露天礦排土場邊坡監測方法綜述

王海江　寇長福　謝松偉

摘要：隨著經濟的發展，礦業也在不斷發展，礦區開采的安全問題一直限制著其生產力。其中，露天礦排土場的邊坡災害非常具有代表性。為了避免排土場發生滑坡，衍生出了多種多樣的邊坡監測手段。本文將針對傳統的大邊坡檢測方法進行簡述，使廣大讀者對于邊坡監測的方法有一個系統了解。

關鍵詞：露天礦排土場；邊坡監測；方法綜述

一、監測系統基本情況概述

邊坡監測是一種非常成熟的位移監測方法，具有豐富的實踐經驗，其主要的工程價值為準確實時反饋邊坡位移數據，并根據位移變化趨勢提供預警信息，確保及時掌握邊坡變形規律。隨著衛星定位系統的不斷完善和精度的進一步提高，已經被廣泛應用于露天礦邊坡監測，并取得了良好的效果，現用的衛星定位系統有GPS和BD，從精度和發展角度考慮，現在多采用GPS+BD的定位系統，該系統綜合功能強大，兼備結構分析、傳感器、網絡通信及計算機等多項技術的高新技術設備。該系統主要用于監測邊坡表面巖體變形、位移及速度等相關數據，監測精度較高，滿足工程安全需求，系統在布設時遵循3個主要原則。

（一）科學合理性原則

所有的滑坡都存在一個形成和發展過程，從蠕變到變形、再到明顯位移，并最終至滑面貫通，形成封閉滑體，在這中間，地表巖體位移會存在一個明顯的發展規律，所以，邊坡變形監測方法的選擇必須要滿足與邊坡變形過程相適應的基本原則。邊坡監測級別有三級，分別為一、二、三級，一、二級監測階段的危險性相對較低，屬于早中期變形監測；三級監測的危險性相對較高，屬于后期監測，在監測方案的選取時要根據具體的階段進行針對性的選擇和確定。

（二）經濟實用性原則

軟巖露天礦邊坡的變形有顯著特點：深度大、范圍廣、累計位移量大，受到露天礦惡劣自然氣候的風化、侵蝕，人員、設備高頻擾動的綜合影響。不論國內還是國外，所采用的監測系統、設備都相差不多，主要通過計算相對位移或絕對位移來判定變形和滑坡。目前，我國對于監測設備的生產水平不亞于國外，而且，其市場價格僅有國外的幾分之一，同時，國產設備應用于我國露天礦監測，對于后期的維修、保養都有顯著的優勢，所以，對于露天礦來說，選定監測設備要充分考慮其經濟性和實用性。

（三）系統可擴展性原則

露天礦采場是個逐步發展的過程，根據邊坡穩定監測的需要，還會增加更多的監測點，因此要求系統應具有擴容性，隨時根據監測的需要可以增加自動化監測點。隨著采礦進度的推進，有的邊坡不需要監測時，原有的主要監測設備及軟件要求能夠重復繼續再利用，最大限度減少重復投入。系統接口要具有良好的開放性，能較好的實現與國際標準格式的相關軟件對接，便于實現對軟件的擴充和監測數據的開發。

二、GPS監測

GPS，即全球衛星定位系統，是由美國發射的覆蓋全球范圍的衛星導航系統，許多工程和科學研究需要從其中獲取相應的數據。露天礦邊坡的巖體具有非常大的不穩定性，實時檢測非常必要。而相比于傳統的大地測量方法，GPS監測擁有更高的覆蓋率和更好的實時性。目前，GPS的全球覆蓋率高達98%，基本做到了全覆蓋，這對監測礦區邊坡穩定提供了技術上的支持。目前，我國很多礦區都在嘗試采用GPS法對邊坡進行監測，如南京紫金山金銅礦排土場[2]GPS監測的具體操作：首先根據現場情況布設符合條件的監測點，之后根據所布監測點實時接收衛星信號、繪制出監測點的位移變化曲線并進行分析。如果監測點的位移變化不明顯，則邊坡處于穩定狀態；若監測點短時間內產生明顯位移，則需要調派人手對現場情況進行分析，防止滑坡的發生。GPS監測精度高，連續性強的特點非常適用于礦區等災害潛在區域。但成本較高，技術要求相對苛刻。加之GPS系統是美國持有的衛星導航系統，特殊時期可能會受到限制。我國的BDS（北斗衛星導航系統）已經逐漸趨于成熟，期待可以取代GPS應用于各項工程檢測。

三、纜索監測

無論是傳統的大地測量方法、GPS監測法還是雷達監測，都屬于利用測繪科學對邊坡的外部變形進行監測。與其它方法不同的是，纜索監測是一種新式的、使用了應力傳感器的力學監測。早期的纜索監測主要應用于橋梁變形監測，因為橋梁的特性，所以力學傳感器監測非常適合。但人們逐漸發現，纜索監測相比于衛星、雷達所需的成品相對低廉，而且力學傳感器是對物體內部的受力進行分析，相比于外部的變形監測具有超前性。

四、排土場邊坡治理措施

（一）排土場邊坡構筑技術

排土場邊坡土壤疏松，保水條件好，栽植植物成活率高，但也極易被水沖刷造成水土流失，可采用魚鱗坑、客土等整地方法。為了防止水土流失，邊坡整治采取如下措施：修筑擋水埂，阻止平臺徑流匯入邊坡，杜絕切溝和沖溝的發生；坡面不覆厚層黃土，而是春季3月下旬隨著剝離物的堆置立即種植；坡腳堆放大石塊，攔截坡面下移泥沙，該措施的實施在排土過程中完成，不單獨修筑；對于已覆土的坡面，采用逐坑下移回填法，按一定的行株距種植適宜于本地的喬、灌木，在喬灌木之間種植牧草，逐步形成喬、灌、草立體結構模式，遇到局部砂、頁巖的邊坡，進行客土種植；對于巖土混合邊坡，在坡面上沿坡地等高線每隔4～6m種植一行樹木（密植的喬木、灌木或多年草本植物）作為籬笆帶，稱為“植物活籬笆”或“活籬笆”，起到保護土壤、減少水土流失、提高土壤肥力的作用。

（二）排土場邊坡徑流分散措施

排土場大面積匯集的暴雨徑流很容易匯集沖刷坡面，導致劇烈的水土流失，并可造成大量徑流灌縫，影響排土場穩定，誘發滑坡。在半干旱的黃土區，水是排土場生態恢復的限制性因子，排水不利于排土場植被的建立和恢復。徑流是水蝕的必要條件。如果將排土場整個匯流面積分割成許多小區域，將地表積水限定或攔擋在這些小區域內，則不會出現大流量、高流速、長流程的侵蝕性徑流，黃土的孔隙度大，土層有足夠大的儲水容量，小區域內的地表積水最終會入滲貯存于小區域表層土體內。黑岱溝露天礦排土場區年降水量僅為400mm左右，表層又實施黃土覆蓋，在蓄排結合問題上，可以打破常規，排土場徑流以“蓄”為主，僅在特大暴雨條件下，才考慮排水問題。

結語

隨著時代的發展和技術的進步，人力資源越來越寶貴的當下，利用遙感方法對邊坡進行監測已經漸漸成為主流，不僅可以提高危害預警的能力，相信隨著相應技術的進步，監測成本也會越來越低。希望讀者通過本文對邊坡穩定的問題有一定的了解，也對各種邊坡監測的技術有一定的認知。

參考文獻：

[1]駱中洲.露天采礦學[M].徐州：中國礦業學院出版社，1990

[2]姬長生.我國露天煤礦開采工藝發展狀況綜述[J].采礦與安全工程學報，2008，25（3）：297-300