中国科技信息2023年7期

露天煤矿边坡监测技术应用现状研究

翟海燕

新疆哈密三塘湖能源开发建设有限责任公司  新疆巴里坤县  839200

摘要：露天煤矿的开采容易受到外界环境因素的影响，尤其是极端天气，像是暴雨，暴雪等天气对露天煤矿的安全生产具有消极的影响。做好露天煤矿的边坡监测，实时监测周围环境对边坡稳定性的影响，及时的消除对边坡稳定性影响的不良因素，确保露天煤矿开采的安全性。本文以露天煤矿边坡技术的应用现状为内容，探讨影响边坡稳定性的主要因素，对当前监测技术进行研究，希望能够对相关行业者有所帮助。

关键词：露天矿；边坡监测；应用

引言

当前人们对矿产资源的需求不断加深，尤其是煤矿的开采对国内工业生产具有积极的促进作用。因此，研究露天煤矿边坡监测技术，有利于提升露天煤矿安全生产的概率，对煤矿产业的进一步发展具有积极的现实意义。在国内的某些露天煤矿的开采进程中，经常会因为边坡稳定性问题，产生安全事故，导致了重大的经济损失。其中环境因素造成的边坡稳定性下降为主要因素，造成滑坡空间和强度的不确定性，无法及时采取有效的防灾减灾措施。

一、露天煤矿边坡稳定性影响因素

露天矿的边坡既是煤矿生产的安全界线，经济合理性界线，又是煤矿生产的直接客体。边坡的稳定常常是由许多因素所决定的，它既有内因也有外因，其中有三种主要的影响因素：

首先，分析了岩石本身的物理、力学特性和构造特性。不同的岩性具有不同的物理力学性质及结构特征。岩石的结构不同，能够承受的表面压力也就不同，露天煤矿的开采也要对山体表面的岩石进行挖掘和清理，以达到稳定边坡的目的，但因为岩石本身的差异性导致岩体受力分布强度不同，影响边坡稳定性。其次，岩体的工程地质和水文地质条件，包括地应力、地下水水位和渗流压力，共同影响着岩体的性态和稳定性。最后，地震、爆破震动、大气降雨等外部因素对采场边坡稳定性影响较大；而这些外部因素又会使边坡的岩体力学性质变差，进而引发边坡的失稳。

二、露天煤矿边坡监测技术

（一）GPS监测技术

GPS边坡监测系统由监测区观测点、调度中心、客户端和报警系统4部分组成。监测过程中具有全天候，高精度的特征，应用效果极佳，将会被越来越多地用于露天矿的边坡形变监测。但是， GPS在边坡监测方面存在着诸多不足，如： GPS自动检测装置的防潮、防水、升级速度快；冬季的防寒、保暖设施不健全，维修任务繁重；由于数据的跳跃比较大，而且持续的时间比较短，很容易引起误判；计算软件容易出现故障，导致计算结果的连贯性、及时性受到影响；为了确保测量结果的准确性，必须进行人为的误差校正，或在测量过程中延长测量时间。

1.CORS监测技术

在信息社会和知识经济时代，持续运转的卫星定位和导航系统是必不可少的基础设施。在城市规划，交通，地震，气象等方面具有广泛的应用前景。该系统主要包括多个 GPS参考站，以及数据处理与控制中心的数据发送与发送系统，以及移动台。采用 CORS技术对露天矿边坡进行实时、准确地监测，为矿山边坡防治工作提供可靠的实测资料。

2.GNSS监测系统

GNSS斜坡监测系统基于高精度的准动态定位等技术，具有定位便捷、可全天时、可在线、可测量、可采集待测点数据、可实现自动处理等特点，且主要由国产设备构成，成本低廉。但其不足之处在于，仅能对地表浅层进行观测，且观测点数量多，成本高，观测点数量少，观测点分布不合理，对于陡峭、易被滚石破坏，或被山体滑坡掩埋观测点的斜坡，也不适宜布置。

（二）边坡雷达监测技术

边坡雷达探测技术是当前最为成熟的一种探测边坡位移的方法，它的工作原理是将一种电磁波发射到被测岩石上，然后在被测岩石上反射回波的相位差进行探测，从而得到被测岩石的位移。拟采用干涉法、步进频率连续波、合成孔径雷达等多种技术，对边坡进行三维成像，并对其进行三维成像。通过对被测对象进行三维成像，获取被测对象的三维形貌信息。系统具有以下特点：数据以无线方式传送，能实现实时、在线、可采集的数据量大、监控范围大等特点；其不足之处在于，需与人为的处理与分析相结合，造成了一定的误差；安装监控装置的费用很高，且主要是进口的，但由于其造价高昂，很难在实践中得到广泛的应用。

三、露天煤矿边坡监测技术应用现状

随着科技的不断发展，边坡监测技术的发展也变得越来越多元化，出现了多种不同的方式和方法。而传统方法虽然也具有一定的效能，但针对大量的监测工作，其工作效率低下，且浪费的能源较多，无法与当前的社会发展相适应。尤其是在大数据技术的支持下，煤矿的边坡的支护技术得到进一步的提升，促进了边坡监测技术的可持续发展。

（一）分析露天煤矿边坡监测技术的使用情况

目前，大数据技术的应用促进了露天煤矿的开采，对边坡稳定性影响因素的监测也逐渐提升。常用的设备有：地表性测量监测设备，如经纬仪、全球定位实时监测设备、边坡雷达监测设备等。根据露天煤矿边坡的实际情况，可以选用不同的设备和技术，对当地的环境，地质条件进行监测，以稳固煤矿开采的安全性。在此基础上，通过实时监测得到了边坡的动态变化情况，并对其进行了分析。

（二）对边坡进行疏干处理

在边坡岩体外修建排水沟时，通过排出地表水，防止地表水流入坡面裂缝。尽可能降低裂缝和破损表面的压力。在边坡岩体内开凿疏水井，用深井水泵或潜泵抽干地下水，可以使地下水降到最低。根据监测得到的数据信息，结合当地的水文条件，开展相应的保障措施，以稳固边坡的进一步治理。

边坡监测系统的建设十分重要，而目前应用最为广泛的一种地面移动监测系统，如边坡变形监测等。矿井需要设置在地表的岩层移动监测站，定期测量地表和坡面的水平和垂直的位移。通过有效的监测手段，组建相应的监测技术团队，为煤矿开采的安全性保障提供人才基础和技术基础。提高露天矿的边坡稳定性、安全因素和防治策略，促进煤矿安全生产和发展。

（三）注意露天矿山边坡的复杂性

在露天矿井中，有一套边坡位移监测系统，在出现异常状况的时候，可以在异常点附近建立3条沿边坡倾角方向的监测线，来判断滑坡的范围，并在需要的时候，通过地下位移监测孔来判断滑动面的位置，从而为滑坡的防治提供了基础。同时，要建立完善的监测体系，加强对边坡的监测，尤其是在降雨季节、裂隙等情况下，要采取相应的防护措施，预防安全事故的发生。

（四）以监测系统的应用优点分析边坡稳定性

一是，要做到24小时不间断实时监控。基于 GNSS的卫星遥感技术能够在多种极端天气情况下进行实时监测，且不受天气因素的制约，具有较强的适应性。所收集到的观测资料，能真实地反映出斜坡变形率及变形规律的有关资料特点；二是，测量点在同一时刻发生的三维位移。受地形等因素影响，观测点的水平、垂直和平面位移数据会受到地形等因素的影响，而利用 GNSS可以对边坡进行高精度的测量，通常可以达到毫米级。GNSS实时监控系统是一种自动监控的方式，它可以通过自身的接收机、无线通信网等设备，对每一个测点的变化进行自动分析。当超出设定的变动范围时，警报工作将自动完成。

结束语

在露天矿边坡的施工中，由于受各种因素的制约，经常会产生边坡坍塌等事故，对后续的开采工作造成了阻碍。想要进一步促进露天煤矿开采的安全性，需要适当的更新监测技术，培养相应的技术人才，创造一个更安全的环境，为开采工作拓宽安全平台，重视地质勘察工作，促进露天开采工作的安全稳定发展。

参考文献

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