露天采场高陡边坡监测技术研究现状与发展趋势

通过收集国内外边坡监测技术的相关资料,介绍了露天采场高陡边坡稳定性监测的现有技术手段,总结了包括表面位移监测、深部位移监测和深部滑动力监测等各类技术的主要特点和存在问题。进一步对金属非金属露天矿山采场边坡监测技术的规范要求进行了简要论述。综合分析后提出,未来应基于区域形变和深部滑动力监测技术,以滑坡地质灾害远程实时监测预报技术及装备体系为研究方向。通过采用多源信息融合技术,以滑动力监测和边坡表面位移监测为主导,辅以其他监测方法,构成一个深部和浅部联合监测的立体网络系统。采用模块化设计方案,根据现场环境灵活增减监测子系统,可提高露天采场边坡稳定性监测预警的准确性与时效性。     

合成孔径边坡雷达在南露天煤矿的应用

为了研究合成孔径边坡雷达在露天矿山边坡地质灾害监测预警中的实际效果,研究滑坡过程中对应雷达监测数据的变化情况。首先介绍了合成孔径雷达和预警设置的基本原理,其次通过对滑坡过程中雷达监测数据的观测,分析了合成孔径雷达滑坡监测的应用效果。结果表明:合成孔径边坡雷达能有效监测滑坡等地质灾害发生前后滑坡体所处的变形阶段,并提前做出预报预警。合成孔径雷达技术在露天矿山边坡短期临滑监测预警中应用效果较好,能为露天矿山管理人员及时采取应对措施提供数据支撑。     

南芬露天铁矿边坡稳定性分析与牛顿力临滑智能预警

为提高露天矿开采作业经济安全性,最大程度节省采矿成本提高采矿效益,全面提升边坡临滑预警监测的及时性,以发生多次巨型滑体的深部开采南芬露天铁矿为研究背景,通过对国内外高陡边坡稳定性分析与监测现状研究,探讨露天铁矿特有的边坡破坏模式,结合牛顿力临滑智能预警技术在南芬滑坡预警的成功应用,系统阐述了牛顿力临滑监测的可行性。针对南芬铁矿高陡边坡下盘存在大量失稳或潜在变形区的现象,在总结当前边坡3种破坏模式的基础上,基于MSARMA、GEO-SLOPE、Swedge数值计算软件对重点下盘区分析,结合何满潮院士的地质体灾变牛顿力变化定律,提出“NPR牛顿力滑坡监测为主体,长期阈值监测、短期临滑预警、后期变形现场勘测”三位一体的边坡稳定性智能监测预警防控技术,并在574、502平台巨型滑体崩塌临滑预测中得到应用。现场临滑预警表明：NPR预应力锚索增强边坡的稳定性,提高了监测系统的实时性,有效验证了三位一体边坡稳定性智能临滑预警技术的合理准确性,为露天矿的安全可持续开采,提出合理有效的应急控制措施。     

大尺度边坡岩体开裂解体破坏规律试验研究

边坡岩体失稳破坏要经历开裂、贯通、解体、滑移全过程,捕捉每个环节表层变形和深部滑面力学变化规律及特征,是探索滑坡监测预警准则的关键.本文采用恒阻大变形锚索(NPR)深部滑动力自动监测系统和地表位移监测系统,在南芬露天铁矿采场下盘开展了人工开挖诱发滑坡的现场试验,目的是探索滑坡发生前后,边坡岩体开裂解体破坏和深部滑动力的变化规律和时间效应.试验结果显示:在人工开挖扰动作用下,边坡岩体表层出现裂缝的时间要滞后于深部滑动力突变时间,即当滑动力突降4h后,边坡表层岩体初始开裂6mm(长200cm);当滑动力突降96h后,表层岩体裂缝宽度达到74mm(长1306cm);当滑动力突降168h后,边坡完全崩解滑移.证明该类型边坡从深部力学失衡到表层解体破坏,至少需要7d时间.这一成果为该地区滑动力监测预警准则建立提供科学依据.     

平庄西露天煤矿断层滑坡监测预警研究

平庄西露天煤矿工作帮反倾逆层边坡岩层断层构造作用明显,滑坡灾害危险程度高。为了实时掌握滑坡体变化状态,基于下滑力大于抗滑力这一滑坡发生的充分必要条件,采用具有滑坡灾害加固-监测-预警一体化功能的滑动力远程监测预警系统装备,实现了滑动力感知、传输、分析和监测预警的全过程。在该滑坡区域布设滑动力监测站点和位移监测站点,近3个月的监测结果表明：滑动力远程监测预警系统运行效果良好,实现了对“07-0118滑坡”各阶段的监测预警,且滑动力监测效果优于位移监测,验证了该系统的先进性和实用性。该系统的成功应用为其他类似边坡的监测预警提供了技术方法和实践依据。     

基于FLAC3D-RAR的边坡稳定性分析和监测预警

以刚果(金)某露天矿边坡滑坡监测为例，结合FLAC3D数值模拟和真实孔径边坡雷达(RAR)两种手段，进行边坡稳定性分析和监测预警研究，实现了滑坡区域、滑坡时间的精准预报，为现场争取了2.5 h以上的临滑应急处置时间，有效避免了滑坡损失；在边坡风险区域位移发展变化特征、滑动破坏初始位置和滑动区域等方面，RAR边坡雷达监测数据均验证了FLAC3D数值模拟结果的准确性；同时表明FLAC3D可及时发现当前滑坡隐患区域之外的风险，为雷达监测做必要的补充，为充分处置滑坡隐患提供依据，提高了露天矿边坡管控水平。研究成果可为同类边坡的蠕动型滑动破坏预警提供参考。     

顺层岩质边坡开挖致滑的滑动力监测

在本钢南芬露天铁矿选取典型的顺层岩质边坡进行现场开挖试验,并采用滑动力远程监测预警系统进行原位实时监测。试验结果表明：顺层岩质边坡在地面开挖扰动影响下多发生局部浅层牵引式破坏,滑动变形区贯穿整个坡面（垂直高度约12 m）。破坏过程中,伴随着裂缝的产生、扩展、贯通和失稳,滑动力监测曲线均发出超前预警信息,可以有效地避免滑坡灾害引发的重大安全事故。     

厉害了我的临滑预报——精准临滑预报,为露天矿山安全高效绿色开采保驾护航

正煤科集团沈阳研究院有限公司露天开采安全技术研究院(简称"露天分院")作为国内唯一专业从事露天开采安全技术的科研院所,一直走在矿山边坡监测和临滑预警技术领域的最前沿。2009年,露天分院引进国际先进的边坡雷达监测技术,将其纳入边坡监测和临滑预警体系,应用于神华黑岱沟、平朔安家岭等多个国内大型露天矿山滑坡预测预警中,成功完成临滑预报30余次。     

黄莲树滑坡破坏变形机理浅析

以三峡库区奉节县黄莲树滑坡的破坏变形为例,以地表位移、降雨、地下水、库水位的监测为依据,综合分析研究了监测参数的变动和致灾因子相互作用对滑坡稳定性的影响关系,开展破坏变形机理探讨研究,总结形成了初步的研究成果。该研究成果对滑坡的监测预警预报技术具有重要的理论意义,并且对其它以库水位涨落和降雨为主要致滑因子的滑坡的监测临滑预报具有重要的参考价值和指导意义。     

边坡雷达在露天矿山边坡滑坡预警的应用研究

露天矿山边坡位移监测是矿山边坡稳定性监测的主要内容之一,通过位移监测可以掌握露天矿山边坡体的变形规律,及时了解边坡动态并对边坡进行管理。边坡雷达可以通过持续监测边坡表面位移预测边坡变形失稳,并依据岩体变形破坏规律,预测预报滑坡发生的可能性与滑坡时间,通过对乌拉根锌矿2020年12月15日边坡橙色预警信息及监测数据分析,结果表明:边坡雷达可有效实现对露天矿山边坡滑坡提前预警,通过优化预警参数,可使预警信息更加精准。     

南芬露天铁矿高陡边坡失稳全过程物理模型试验研究

利用自主研发的深部地质工程灾害模型试验系统进行试验,模拟滑坡大变形失稳破坏的全过程.在模型内部布设小型N PR锚索进行力学监测,同时采用数字散斑技术对边坡位移进行监测,从试验角度研究滑坡大变形破坏时的边坡内部应力变化规律及N PR锚索在大变形破坏条件下表现出的力学特性.试验结果表明:边坡破坏表现出明显的阶段性演化过程,...     

地基真实孔径雷达精度验证方法与实验研究

常规形变监测手段受限于数据精度、监测范围、适用环境等因素,严重制约滑坡、坍塌灾害的预警预报工作。基于差分干涉技术的微波遥感方法是进行非接触表面微小位移高精度监测的先进技术在应急救援、防灾减灾、矿山安全生产、边坡稳定性评估等方面均有有效应用。本文应用自研的地基真实孔径雷达系统,在分析信号模型的基础上,归纳了强散射特性目标回波数据处理流程,提出了适用于验证该类型雷达系统形变监测精度的方法。据此开展了基于三角板角反射器的点目标静止与位移实验,通过雷达回波幅值分析与点云数据拟合,判别预设目标空间位置并确定目标位移标准值,证明了所提方法的有效性和系统0.1 mm监测精度。在内蒙古黑岱沟露天煤矿进行边坡监测实验,结合若干点目标形变数据说明了系统良好的实用性。     

南芬露天铁矿滑坡远程监测预警系统的应用

南芬露天铁矿目前正在进行三期扩帮四期开采工程,矿区工程地质条件较复杂,岩石以绿泥岩为主,遇水强度急剧降低,加之频繁生产爆破振动,致使边帮岩体多处出现张裂、滑塌、滚石等灾害。本研究以“滑动力大于抗滑强度是滑坡产生的充要条件”作为滑坡体滑动的主要判据,并应用“滑坡远程监测预警系统”在南芬露天矿滑坡体上构建了系统的“滑坡体远程监测网”。通过近10个月的现场试验,获得大量宝贵数据,为矿山安全可持续开采提供了安全保障。     

土地复垦诱发边坡浅层岩体劣化全过程监测试验研究

边坡系统作为一种天然的力学系统,其变形、开裂、失稳、滑移是一个复杂且难以测量的天然力学过程,常因浅层滑坡灾害而造成严重的人员伤亡和土地资源损失。因此,探索边坡浅层岩体在内外营力作用下诱发的岩体劣化规律及敏感参数是浅层滑坡监测预警的关键。采用自主研发的边坡滑动力NPR锚索监测预警系统,在新昌陈家山村开展了土地复垦诱发边坡浅层岩体劣化全过程监测试验。通过边坡地质调查,在关键监测点位安装边坡滑动力NPR锚索监测预警系统;采用现场标记法记录土地复垦机械开挖点与监测点的时空特征,并分析边坡浅层岩体劣化变形特征与滑动力监测曲线演变特征的相关关系,揭示该系统对陈家山村特定地质条件边坡稳定性的监测灵敏度和临滑预警时间。试验结果表明：针对陈家山村松散堆积层发育的边坡类型,在土地复垦开挖扰动作用下,滑动力监测曲线并未出现类似岩质边坡失稳破坏所呈现的缓升型“不稳定模式”和突升型“裂缝模式”,滑动力监测曲线随着机械开挖点距离监测点越来越近呈阶梯式突降型“多次滑移模式”;该系统在松散堆积层发育的边坡类型下的有效距离监测灵敏度为35 m,分析结果可为类似边坡稳定性监测预警提供参考。     

基于激光吸收光谱的矿用光纤二氧化碳监测系统研究

二氧化碳是煤矿采空区自然发火预测预警的主要标志性气体之一,二氧化碳的浓度直接影响煤矿的生产安全。提出一种新型光纤二氧化碳监测系统,采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术,二氧化碳气体浓度直接利用最小二乘方法拟合得出,实现了单点数据标定。与电子式二氧化碳检测仪对比,改进的光纤二氧化碳监测系统不仅大大提高了系统的可操作性,便于现场操作,而且能够实时在线监测采空区二氧化碳气体浓度,具有较高的检测精度和灵敏度。将该系统用于煤矿束管系统中,能够更好的满足煤矿安全生产的需求,具有良好的应用前景。     

煤矿围岩动力灾害监测预警系统

针对煤矿围岩动力灾害多发及人工监测不及时问题,设计了一种集成低功耗无线传输、实时监测、数据融合分析及具有预警预案功能的围岩动力灾害监测预警系统;详细介绍了监测系统的技术原理、组成结构、功能模块及应用效益。实际应用表明,系统实现了围岩压力、位移、应力监测数据之间的融合和可视化分析,可对煤矿围岩动力安全隐患进行快速、准确的预警、预报。