露天矿排土场边坡监测方法综述

王海江　寇长福　谢松伟

摘要：随着经济的发展，矿业也在不断发展，矿区开采的安全问题一直限制着其生产力。其中，露天矿排土场的边坡灾害非常具有代表性。为了避免排土场发生滑坡，衍生出了多种多样的边坡监测手段。本文将针对传统的大边坡检测方法进行简述，使广大读者对于边坡监测的方法有一个系统了解。

关键词：露天矿排土场；边坡监测；方法综述

一、监测系统基本情况概述

边坡监测是一种非常成熟的位移监测方法，具有丰富的实践经验，其主要的工程价值为准确实时反馈边坡位移数据，并根据位移变化趋势提供预警信息，确保及时掌握边坡变形规律。随着卫星定位系统的不断完善和精度的进一步提高，已经被广泛应用于露天矿边坡监测，并取得了良好的效果，现用的卫星定位系统有GPS和BD，从精度和发展角度考虑，现在多采用GPS+BD的定位系统，该系统综合功能强大，兼备结构分析、传感器、網络通信及计算机等多项技术的高新技术设备。该系统主要用于监测边坡表面岩体变形、位移及速度等相关数据，监测精度较高，满足工程安全需求，系统在布设时遵循3个主要原则。

（一）科学合理性原则

所有的滑坡都存在一个形成和发展过程，从蠕变到变形、再到明显位移，并最终至滑面贯通，形成封闭滑体，在这中间，地表岩体位移会存在一个明显的发展规律，所以，边坡变形监测方法的选择必须要满足与边坡变形过程相适应的基本原则。边坡监测级别有三级，分别为一、二、三级，一、二级监测阶段的危险性相对较低，属于早中期变形监测；三级监测的危险性相对较高，属于后期监测，在监测方案的选取时要根据具体的阶段进行针对性的选择和确定。

（二）经济实用性原则

软岩露天矿边坡的变形有显著特点：深度大、范围广、累计位移量大，受到露天矿恶劣自然气候的风化、侵蚀，人员、设备高频扰动的综合影响。不论国内还是国外，所采用的监测系统、设备都相差不多，主要通过计算相对位移或绝对位移来判定变形和滑坡。目前，我国对于监测设备的生产水平不亚于国外，而且，其市场价格仅有国外的几分之一，同时，国产设备应用于我国露天矿监测，对于后期的维修、保养都有显著的优势，所以，对于露天矿来说，选定监测设备要充分考虑其经济性和实用性。

（三）系统可扩展性原则

露天矿采场是个逐步发展的过程，根据边坡稳定监测的需要，还会增加更多的监测点，因此要求系统应具有扩容性，随时根据监测的需要可以增加自动化监测点。随着采矿进度的推进，有的边坡不需要监测时，原有的主要监测设备及软件要求能够重复继续再利用，最大限度减少重复投入。系统接口要具有良好的开放性，能较好的实现与国际标准格式的相关软件对接，便于实现对软件的扩充和监测数据的开发。

二、GPS监测

GPS，即全球卫星定位系统，是由美国发射的覆盖全球范围的卫星导航系统，许多工程和科学研究需要从其中获取相应的数据。露天矿边坡的岩体具有非常大的不稳定性，实时检测非常必要。而相比于传统的大地测量方法，GPS监测拥有更高的覆盖率和更好的实时性。目前，GPS的全球覆盖率高达98%，基本做到了全覆盖，这对监测矿区边坡稳定提供了技术上的支持。目前，我国很多矿区都在尝试采用GPS法对边坡进行监测，如南京紫金山金铜矿排土场[2]GPS监测的具体操作：首先根据现场情况布设符合条件的监测点，之后根据所布监测点实时接收卫星信号、绘制出监测点的位移变化曲线并进行分析。如果监测点的位移变化不明显，则边坡处于稳定状态；若监测点短时间内产生明显位移，则需要调派人手对现场情况进行分析，防止滑坡的发生。GPS监测精度高，连续性强的特点非常适用于矿区等灾害潜在区域。但成本较高，技术要求相对苛刻。加之GPS系统是美国持有的卫星导航系统，特殊时期可能会受到限制。我国的BDS（北斗卫星导航系统）已经逐渐趋于成熟，期待可以取代GPS应用于各项工程检测。

三、缆索监测

无论是传统的大地测量方法、GPS监测法还是雷达监测，都属于利用测绘科学对边坡的外部变形进行监测。与其它方法不同的是，缆索监测是一种新式的、使用了应力传感器的力学监测。早期的缆索监测主要应用于桥梁变形监测，因为桥梁的特性，所以力学传感器监测非常适合。但人们逐渐发现，缆索监测相比于卫星、雷达所需的成品相对低廉，而且力学传感器是对物体内部的受力进行分析，相比于外部的变形监测具有超前性。

四、排土场边坡治理措施

（一）排土场边坡构筑技术

排土场边坡土壤疏松，保水条件好，栽植植物成活率高，但也极易被水冲刷造成水土流失，可采用鱼鳞坑、客土等整地方法。为了防止水土流失，边坡整治采取如下措施：修筑挡水埂，阻止平台径流汇入边坡，杜绝切沟和冲沟的发生；坡面不覆厚层黄土，而是春季3月下旬随着剥离物的堆置立即种植；坡脚堆放大石块，拦截坡面下移泥沙，该措施的实施在排土过程中完成，不单独修筑；对于已覆土的坡面，采用逐坑下移回填法，按一定的行株距种植适宜于本地的乔、灌木，在乔灌木之间种植牧草，逐步形成乔、灌、草立体结构模式，遇到局部砂、页岩的边坡，进行客土种植；对于岩土混合边坡，在坡面上沿坡地等高线每隔4～6m种植一行树木（密植的乔木、灌木或多年草本植物）作为篱笆带，称为“植物活篱笆”或“活篱笆”，起到保护土壤、减少水土流失、提高土壤肥力的作用。

（二）排土场边坡径流分散措施

排土场大面积汇集的暴雨径流很容易汇集冲刷坡面，导致剧烈的水土流失，并可造成大量径流灌缝，影响排土场稳定，诱发滑坡。在半干旱的黄土区，水是排土场生态恢复的限制性因子，排水不利于排土场植被的建立和恢复。径流是水蚀的必要条件。如果将排土场整个汇流面积分割成许多小区域，将地表积水限定或拦挡在这些小区域内，则不会出现大流量、高流速、长流程的侵蚀性径流，黄土的孔隙度大，土层有足够大的储水容量，小区域内的地表积水最终会入渗贮存于小区域表层土体内。黑岱沟露天矿排土场区年降水量仅为400mm左右，表层又实施黄土覆盖，在蓄排结合问题上，可以打破常规，排土场径流以“蓄”为主，仅在特大暴雨条件下，才考虑排水问题。

结语

随着时代的发展和技术的进步，人力资源越来越宝贵的当下，利用遥感方法对边坡进行监测已经渐渐成为主流，不仅可以提高危害预警的能力，相信随着相应技术的进步，监测成本也会越来越低。希望读者通过本文对边坡稳定的问题有一定的了解，也对各种边坡监测的技术有一定的认知。

参考文献：

[1]骆中洲.露天采矿学[M].徐州：中国矿业学院出版社，1990

[2]姬长生.我国露天煤矿开采工艺发展状况综述[J].采矿与安全工程学报，2008，25（3）：297-300