关于露天矿山采场边坡在线监测的研究

摘要：露天矿山是我国矿产资源开采的重要场所，其采场边坡的稳定性直接关系到矿山生产安全和效率。由于矿山采场边坡所处的地质环境复杂多变，加之开采过程中受到爆破、挖掘等人为因素的干扰，使得边坡稳定性成为矿山安全管理的重中之重。伴随着科技的不断进步，在线监测技术逐渐被应用于采场边坡的稳定性监测工作之中，为矿山安全管理提供了新的手段。立足露天矿山采场边坡在线监测技术的实践应用过程，系统性地梳理分析相关研究成果，结合矿山现场实际工作概况，提出相应的监测工作改进措施和优化方案，以期为矿山安全生产提供有力保障。

关键词：露天矿山;采场;边坡;在线监测;位移监测长时间露天开采作业会形成大面积的矿坑，引发边坡稳定性问题。因此，相关部门在开展矿山管理工作时，应该结合边坡稳定性监测技术实地了解边坡各项数据，利用传感器技术、无线通信技术等手段，对边坡位移、应力以及地下水等关键参数进行实时传输，优化边坡管理过程，为工作人员明确各项管理细节，切实发挥信息技术高速度、高交换等工作优势，增强边坡管理工作的可靠性与稳定性。与此同时，相关部门还应该招收先进的信息化人才，缓解传统矿山管理工作中由于人力不足所造成的工作压力，为未来露天矿山的持续开采打好基础。

1露天矿山采场边坡监测工作概述

在进行露天矿山开采作业中，采场边坡的稳定性监测是确保矿山安全生产的重要一环。露天矿山采场通常位于复杂的地质环境之中，其稳定性受到地质构造、岩石特性、气候环境等客观因素影响，因此边坡监测工作的重要性不言而喻。边坡监测的工作内容主要包括对于边坡形态、过往位移信息、地面应力以及地下水含量等多个方面的监测。相关部门可以通过布置传感器网络的方式，实时收集边坡的各项数据，再利用现代数据分析技术对边坡进行立体化建模，有效评估采场边坡的具体开采状态，为矿山生产提供科学决策支持。在监测工作开展中，工作人员首先应该遵循安全性的工作原则，严格遵守安全操作规范，佩戴好防护装备，充分考虑边坡的实际情况，避免在传感器安装过程中对边坡造成二次破坏。传感器监测设备的安装与调试也必须符合安全性要求，减少数据所受到的外在环境干扰，提升数据传输的有效性［1］。

其次，边坡的稳定性状况往往受到多种因素的影响，所以工作人员必须注重监测细节，认真分析每一个监测点位返回的各项数据，以保障生产建设活动安全进行。例如，在对石灰岩矿山进行边坡监测工作时，这类矿山主要由石灰岩构成，土壤富含钙素，呈中碱性，且石灰岩硬度较大，稳定性较好。所以在进行边坡监测工作的过程中，工作人员首先应该基于细节性工作原则确定好边坡监测范围，布置监测点，采用GPS测量仪和全站仪对边坡的地表进行定期测量，记录边坡位移的具体情况。在边坡内部布置钻孔，利用地质钻机钻入地面安装倾斜仪与应力计，综合分析边坡的变形规律，合理评估石灰岩露天矿山的开采安全性。除此之外，相关部门还应该建立更为完善的边坡监测工作制度，明确监测工作的流程、标准、责任分配，加强对监测人员的培训管理，发现监测问题时进行有效整改，为矿山安全生产提供有力保障。

2露天矿山采场边坡在线监测系统

2.1三维激光扫描监测系统

三维激光扫描监测系统是利用激光技术对物体进行维度测量的系统。它通过发射激光束并接收物体表面反射的激光信号，来获取物体的三维坐标数据，进而构建出物体的三维模型。在露天矿山采场边坡的监测过程中，三维激光扫描系统的应用可以快速获取边坡的表面形态以及特征参数，为边坡稳定性分析提供数据支持。三维激光扫描监测系统的工作主要包括：发射激光、扫描物体表面、接收反射光以及数据计算等步骤。系统首先发射激光束，通过扫描器控制光束的方向与位置，使其扫描矿山采场边坡的监测区域。接收采场表面对激光光束的反射光，并将其转化为电信号，经过系统化判断了解边坡的距离信息，存储为云数据。

2.2微震监测系统

微震监测系统是专门用于监测记录微震事件的设备系统。主要布置在露天矿山采场边坡内部的传感器网络，能够捕捉由于岩石破碎、滑动所造成的微小振动波，并将其转化为电信号进行数据输送。这些微震信号携带着关于边坡内部应力状况以及露天矿场岩体结构变化等重要信息。工作人员可以通过系统化分析的方式解析微震信号中所包含的数据，从而设计针对性的工作方案。微震监测系统的工作是基于地震波的传播和接收过程。当露天矿山采场边坡内部发生微小振动时，产生的振动波会向四周进行传播，而系统中的传感器网络能够敏捷地捕捉到这些振动波，将其转化为信号，经过滤波数字化处理之后，传输至中央处理单元进行下一步的分析，进而判断出边坡是否存在滑坡风险。

2.3裂隙变形监测数据系统

裂隙变形监测数据系统是集成了多种传感器和数据处理技术的综合监测系统。在露天矿山采场边坡裂隙区域布置高精度传感器，能够实时采集裂隙的变形数据，进而开展全面的工作分析。工作人员在应用裂隙变形监测数据系统开展作业时，需要在准备阶段将高精度的位移传感器、应变传感器布置于目标边坡裂隙区域。当裂隙发生形变时，传感器会感知到变形数据量转化为模拟量进行输出，传递至中央处理单元进行综合化处理。在应用该系统开展具体工作时，工作人员应该重视系统的初始化设置，对传感器的监测范围进行配置，生成包括裂隙变形量、变形速率、变形趋势的评测报告，为接下来的工作评估提供重要参考［2］。

3露天矿山采场边坡在线监测的工作策略

3.1健全管理机制，提升人员综合素养

伴随着科学技术的发展和仪器设备的更新，矿山采场边坡监测工作早已实现从早期的人工监测过渡到现在的实时自动化监测，监测手段越来越多。相关部门在开展监测工作时，应进一步健全管理机制，明确各个阶段的采场边坡监测范围，制定严格的责任追究制度，明确各级管理人员和操作人员的职责和权利，确保每一位工作人员都可以在工作中承担相应的责任。其次，相关部门应该加强监测设备的维护与管理，定期对设备进行巡检维护，确保设备的正常运行和数据的准确性。建立完善的设备档案记录，为后续设备的更新与升级提供依据。同时，部门内部还需要建立信息沟通共享机制，通过信息化技术手段实现露天矿山采场边坡监测数据的实时共享，使各级工作人员能够及时地了解边坡的变形情况，加强各部门之间的沟通协作，形成合力，共同应对可能出现的边坡安全问题。

例如，相关部门在针对一个属于裂隙岩质高边坡的露天矿场进行工作时，该矿场边坡由于风化作用、雨水侵蚀等因素已经出现了局部失稳的现象。对此，相关部门在应用三维激光扫描监测系统开展作业时，应该从健全工作机制的角度入手，在边坡变形区域设计多个传感器监测点，确保监测位置能够覆盖整个变形区。依照边坡的变形情况合理地设置扫描周期，周期为2～3 d一次，利用数据处理系统对扫描出来的矿场数据进行有效处理，生成报告。遵循可靠性和加密性的工作原则，对边坡稳定性较差的位置进行加密监测，保障作业人员以及工作设备的安全性。与此同时，相关部门需要设定预警阈值，当变形量超过阈值时，系统会自动触发预警，通知基层工作人员采取相应的措施，进而满足采场生产作业需要。除此之外，部门还需要带领工作人员参加三维激光扫描监测系统的培训会议，强化安全意识教育，使得监测人员能够认识到边坡安全的重要性，确保在发生安全事故时能够有效地应对。

3.2加强技术投入，控制监测工作成本

先进技术是推动露天矿山采场边坡在线检测工作发展的核心动力。矿山在开采过程中，其边缘岩体将不可避免地产生变形与破坏，由最开始的萌生裂纹，逐渐扩展，直至最后形成宏观裂隙。在此过程中，如果一味地凭借人力或依照过往经验开展工作，在一定程度上会增加在线检测作业的难度。对此，相关部门应该引入先进的在线检测技术，设立研发基金鼓励技术创新，激发部门内部科研人员的创新活力，推动检测技术的不断进步。如在应用微震监测系统开展矿山采场边坡监测工作时，相关部门可以优化系统硬件，在采场边坡的关键区域部署多个数据采集仪以及微震信号传感器。安装完毕后，形成以数据采集仪为监测主体的监测单元，通过无线信号发射装置与监测中继站相连，进一步与露天矿山总站进行通信，确保监测站能够及时地对数据进行分析和处理［3］。

与此同时，在开展监测工作时，相关部门还应该控制监测成本。根据矿山地质条件和边坡特点，设定科学合理的监测方案，为基层工作人员明确监测内容、监测周期，避免重复工作现象的产生。例如，在针对露天铜金矿开展边坡监测工作时，由于该矿区长期开采作业的原因形成了大面积、高落差的矿坑，引发了边坡稳定性的问题，且边坡岩体在重力持续的影响下，会逐渐增加负荷，极有可能发生破坏。在面对这一工作情况时，相关部门要结合微震监测系统设计工作方案，基于模块化、标准化的设计理念，降低微震监测系统建设的成本与投入，加强与科研院所、高校机构的合作，引进先进的监测算法，提升监测系统的技术水平。除此之外，在保障监测效果的前提之下，相关部门还要严格地控制监测工作成本。加强监测传感器设备的保养工作，延长设备使用寿命，使得露天铜金矿的开采工作能够走向可持续发展道路。

3.3规范工作节点，构建严格监测标准

根据相关规定，露天矿山边坡必须进行变形监测，且边坡监测的内容和方法应根据边坡安全等级确定。而边坡工程安全等级由边坡高度和边坡危害等级两项指标来确定，分为三级。相关部门在开展日常工作时，应该根据边坡工程安全等级确定监测项目，规范基层工作人员的工作节点任务，明确在线监测的工作流程如监测点的选择、监测设备的安装、数据采集分析、结果报告等，引导基层工作人员根据安全操作规范完成各项工作任务，切实提升工作的安全性与可行性。

例如，在对高岭土矿山进行开采作业时，边坡稳定性问题日益凸显。所以，相关部门应该借助裂隙变形监测数据系统设计边坡监测工作方案，对矿区边坡表面的裂隙进行定期观测，记录裂隙的宽度、长度、深度等参数的变化情况，规范位移检测、应力检测、水文监测等工作节点。比如利用岩土力学监测仪器对边坡内部的应力状态进行检测，提升监测数据的全面性和准确性等。与此同时。相关部门应该基于矿山开采计划和边坡监测的需要，制定更为详细的工作节点安排，明确监测时间、监测频率、人员分工等各项具体要求，确保监测工作能够有序进行。定期编制监测报告，对本次矿山数据的采集范围进行汇总，合理地评估边坡的稳定性，便于矿山管理人员了解边坡监测情况。除此之外，部门内部还需要构建更为严格的监测标准。如针对高岭土矿山边坡表面水平裂隙的监测相邻点位误差不能大于6 mm，表面垂直位移监测误差不应大于3 mm。裂隙内部位移监测仪器精度不应大于0.10 mm/m等，及时分析监测工作成效和不足，为今后监测工作的开展提供有益参考［4］。

4结语

露天矿山采场边坡在线监测系统的建设，成为提高开展工作安全性的必由之路。通过在线监测手段，相关部门能够实现露天矿山采场边坡数据信息的存储和快速检索，高效地获取一手数据，及时地确定边坡的稳定性状态，了解引发边坡滑动破坏问题产生的根本性因素，进而设计有针对性的工作优化方案，为露天矿山边坡安全管理以及危害防治提供理论指导。与此同时，相关部门还应该定期分析滑坡工作案例。设立定期巡查机制，及时对露天矿山安全管理工作问题进行合理配置，最终为我国采矿行业的发展贡献力量。

参考文献：

［1］李爱民.露天采场边坡在线监测与物联网对接的研究与应用［J］.中国金属通报，2021（6）：9697.

［2］王强.露天采场边坡在线监测与智能化管理系统的开发与实施［J］.工程技术研究，2023，5（20）：4446.

［3］程林.高陡边坡在线监测系统在南泥湖露天钼矿中的应用［J］.黄金科学技术，2024，32（2）：366376.

［4］杨华祥，张坤梅.铜曼矿段露天采场东部边坡位移特征分析［J］.现代矿业，2020，36（10）：6165.

作者简介：林毓华，广西南宁人，工程师，本科，研究方向：矿山安全工程。