露天礦排土場邊坡監(jiān)測方法綜述

王海江　寇長?！≈x松偉

摘要：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，礦業(yè)也在不斷發(fā)展，礦區(qū)開采的安全問題一直限制著其生產(chǎn)力。其中，露天礦排土場的邊坡災(zāi)害非常具有代表性。為了避免排土場發(fā)生滑坡，衍生出了多種多樣的邊坡監(jiān)測手段。本文將針對傳統(tǒng)的大邊坡檢測方法進(jìn)行簡述，使廣大讀者對于邊坡監(jiān)測的方法有一個系統(tǒng)了解。

關(guān)鍵詞：露天礦排土場；邊坡監(jiān)測；方法綜述

一、監(jiān)測系統(tǒng)基本情況概述

邊坡監(jiān)測是一種非常成熟的位移監(jiān)測方法，具有豐富的實踐經(jīng)驗，其主要的工程價值為準(zhǔn)確實時反饋邊坡位移數(shù)據(jù)，并根據(jù)位移變化趨勢提供預(yù)警信息，確保及時掌握邊坡變形規(guī)律。隨著衛(wèi)星定位系統(tǒng)的不斷完善和精度的進(jìn)一步提高，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于露天礦邊坡監(jiān)測，并取得了良好的效果，現(xiàn)用的衛(wèi)星定位系統(tǒng)有GPS和BD，從精度和發(fā)展角度考慮，現(xiàn)在多采用GPS+BD的定位系統(tǒng)，該系統(tǒng)綜合功能強大，兼?zhèn)浣Y(jié)構(gòu)分析、傳感器、網(wǎng)絡(luò)通信及計算機(jī)等多項技術(shù)的高新技術(shù)設(shè)備。該系統(tǒng)主要用于監(jiān)測邊坡表面巖體變形、位移及速度等相關(guān)數(shù)據(jù)，監(jiān)測精度較高，滿足工程安全需求，系統(tǒng)在布設(shè)時遵循3個主要原則。

（一）科學(xué)合理性原則

所有的滑坡都存在一個形成和發(fā)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(fā)展規(guī)律，所以，邊坡變形監(jiān)測方法的選擇必須要滿足與邊坡變形過程相適應(yīng)的基本原則。邊坡監(jiān)測級別有三級，分別為一、二、三級，一、二級監(jiān)測階段的危險性相對較低，屬于早中期變形監(jiān)測；三級監(jiān)測的危險性相對較高，屬于后期監(jiān)測，在監(jiān)測方案的選取時要根據(jù)具體的階段進(jìn)行針對性的選擇和確定。

（二）經(jīng)濟(jì)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(fēng)化、侵蝕，人員、設(shè)備高頻擾動的綜合影響。不論國內(nèi)還是國外，所采用的監(jiān)測系統(tǒng)、設(shè)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(jiān)測設(shè)備的生產(chǎn)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(chǎn)設(shè)備應(yīng)用于我國露天礦監(jiān)測，對于后期的維修、保養(yǎng)都有顯著的優(yōu)勢，所以，對于露天礦來說，選定監(jiān)測設(shè)備要充分考慮其經(jīng)濟(jì)性和實用性。

（三）系統(tǒng)可擴(kuò)展性原則

露天礦采場是個逐步發(fā)展的過程，根據(jù)邊坡穩(wěn)定監(jiān)測的需要，還會增加更多的監(jiān)測點，因此要求系統(tǒng)應(yīng)具有擴(kuò)容性，隨時根據(jù)監(jiān)測的需要可以增加自動化監(jiān)測點。隨著采礦進(jìn)度的推進(jìn)，有的邊坡不需要監(jiān)測時，原有的主要監(jiān)測設(shè)備及軟件要求能夠重復(fù)繼續(xù)再利用，最大限度減少重復(fù)投入。系統(tǒng)接口要具有良好的開放性，能較好的實現(xiàn)與國際標(biāo)準(zhǔn)格式的相關(guān)軟件對接，便于實現(xiàn)對軟件的擴(kuò)充和監(jiān)測數(shù)據(jù)的開發(fā)。

二、GPS監(jiān)測

GPS，即全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，是由美國發(fā)射的覆蓋全球范圍的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，許多工程和科學(xué)研究需要從其中獲取相應(yīng)的數(shù)據(jù)。露天礦邊坡的巖體具有非常大的不穩(wěn)定性，實時檢測非常必要。而相比于傳統(tǒng)的大地測量方法，GPS監(jiān)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(dá)98%，基本做到了全覆蓋，這對監(jiān)測礦區(qū)邊坡穩(wěn)定提供了技術(shù)上的支持。目前，我國很多礦區(qū)都在嘗試采用GPS法對邊坡進(jìn)行監(jiān)測，如南京紫金山金銅礦排土場[2]GPS監(jiān)測的具體操作：首先根據(jù)現(xiàn)場情況布設(shè)符合條件的監(jiān)測點，之后根據(jù)所布監(jiān)測點實時接收衛(wèi)星信號、繪制出監(jiān)測點的位移變化曲線并進(jìn)行分析。如果監(jiān)測點的位移變化不明顯，則邊坡處于穩(wěn)定狀態(tài)；若監(jiān)測點短時間內(nèi)產(chǎn)生明顯位移，則需要調(diào)派人手對現(xiàn)場情況進(jìn)行分析，防止滑坡的發(fā)生。GPS監(jiān)測精度高，連續(xù)性強的特點非常適用于礦區(qū)等災(zāi)害潛在區(qū)域。但成本較高，技術(shù)要求相對苛刻。加之GPS系統(tǒng)是美國持有的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，特殊時期可能會受到限制。我國的BDS（北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）已經(jīng)逐漸趨于成熟，期待可以取代GPS應(yīng)用于各項工程檢測。

三、纜索監(jiān)測

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

四、排土場邊坡治理措施

（一）排土場邊坡構(gòu)筑技術(shù)

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(fā)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(jié)構(gòu)模式，遇到局部砂、頁巖的邊坡，進(jìn)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(hù)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(dǎo)致劇烈的水土流失，并可造成大量徑流灌縫，影響排土場穩(wěn)定，誘發(fā)滑坡。在半干旱的黃土區(qū)，水是排土場生態(tài)恢復(fù)的限制性因子，排水不利于排土場植被的建立和恢復(fù)。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(qū)域，將地表積水限定或攔擋在這些小區(qū)域內(nèi)，則不會出現(xiàn)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(qū)域內(nèi)的地表積水最終會入滲貯存于小區(qū)域表層土體內(nèi)。黑岱溝露天礦排土場區(qū)年降水量僅為400mm左右，表層又實施黃土覆蓋，在蓄排結(jié)合問題上，可以打破常規(guī)，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(jié)語

隨著時代的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，人力資源越來越寶貴的當(dāng)下，利用遙感方法對邊坡進(jìn)行監(jiān)測已經(jīng)漸漸成為主流，不僅可以提高危害預(yù)警的能力，相信隨著相應(yīng)技術(shù)的進(jìn)步，監(jiān)測成本也會越來越低。希望讀者通過本文對邊坡穩(wěn)定的問題有一定的了解，也對各種邊坡監(jiān)測的技術(shù)有一定的認(rèn)知。

參考文獻(xiàn)：

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