摘要：露天礦山是我國礦產(chǎn)資源開采的重要場所，其采場邊坡的穩(wěn)定性直接關(guān)系到礦山生產(chǎn)安全和效率。由于礦山采場邊坡所處的地質(zhì)環(huán)境復(fù)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(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步，在線監(jiān)測技術(shù)逐漸被應(yīng)用于采場邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)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(jiān)測技術(shù)的實踐應(yīng)用過程，系統(tǒng)性地梳理分析相關(guān)研究成果，結(jié)合礦山現(xiàn)場實際工作概況，提出相應(yīng)的監(jiān)測工作改進措施和優(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;邊坡;在線監(jiān)測;位移監(jiān)測長時間露天開采作業(yè)會形成大面積的礦坑，引發(fā)邊坡穩(wěn)定性問題。因此，相關(guān)部門在開展礦山管理工作時，應(yīng)該結(jié)合邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測技術(shù)實地了解邊坡各項數(shù)據(jù)，利用傳感器技術(shù)、無線通信技術(shù)等手段，對邊坡位移、應(yīng)力以及地下水等關(guān)鍵參數(shù)進行實時傳輸，優(yōu)化邊坡管理過程，為工作人員明確各項管理細節(jié)，切實發(fā)揮信息技術(shù)高速度、高交換等工作優(yōu)勢，增強邊坡管理工作的可靠性與穩(wěn)定性。與此同時，相關(guān)部門還應(yīng)該招收先進的信息化人才，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，為未來露天礦山的持續(xù)開采打好基礎(chǔ)。

1露天礦山采場邊坡監(jiān)測工作概述

在進行露天礦山開采作業(yè)中，采場邊坡的穩(wěn)定性監(jiān)測是確保礦山安全生產(chǎn)的重要一環(huán)。露天礦山采場通常位于復(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)測工作的重要性不言而喻。邊坡監(jiān)測的工作內(nèi)容主要包括對于邊坡形態(tài)、過往位移信息、地面應(yīng)力以及地下水含量等多個方面的監(jiān)測。相關(guān)部門可以通過布置傳感器網(wǎng)絡(luò)的方式，實時收集邊坡的各項數(shù)據(jù)，再利用現(xiàn)代數(shù)據(jù)分析技術(shù)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(tài)，為礦山生產(chǎn)提供科學(xué)決策支持。在監(jiān)測工作開展中，工作人員首先應(yīng)該遵循安全性的工作原則，嚴格遵守安全操作規(guī)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(jiān)測設(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)測細節(jié)，認真分析每一個監(jiān)測點位返回的各項數(shù)據(jù)，以保障生產(chǎn)建設(shè)活動安全進行。例如，在對石灰?guī)r礦山進行邊坡監(jiān)測工作時，這類礦山主要由石灰?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。所以在進行邊坡監(jiān)測工作的過程中，工作人員首先應(yīng)該基于細節(jié)性工作原則確定好邊坡監(jiān)測范圍，布置監(jiān)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(nèi)部布置鉆孔，利用地質(zhì)鉆機鉆入地面安裝傾斜儀與應(yīng)力計，綜合分析邊坡的變形規(guī)律，合理評估石灰?guī)r露天礦山的開采安全性。除此之外，相關(guān)部門還應(yīng)該建立更為完善的邊坡監(jiān)測工作制度，明確監(jiān)測工作的流程、標(biāo)準(zhǔn)、責(zé)任分配，加強對監(jiān)測人員的培訓(xùn)管理，發(fā)現(xiàn)監(jiān)測問題時進行有效整改，為礦山安全生產(chǎn)提供有力保障。

2露天礦山采場邊坡在線監(jiān)測系統(tǒng)

2.1三維激光掃描監(jiān)測系統(tǒng)

三維激光掃描監(jiān)測系統(tǒng)是利用激光技術(shù)對物體進行維度測量的系統(tǒng)。它通過發(fā)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(biāo)數(shù)據(jù)，進而構(gòu)建出物體的三維模型。在露天礦山采場邊坡的監(jiān)測過程中，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)計算等步驟。系統(tǒng)首先發(fā)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(jiān)測區(qū)域。接收采場表面對激光光束的反射光，并將其轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過系統(tǒng)化判斷了解邊坡的距離信息，存儲為云數(shù)據(jù)。

2.2微震監(jiān)測系統(tǒng)

微震監(jiān)測系統(tǒng)是專門用于監(jiān)測記錄微震事件的設(shè)備系統(tǒng)。主要布置在露天礦山采場邊坡內(nèi)部的傳感器網(wǎng)絡(luò)，能夠捕捉由于巖石破碎、滑動所造成的微小振動波，并將其轉(zhuǎn)化為電信號進行數(shù)據(jù)輸送。這些微震信號攜帶著關(guān)于邊坡內(nèi)部應(yīng)力狀況以及露天礦場巖體結(jié)構(gòu)變化等重要信息。工作人員可以通過系統(tǒng)化分析的方式解析微震信號中所包含的數(shù)據(jù)，從而設(shè)計針對性的工作方案。微震監(jiān)測系統(tǒng)的工作是基于地震波的傳播和接收過程。當(dāng)露天礦山采場邊坡內(nèi)部發(fā)生微小振動時，產(chǎn)生的振動波會向四周進行傳播，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波，將其轉(zhuǎn)化為信號，經(jīng)過濾波數(shù)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(fēng)險。

2.3裂隙變形監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)

裂隙變形監(jiān)測數(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)測系統(tǒng)。在露天礦山采場邊坡裂隙區(qū)域布置高精度傳感器，能夠?qū)崟r采集裂隙的變形數(shù)據(jù)，進而開展全面的工作分析。工作人員在應(yīng)用裂隙變形監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)開展作業(yè)時，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，傳感器會感知到變形數(shù)據(jù)量轉(zhuǎn)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(yīng)用該系統(tǒng)開展具體工作時，工作人員應(yīng)該重視系統(tǒng)的初始化設(shè)置，對傳感器的監(jiān)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(jiān)測的工作策略

3.1健全管理機制，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，礦山采場邊坡監(jiān)測工作早已實現(xiàn)從早期的人工監(jiān)測過渡到現(xiàn)在的實時自動化監(jiān)測，監(jiān)測手段越來越多。相關(guān)部門在開展監(jiān)測工作時，應(yīng)進一步健全管理機制，明確各個階段的采場邊坡監(jiān)測范圍，制定嚴格的責(zé)任追究制度，明確各級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)部門應(yīng)該加強監(jiān)測設(shè)備的維護與管理，定期對設(shè)備進行巡檢維護，確保設(shè)備的正常運行和數(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)備的更新與升級提供依據(jù)。同時，部門內(nèi)部還需要建立信息溝通共享機制，通過信息化技術(shù)手段實現(xiàn)露天礦山采場邊坡監(jiān)測數(shù)據(jù)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(xié)作，形成合力，共同應(yīng)對可能出現(xiàn)的邊坡安全問題。

例如，相關(guān)部門在針對一個屬于裂隙巖質(zhì)高邊坡的露天礦場進行工作時，該礦場邊坡由于風(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。對此，相關(guān)部門在應(yīng)用三維激光掃描監(jiān)測系統(tǒng)開展作業(yè)時，應(yīng)該從健全工作機制的角度入手，在邊坡變形區(qū)域設(shè)計多個傳感器監(jiān)測點，確保監(jiān)測位置能夠覆蓋整個變形區(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)對掃描出來的礦場數(shù)據(jù)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(wěn)定性較差的位置進行加密監(jiān)測，保障作業(yè)人員以及工作設(shè)備的安全性。與此同時，相關(guān)部門需要設(shè)定預(yù)警閾值，當(dāng)變形量超過閾值時，系統(tǒng)會自動觸發(fā)預(yù)警，通知基層工作人員采取相應(yīng)的措施，進而滿足采場生產(chǎn)作業(yè)需要。除此之外，部門還需要帶領(lǐng)工作人員參加三維激光掃描監(jiān)測系統(tǒng)的培訓(xùn)會議，強化安全意識教育，使得監(jiān)測人員能夠認識到邊坡安全的重要性，確保在發(fā)生安全事故時能夠有效地應(yīng)對。

3.2加強技術(shù)投入，控制監(jiān)測工作成本

先進技術(shù)是推動露天礦山采場邊坡在線檢測工作發(fā)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(chǎn)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(jīng)驗開展工作，在一定程度上會增加在線檢測作業(yè)的難度。對此，相關(guān)部門應(yīng)該引入先進的在線檢測技術(shù)，設(shè)立研發(fā)基金鼓勵技術(shù)創(chuàng)新，激發(fā)部門內(nèi)部科研人員的創(chuàng)新活力，推動檢測技術(shù)的不斷進步。如在應(yīng)用微震監(jiān)測系統(tǒng)開展礦山采場邊坡監(jiān)測工作時，相關(guān)部門可以優(yōu)化系統(tǒng)硬件，在采場邊坡的關(guān)鍵區(qū)域部署多個數(shù)據(jù)采集儀以及微震信號傳感器。安裝完畢后，形成以數(shù)據(jù)采集儀為監(jiān)測主體的監(jiān)測單元，通過無線信號發(fā)射裝置與監(jiān)測中繼站相連，進一步與露天礦山總站進行通信，確保監(jiān)測站能夠及時地對數(shù)據(jù)進行分析和處理［3］。

與此同時，在開展監(jiān)測工作時，相關(guān)部門還應(yīng)該控制監(jiān)測成本。根據(jù)礦山地質(zhì)條件和邊坡特點，設(shè)定科學(xué)合理的監(jiān)測方案，為基層工作人員明確監(jiān)測內(nèi)容、監(jiān)測周期，避免重復(fù)工作現(xiàn)象的產(chǎn)生。例如，在針對露天銅金礦開展邊坡監(jiān)測工作時，由于該礦區(qū)長期開采作業(yè)的原因形成了大面積、高落差的礦坑，引發(fā)了邊坡穩(wěn)定性的問題，且邊坡巖體在重力持續(xù)的影響下，會逐漸增加負荷，極有可能發(fā)生破壞。在面對這一工作情況時，相關(guān)部門要結(jié)合微震監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計工作方案，基于模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計理念，降低微震監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的成本與投入，加強與科研院所、高校機構(gòu)的合作，引進先進的監(jiān)測算法，提升監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)水平。除此之外，在保障監(jiān)測效果的前提之下，相關(guān)部門還要嚴格地控制監(jiān)測工作成本。加強監(jiān)測傳感器設(shè)備的保養(yǎng)工作，延長設(shè)備使用壽命，使得露天銅金礦的開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，構(gòu)建嚴格監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)相關(guān)規(guī)定，露天礦山邊坡必須進行變形監(jiān)測，且邊坡監(jiān)測的內(nèi)容和方法應(yīng)根據(jù)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(biāo)來確定，分為三級。相關(guān)部門在開展日常工作時，應(yīng)該根據(jù)邊坡工程安全等級確定監(jiān)測項目，規(guī)范基層工作人員的工作節(jié)點任務(wù)，明確在線監(jiān)測的工作流程如監(jiān)測點的選擇、監(jiān)測設(shè)備的安裝、數(shù)據(jù)采集分析、結(jié)果報告等，引導(dǎo)基層工作人員根據(jù)安全操作規(guī)范完成各項工作任務(wù)，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(yè)時，邊坡穩(wěn)定性問題日益凸顯。所以，相關(guān)部門應(yīng)該借助裂隙變形監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)設(shè)計邊坡監(jiān)測工作方案，對礦區(qū)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(shù)的變化情況，規(guī)范位移檢測、應(yīng)力檢測、水文監(jiān)測等工作節(jié)點。比如利用巖土力學(xué)監(jiān)測儀器對邊坡內(nèi)部的應(yīng)力狀態(tài)進行檢測，提升監(jiān)測數(shù)據(jù)的全面性和準(zhǔn)確性等。與此同時。相關(guān)部門應(yīng)該基于礦山開采計劃和邊坡監(jiān)測的需要，制定更為詳細的工作節(jié)點安排，明確監(jiān)測時間、監(jiān)測頻率、人員分工等各項具體要求，確保監(jiān)測工作能夠有序進行。定期編制監(jiān)測報告，對本次礦山數(shù)據(jù)的采集范圍進行匯總，合理地評估邊坡的穩(wěn)定性，便于礦山管理人員了解邊坡監(jiān)測情況。除此之外，部門內(nèi)部還需要構(gòu)建更為嚴格的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。如針對高嶺土礦山邊坡表面水平裂隙的監(jiān)測相鄰點位誤差不能大于6 mm，表面垂直位移監(jiān)測誤差不應(yīng)大于3 mm。裂隙內(nèi)部位移監(jiān)測儀器精度不應(yīng)大于0.10 mm/m等，及時分析監(jiān)測工作成效和不足，為今后監(jiān)測工作的開展提供有益參考［4］。

4結(jié)語

露天礦山采場邊坡在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)，成為提高開展工作安全性的必由之路。通過在線監(jiān)測手段，相關(guān)部門能夠?qū)崿F(xiàn)露天礦山采場邊坡數(shù)據(jù)信息的存儲和快速檢索，高效地獲取一手數(shù)據(jù)，及時地確定邊坡的穩(wěn)定性狀態(tài)，了解引發(fā)邊坡滑動破壞問題產(chǎn)生的根本性因素，進而設(shè)計有針對性的工作優(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，相關(guān)部門還應(yīng)該定期分析滑坡工作案例。設(shè)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(yè)的發(fā)展貢獻力量。

參考文獻：

［1］李愛民.露天采場邊坡在線監(jiān)測與物聯(lián)網(wǎng)對接的研究與應(yīng)用［J］.中國金屬通報，2021（6）：9697.

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

［3］程林.高陡邊坡在線監(jiān)測系統(tǒng)在南泥湖露天鉬礦中的應(yīng)用［J］.黃金科學(xué)技術(shù)，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(xiàn)代礦業(yè)，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。