坡各項(xiàng)數(shù)據(jù)，利用傳感器技術(shù)、無(wú)線通信技術(shù)等手段，對(duì)邊坡位移、應(yīng)力以及地下水等關(guān)鍵參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)傳輸，優(yōu)化邊坡管理過(guò)程，為工作人員明確各項(xiàng)管理細(xì)節(jié)，切實(shí)發(fā)揮信息技術(shù)高速度、高交換等工作優(yōu)勢(shì)，增強(qiáng)邊坡管理工作的可靠性與穩(wěn)定性。與此同時(shí)，相關(guān)部門(mén)還應(yīng)該招收先進(jìn)的信息化人才，緩解傳統(tǒng)礦山管理工作中由于人力不足所造成的工作壓力，為未來(lái)露天礦山的持續(xù)開(kāi)采打好基礎(chǔ)。

1露天礦山采場(chǎng)邊坡監(jiān)測(cè)工作概述

在進(jìn)行露天礦山開(kāi)采作業(yè)中，采場(chǎng)邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)是確保礦山安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。露天礦山采場(chǎng)通常位于復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境之中，其穩(wěn)定性受到地質(zhì)構(gòu)造、巖石特性、氣候環(huán)境等客觀因素影響，因此邊坡監(jiān)測(cè)工作的重要性不言而喻。邊坡監(jiān)測(cè)的工作內(nèi)容主要包括對(duì)于邊坡形態(tài)、過(guò)往位移信息、地面應(yīng)力以及地下水含量等多個(gè)方面的監(jiān)測(cè)。相關(guān)部門(mén)可以通過(guò)布置傳感器網(wǎng)絡(luò)的方式，實(shí)時(shí)收集邊坡的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，再利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析技術(shù)對(duì)邊坡進(jìn)行立體化建模，有效評(píng)估采場(chǎng)邊坡的具體開(kāi)采狀態(tài)，為礦山生產(chǎn)提供科學(xué)決策支持。在監(jiān)測(cè)工作開(kāi)展中，工作人員首先應(yīng)該遵循安全性的工作原則，嚴(yán)格遵守安全操作規(guī)范，佩戴好防護(hù)裝備，充分考慮邊坡的實(shí)際情況，避免在傳感器安裝過(guò)程中對(duì)邊坡造成二次破壞。傳感器監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝與調(diào)試也必須符合安全性要求，減少數(shù)據(jù)所受到的外在環(huán)境干擾，提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠行裕?］。

其次，邊坡的穩(wěn)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(jiān)測(cè)細(xì)節(jié)，認(rèn)真分析每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位返回的各項(xiàng)數(shù)據(jù)，以保障生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)安全進(jìn)行。例如，在對(duì)石灰?guī)r礦山進(jìn)行邊坡監(jiān)測(cè)工作時(shí)，這類(lèi)礦山主要由石灰?guī)r構(gòu)成，土壤富含鈣素，呈中堿性，且石灰?guī)r硬度較大，穩(wěn)定性較好。所以在進(jìn)行邊坡監(jiān)測(cè)工作的過(guò)程中，工作人員首先應(yīng)該基于細(xì)節(jié)性工作原則確定好邊坡監(jiān)測(cè)范圍，布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，采用GPS測(cè)量?jī)x和全站儀對(duì)邊坡的地表進(jìn)行定期測(cè)量，記錄邊坡位移的具體情況。在邊坡內(nèi)部布置鉆孔，利用地質(zhì)鉆機(jī)鉆入地面安裝傾斜儀與應(yīng)力計(jì)，綜合分析邊坡的變形規(guī)律，合理評(píng)估石灰?guī)r露天礦山的開(kāi)采安全性。除此之外，相關(guān)部門(mén)還應(yīng)該建立更為完善的邊坡監(jiān)測(cè)工作制度，明確監(jiān)測(cè)工作的流程、標(biāo)準(zhǔn)、責(zé)任分配，加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)人員的培訓(xùn)管理，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)問(wèn)題時(shí)進(jìn)行有效整改，為礦山安全生產(chǎn)提供有力保障。

2露天礦山采場(chǎng)邊坡在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

2.1三維激光掃描監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

三維激光掃描監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是利用激光技術(shù)對(duì)物體進(jìn)行維度測(cè)量的系統(tǒng)。它通過(guò)發(fā)射激光束并接收物體表面反射的激光信號(hào)，來(lái)獲取物體的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)，進(jìn)而構(gòu)建出物體的三維模型。在露天礦山采場(chǎng)邊坡的監(jiān)測(cè)過(guò)程中，三維激光掃描系統(tǒng)的應(yīng)用可以快速獲取邊坡的表面形態(tài)以及特征參數(shù)，為邊坡穩(wěn)定性分析提供數(shù)據(jù)支持。三維激光掃描監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作主要包括：發(fā)射激光、掃描物體表面、接收反射光以及數(shù)據(jù)計(jì)算等步驟。系統(tǒng)首先發(fā)射激光束，通過(guò)掃描器控制光束的方向與位置，使其掃描礦山采場(chǎng)邊坡的監(jiān)測(cè)區(qū)域。接收采場(chǎng)表面對(duì)激光光束的反射光，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)系統(tǒng)化判斷了解邊坡的距離信息，存儲(chǔ)為云數(shù)據(jù)。

2.2微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是專(zhuān)門(mén)用于監(jiān)測(cè)記錄微震事件的設(shè)備系統(tǒng)。主要布置在露天礦山采場(chǎng)邊坡內(nèi)部的傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠捕捉由于巖石破碎、滑動(dòng)所造成的微小振動(dòng)波，并將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸送。這些微震信號(hào)攜帶著關(guān)于邊坡內(nèi)部應(yīng)力狀況以及露天礦場(chǎng)巖體結(jié)構(gòu)變化等重要信息。工作人員可以通過(guò)系統(tǒng)化分析的方式解析微震信號(hào)中所包含的數(shù)據(jù)，從而設(shè)計(jì)針對(duì)性的工作方案。微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作是基于地震波的傳播和接收過(guò)程。當(dāng)露天礦山采場(chǎng)邊坡內(nèi)部發(fā)生微小振動(dòng)時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)波會(huì)向四周進(jìn)行傳播，而系統(tǒng)中的傳感器網(wǎng)絡(luò)能夠敏捷地捕捉到這些振動(dòng)波，將其轉(zhuǎn)化為信號(hào)，經(jīng)過(guò)濾波數(shù)字化處理之后，傳輸至中央處理單元進(jìn)行下一步的分析，進(jìn)而判斷出邊坡是否存在滑坡風(fēng)險(xiǎn)。

2.3裂隙變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)

裂隙變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)是集成了多種傳感器和數(shù)據(jù)處理技術(shù)的綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在露天礦山采場(chǎng)邊坡裂隙區(qū)域布置高精度傳感器，能夠?qū)崟r(shí)采集裂隙的變形數(shù)據(jù)，進(jìn)而開(kāi)展全面的工作分析。工作人員在應(yīng)用裂隙變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)開(kāi)展作業(yè)時(shí)，需要在準(zhǔn)備階段將高精度的位移傳感器、應(yīng)變傳感器布置于目標(biāo)邊坡裂隙區(qū)域。當(dāng)裂隙發(fā)生形變時(shí)，傳感器會(huì)感知到變形數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)化為模擬量進(jìn)行輸出，傳遞至中央處理單元進(jìn)行綜合化處理。在應(yīng)用該系統(tǒng)開(kāi)展具體工作時(shí)，工作人員應(yīng)該重視系統(tǒng)的初始化設(shè)置，對(duì)傳感器的監(jiān)測(cè)范圍進(jìn)行配置，生成包括裂隙變形量、變形速率、變形趨勢(shì)的評(píng)測(cè)報(bào)告，為接下來(lái)的工作評(píng)估提供重要參考［2］。

3露天礦山采場(chǎng)邊坡在線監(jiān)測(cè)的工作策略

3.1健全管理機(jī)制，提升人員綜合素養(yǎng)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和儀器設(shè)備的更新，礦山采場(chǎng)邊坡監(jiān)測(cè)工作早已實(shí)現(xiàn)從早期的人工監(jiān)測(cè)過(guò)渡到現(xiàn)在的實(shí)時(shí)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)手段越來(lái)越多。相關(guān)部門(mén)在開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作時(shí)，應(yīng)進(jìn)一步健全管理機(jī)制，明確各個(gè)階段的采場(chǎng)邊坡監(jiān)測(cè)范圍，制定嚴(yán)格的責(zé)任追究制度，明確各級(jí)管理人員和操作人員的職責(zé)和權(quán)利，確保每一位工作人員都可以在工作中承擔(dān)相應(yīng)的責(zé)任。其次，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)測(cè)設(shè)備的維護(hù)與管理，定期對(duì)設(shè)備進(jìn)行巡檢維護(hù)，確保設(shè)備的正常運(yùn)行和數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。建立完善的設(shè)備檔案記錄，為后續(xù)設(shè)備的更新與升級(jí)提供依據(jù)。同時(shí)，部門(mén)內(nèi)部還需要建立信息溝通共享機(jī)制，通過(guò)信息化技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)露天礦山采場(chǎng)邊坡監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享，使各級(jí)工作人員能夠及時(shí)地了解邊坡的變形情況，加強(qiáng)各部門(mén)之間的溝通協(xié)作，形成合力，共同應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的邊坡安全問(wèn)題。

例如，相關(guān)部門(mén)在針對(duì)一個(gè)屬于裂隙巖質(zhì)高邊坡的露天礦場(chǎng)進(jìn)行工作時(shí)，該礦場(chǎng)邊坡由于風(fēng)化作用、雨水侵蝕等因素已經(jīng)出現(xiàn)了局部失穩(wěn)的現(xiàn)象。對(duì)此，相關(guān)部門(mén)在應(yīng)用三維激光掃描監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)展作業(yè)時(shí)，應(yīng)該從健全工作機(jī)制的角度入手，在邊坡變形區(qū)域設(shè)計(jì)多個(gè)傳感器監(jiān)測(cè)點(diǎn)，確保監(jiān)測(cè)位置能夠覆蓋整個(gè)變形區(qū)。依照邊坡的變形情況合理地設(shè)置掃描周期，周期為2～3 d一次，利用數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)對(duì)掃描出來(lái)的礦場(chǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效處理，生成報(bào)告。遵循可靠性和加密性的工作原則，對(duì)邊坡穩(wěn)定性較差的位置進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)，保障作業(yè)人員以及工作設(shè)備的安全性。與此同時(shí)，相關(guān)部門(mén)需要設(shè)定預(yù)警閾值，當(dāng)變形量超過(guò)閾值時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警，通知基層工作人員采取相應(yīng)的措施，進(jìn)而滿足采場(chǎng)生產(chǎn)作業(yè)需要。除此之外，部門(mén)還需要帶領(lǐng)工作人員參加三維激光掃描監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的培訓(xùn)會(huì)議，強(qiáng)化安全意識(shí)教育，使得監(jiān)測(cè)人員能夠認(rèn)識(shí)到邊坡安全的重要性，確保在發(fā)生安全事故時(shí)能夠有效地應(yīng)對(duì)。

3.2加強(qiáng)技術(shù)投入，控制監(jiān)測(cè)工作成本

先進(jìn)技術(shù)是推動(dòng)露天礦山采場(chǎng)邊坡在線檢測(cè)工作發(fā)展的核心動(dòng)力。礦山在開(kāi)采過(guò)程中，其邊緣巖體將不可避免地產(chǎn)生變形與破壞，由最開(kāi)始的萌生裂紋，逐漸擴(kuò)展，直至最后形成宏觀裂隙。在此過(guò)程中，如果一味地憑借人力或依照過(guò)往經(jīng)驗(yàn)開(kāi)展工作，在一定程度上會(huì)增加在線檢測(cè)作業(yè)的難度。對(duì)此，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該引入先進(jìn)的在線檢測(cè)技術(shù)，設(shè)立研發(fā)基金鼓勵(lì)技術(shù)創(chuàng)新，激發(fā)部門(mén)內(nèi)部科研人員的創(chuàng)新活力，推動(dòng)檢測(cè)技術(shù)的不斷進(jìn)步。如在應(yīng)用微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開(kāi)展礦山采場(chǎng)邊坡監(jiān)測(cè)工作時(shí)，相關(guān)部門(mén)可以優(yōu)化系統(tǒng)硬件，在采場(chǎng)邊坡的關(guān)鍵區(qū)域部署多個(gè)數(shù)據(jù)采集儀以及微震信號(hào)傳感器。安裝完畢后，形成以數(shù)據(jù)采集儀為監(jiān)測(cè)主體的監(jiān)測(cè)單元，通過(guò)無(wú)線信號(hào)發(fā)射裝置與監(jiān)測(cè)中繼站相連，進(jìn)一步與露天礦山總站進(jìn)行通信，確保監(jiān)測(cè)站能夠及時(shí)地對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理［3］。

與此同時(shí)，在開(kāi)展監(jiān)測(cè)工作時(shí)，相關(guān)部門(mén)還應(yīng)該控制監(jiān)測(cè)成本。根據(jù)礦山地質(zhì)條件和邊坡特點(diǎn)，設(shè)定科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)方案，為基層工作人員明確監(jiān)測(cè)內(nèi)容、監(jiān)測(cè)周期，避免重復(fù)工作現(xiàn)象的產(chǎn)生。例如，在針對(duì)露天銅金礦開(kāi)展邊坡監(jiān)測(cè)工作時(shí)，由于該礦區(qū)長(zhǎng)期開(kāi)采作業(yè)的原因形成了大面積、高落差的礦坑，引發(fā)了邊坡穩(wěn)定性的問(wèn)題，且邊坡巖體在重力持續(xù)的影響下，會(huì)逐漸增加負(fù)荷，極有可能發(fā)生破壞。在面對(duì)這一工作情況時(shí)，相關(guān)部門(mén)要結(jié)合微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作方案，基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)理念，降低微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)的成本與投入，加強(qiáng)與科研院所、高校機(jī)構(gòu)的合作，引進(jìn)先進(jìn)的監(jiān)測(cè)算法，提升監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的技術(shù)水平。除此之外，在保障監(jiān)測(cè)效果的前提之下，相關(guān)部門(mén)還要嚴(yán)格地控制監(jiān)測(cè)工作成本。加強(qiáng)監(jiān)測(cè)傳感器設(shè)備的保養(yǎng)工作，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命，使得露天銅金礦的開(kāi)采工作能夠走向可持續(xù)發(fā)展道路。

3.3規(guī)范工作節(jié)點(diǎn)，構(gòu)建嚴(yán)格監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，露天礦山邊坡必須進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，且邊坡監(jiān)測(cè)的內(nèi)容和方法應(yīng)根據(jù)邊坡安全等級(jí)確定。而邊坡工程安全等級(jí)由邊坡高度和邊坡危害等級(jí)兩項(xiàng)指標(biāo)來(lái)確定，分為三級(jí)。相關(guān)部門(mén)在開(kāi)展日常工作時(shí)，應(yīng)該根據(jù)邊坡工程安全等級(jí)確定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，規(guī)范基層工作人員的工作節(jié)點(diǎn)任務(wù)，明確在線監(jiān)測(cè)的工作流程如監(jiān)測(cè)點(diǎn)的選擇、監(jiān)測(cè)設(shè)備的安裝、數(shù)據(jù)采集分析、結(jié)果報(bào)告等，引導(dǎo)基層工作人員根據(jù)安全操作規(guī)范完成各項(xiàng)工作任務(wù)，切實(shí)提升工作的安全性與可行性。

例如，在對(duì)高嶺土礦山進(jìn)行開(kāi)采作業(yè)時(shí)，邊坡穩(wěn)定性問(wèn)題日益凸顯。所以，相關(guān)部門(mén)應(yīng)該借助裂隙變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)邊坡監(jiān)測(cè)工作方案，對(duì)礦區(qū)邊坡表面的裂隙進(jìn)行定期觀測(cè)，記錄裂隙的寬度、長(zhǎng)度、深度等參數(shù)的變化情況，規(guī)范位移檢測(cè)、應(yīng)力檢測(cè)、水文監(jiān)測(cè)等工作節(jié)點(diǎn)。比如利用巖土力學(xué)監(jiān)測(cè)儀器對(duì)邊坡內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，提升監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性等。與此同時(shí)。相關(guān)部門(mén)應(yīng)該基于礦山開(kāi)采計(jì)劃和邊坡監(jiān)測(cè)的需要，制定更為詳細(xì)的工作節(jié)點(diǎn)安排，明確監(jiān)測(cè)時(shí)間、監(jiān)測(cè)頻率、人員分工等各項(xiàng)具體要求，確保監(jiān)測(cè)工作能夠有序進(jìn)行。定期編制監(jiān)測(cè)報(bào)告，對(duì)本次礦山數(shù)據(jù)的采集范圍進(jìn)行匯總，合理地評(píng)估邊坡的穩(wěn)定性，便于礦山管理人員了解邊坡監(jiān)測(cè)情況。除此之外，部門(mén)內(nèi)部還需要構(gòu)建更為嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。如針對(duì)高嶺土礦山邊坡表面水平裂隙的監(jiān)測(cè)相鄰點(diǎn)位誤差不能大于6 mm，表面垂直位移監(jiān)測(cè)誤差不應(yīng)大于3 mm。裂隙內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)儀器精度不應(yīng)大于0.10 mm/m等，及時(shí)分析監(jiān)測(cè)工作成效和不足，為今后監(jiān)測(cè)工作的開(kāi)展提供有益參考［4］。

4結(jié)語(yǔ)

露天礦山采場(chǎng)邊坡在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的建設(shè)，成為提高開(kāi)展工作安全性的必由之路。通過(guò)在線監(jiān)測(cè)手段，相關(guān)部門(mén)能夠?qū)崿F(xiàn)露天礦山采場(chǎng)邊坡數(shù)據(jù)信息的存儲(chǔ)和快速檢索，高效地獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)，及時(shí)地確定邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，了解引發(fā)邊坡滑動(dòng)破壞問(wèn)題產(chǎn)生的根本性因素，進(jìn)而設(shè)計(jì)有針對(duì)性的工作優(yōu)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(dǎo)。與此同時(shí)，相關(guān)部門(mén)還應(yīng)該定期分析滑坡工作案例。設(shè)立定期巡查機(jī)制，及時(shí)對(duì)露天礦山安全管理工作問(wèn)題進(jìn)行合理配置，最終為我國(guó)采礦行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：林毓華，廣西南寧人，工程師，本科，研究方向：礦山安全工程。