【解决方案】露天矿山边坡安全监测

1、方案概述

在当今社会，矿山是人类社会发展的物资基础，也是国民经济的重要组成部分。矿业作为支撑国家经济建设的重要支柱产业，在资源开发与利用中占据着举足轻重的地位。然而，矿山开采活动因其特殊性和复杂性，潜在的安全风险不容忽视。矿山安全事故不仅会造成人员伤亡、财产损失，还可能对生态环境造成严重破坏，影响社会稳定和可持续发展。因此，进行矿山安全监测具有极其重要的现实意义和长远战略价值。

随着我国经济的快速增长，矿山开发步伐加快，使得边坡问题日益严重，影响了矿山的安全生产。为有效防范遏制矿山重特大事故发生，国家矿山安全监察局在去年8月30日发布了《关于开展露天矿山边坡监测系统建设及联网工作的通知》，要求露天矿山企业对正常生产建设的露天煤矿采场和排土场边坡、正常生产建设的现状高度150米及以上的金属非金属露天矿山采场边坡以及现状堆置高度150米及以上的金属非金属露天矿山在用排土场的边坡进行表面变形、视频图像等方面的监测。

露天煤矿在建设与开采阶段，须根据相关规范对露天矿采场边坡、排土场边坡进行安全监测；金属非金属露天矿山应根据规范要求和矿山实际建设实施采场边坡安全监测。矿山重点区域宜采用自动化监测预警方式，对表面变形、视频图像、内部变形、应力、地下水、爆破振动、降雨量等项目进行监测。其他监测项目根据现行标准规范和各级矿山安全监管监察部门要求，结合矿山实际开展建设。

2、监测内容及测点布设

 2.1 参考依据

主要参考以下相关规范、标准以及相关的技术文件：

（1）《关于开展露天矿山边坡监测系统建设及联网工作的通知》；

（2）《煤炭工业露天矿边坡工程监测规范》（GB 51214-2017 ）；

（3）《露天煤矿岩土工程勘察规范》（GB 50778）；

（4）《煤炭工业露天矿设计规范》（GB 50197）；

（5）《金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范》（AQT 2063-2018）；

（6）《金属非金属矿山安全规程》（GB 16423）；

（7）《冶金矿山采矿设计规范》（GB 50830）；

（8）《非煤露天矿边坡工程技术规范》（GB 51016）；

（9）《岩土工程勘察规范》（GB 50021）；

（10）《爆破振动监测技术规范》（T/CSEB 0008-2019）；

（11）《煤矿安全规程》；

（12）《爆破安全规程》（GB 6722）；

（13）《崩塌、滑坡、泥石流监测规范》（DZ/T0221）；

（14）《工程测量规范》（GB 50026）；

（15）《水文普通测量规范》（SL 58）；

（16）《地水监测规范》（SL 183）；

（17）《降水量观测规范》（SL 21）；

（18）《视频安防监控系统工程设计规范》（GB 50395）；

（19）《民用闭路监视电视系统工程技术规范》（GB 50198）。

2.2 监测内容

2.3 监测点布设

2.3.1 露天煤矿边坡

（1）地表变形监测点应布设在能反映边坡体变形特征的位置或监测断面上；

（2）地表裂缝监测点应布设在裂缝的宽处，并应跨裂缝牢固安装在裂缝两侧的稳定部位；

（3）地下形变监测应布设在边坡滑动区关键部位，并可对边坡滑坡体上局部滑动和可能具有的多层滑动面进行监测，下一个测点应置于边坡临滑面以下；

（4）土压力监测点应设置于含水土层中时,应能保持在特定水压条件下正常使用；

（5）露天煤矿岩质边坡地应力监测，可在开挖前利用原有平洞或钻孔埋设地应力监测仪器，并应在边坡开挖前、开挖中以及开挖后各阶段进行监测，用于分析整个开挖全过程中的地应力变化；

（6）支挡桩(墙)构筑物内力监测点可沿深度设置，且应在底部向上支挡结构高度的1/3处布点；

（7）地下水监测的测点布置，应根据地质情况、边坡潜在滑动面位置和渗流场特征确定，埋深应参考实际地下水位深度确定；

（8）量水堰监测点应布设在排水沟直线段的堰槽段；

（9）气象监测点、视频监测点应布设在避开强风区，周围空旷、平坦，不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘影响的区域，并方便检查维护；

（10）爆破振动监测根据工程具体情况设置重点监测断面和随机监测断面；重点监测断面应布置表面监测点，必要时还应布置内部监测点；随机监测断面应布置表面质点振动速度监测点。表面测点一般布置在边坡的马道上，内部测点需钻孔预埋，预埋时应注意孔内填塞材料的声阻抗宜与岩体的声阻抗一致；

（11）泥石流监测点一般应布设在泥石流沟流通区的中下部。

2.3.2 金属非金属露天矿山采场边坡

（1）地表变形监测应沿主滑动方向及滑动面范围选取典型断面布置测线，再按测线布置相应监测点；

（2）地表裂缝监测点应布设在裂缝的宽处，并应跨裂缝牢固安装在裂缝两侧的稳定部位；

（3）地下形变监测应沿主滑动方向及滑动面范围选取典型的剖面设置监测纵断面；每个监测纵断面上布置监测孔，监测孔内布设不少于3个测点，下一个测点应置于边坡临滑面以下；

（4）采动应力监测主要监测开采过程的边坡内部应力和支护结构应力；采动应力监测点布设应根据地质情况、边坡潜在滑动面位置和渗流场特征等设置，至少在每个典型纵剖面线布置1条监测断面；采动应力每条监测纵断面上的测点应布置不少于3个测点；采动应力监测点的位置应同水文监测点结合布置；

（5）爆破震动监测主要进行质点振动速度监测，应在离爆破中心位置由近及远布置测点；已经形成的边坡的爆破振动速度监测测点应设在主滑方向底部坡脚处，测点不少于3个；未形成终边坡、或终边坡出露高度小于50m时，应设置在边坡主滑方向的临时边坡面坡脚处，测点不少于3个；

（6）渗流压力监测的监测断面应选在有代表性且能控制主要渗流情况的边坡纵断面，以及预计有可能出现异常渗流的区域；每个纵断面不少于2个测点，并应与位移监测断面相结合；监测点的位置和深度应根据地质情况、采场边坡潜在滑动面位置、可能产生的渗透变形情况、渗水部位、汇集条件、渗流量大小并结合所采用的监测方法进行确定，应尽量将测点设在强透水层中，以监测各层中渗水压力的变化；

（7）地下水位监测的监测纵断面上的测点布置，应根据地质情况、边坡潜在滑动面位置和渗流场特征确定；每个纵断面应在边坡坡顶，边坡中部位置、边坡坡底布置测点，不少于3个，埋深应参考实际地下水位深度确定；

（8）降雨量监测点、视频监测点应布设在避开强风区，周围空旷、平坦，不受突变地形、树木和建筑物以及烟尘影响的区域，并方便检查维护。

2.4 系统设计

2.4.1 系统设计原则

系统的设计应满足一定的原则，尽量做到可靠、经济、合理。监测系统是提供获取矿山安全监测信息的工具，使决策者可以针对特定目标做出正确的决策，设计原则如下：

（1）保证系统的有效性：针对矿山地质条件特点，根据地质环境构造和安全性评估要求确定监测系统的监测项目与传感器测点布设。

（2）保证系统的可靠性：由于矿山安全监测系统为野外实时运行，需保证系统的可靠性，否则先进的仪器，在系统损坏的前提下也发挥不出应有的作用及效果。

（3）保证系统的先进性：设备的选择、监测系统功能与现在技术成熟监测及测试技术发展水平、矿山安全监测的相关理论发展相适应，具有先进和超前预警性。

（4）可操作和易于维护性：系统应易于管理、易于操作，对操作维护人员的技术水平及能力不应要求过高，方便更新换代。

（5）系统应该具有很好的开放性、兼容性。在满足功能要求的前提下，应充分考虑现代技术的快速发展，以便系统升级。同时能够实现与交通工程、管理养护等系统对接，实现信息共享。

（6）系统具有远程固件升级功能：根据系统自检以及系统需求可通过远程固件进行完善，且系统具备各种类型的通讯协议和接口，可为后期设备升级服务。

（7）以成本控制：监测系统的一个原则就是利用布控方式做到既节省项目成本、后期维护投入的人力及物力，又能大限度发挥出监测的效果。

总之，系统坚持贯彻“技术可行、实施可能、经济合理”的基本原则，使得监测系统做到可用、实用、好用的程度，充分发挥作用，为矿山安全管理及安全运营提供数据上和技术上的支持。

2.4.2 系统组成

系统由感知层、传输层和运用层组成，具体为传感器系统、数据采集子系统、数据传输子系统、数据库子系统、数据处理与控制系统、安全评价和预警子系统，通过各个层相互协调，实现系统的各种功能。现就对系统组成及功能进行介绍。

3、监测设备

4、现场图片

①变形监测

②雨量监测

③深部位移监测

5、平台介绍

5.1数据平台

查看实时数据、曲线、24小时数据、变形轨迹图、报警数据、初值数据、设备信息、项目配置等。

1）变形监测数据

V(xy)-时间变化曲线 ▲

X-时间变化曲线 ▲

Y-时间变化曲线 ▲

Z-时间变化曲线 ▲

2）降雨量监测数据

降雨量-时间变化曲线 ▲

3）渗压监测数据

渗压-时间变化曲线 ▲

4）倾角加速度监测数据

倾角加速度-时间变化曲线 ▲

5.2报警设置

1）云平台预警设置

2）监测小站预警

总结

中地恒达采用多种自动化监测方法，采集监测数据进行分析、反馈、预警。

露天矿山边坡安全监测的设置要充分考虑边坡的地质特征、变形发展规律、监测灵敏度等因素，保证监测精度和有效性；注意数据的规范和有效性，监测数据应具有可比性、可重复性等特征，同时可以通过数字化处理和自动化分析，提供更准确的数据分析和决策支持；监测的周期需要根据具体情况来确定，保证监测数据的及时性和有效性。在边坡发生重大变形或出现异常情况时，监测周期可以适当缩短，以及时掌握边坡的变形情况。

露天矿山边坡安全监测是维护矿山运营的重要保障，需要采用合理、有效和科学的监测方法，确保监测结果的精准和有效；同时要合理设置监测点位，掌握监测数据，科学分析监测结果，为矿山的生产和运营提供有力的保障和支持。