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摘 要:在矿山开采过程中,受复杂矿山地质构造的影响,频发矿山地质灾害。此时的灾害直接影响着开采的安全性与经济性,其中滑坡灾害制约着金属露天矿的有序与高效开采。为了预测金属露天矿滑坡灾害,指导矿产资源正常开采,要积极发挥监测技术的作用。本文研究了金属露天矿滑坡灾害监测技术,具体包括传统与新型监测技术。
关键词:金属;露天矿;滑坡灾害;监测技术
引言:近几年,露天矿地质灾害频繁发生,此类灾害属于人为地质灾害,是由矿山开采活动诱发而成的,在众多地质灾害中滑坡的影响十分严重,它不仅给矿山生产造成了经济损失,严重情况下,还直接威胁着人身生命安全,造成滑坡的主要原因为不科学的开采及复杂的地质构造。此灾害作为露天金属矿的主要灾害之一,具有频发性,为了保证矿山生产的安全性、有序性与经济性,矿山滑坡灾害监测技术得到了广泛的关注与研究,其中传统的监测方法较为成熟,但存在一定的不足,在科学技术的支持下,随之出现了先进的、新型的监测技术,本文对传统与新型监测技术分别进行了阐述,旨在全面发挥发挥监测技术的作用,促进其快速发展。
1、滑坡灾害
滑坡属于自然现象,它是指斜坡上的土体、岩体等受地下水活动、雨水浸泡、河水冲刷、人工砌坡及地震等诸多因素的影响,在重力作用下,整体或分散地顺坡向下滑动。滑坡发生、发展及演化等过程,存在一定的预兆信息,其中会出现一系列的物理量改变,如:地表位移、地表倾角、深部位移及岩土地压力等,其中最为关键的物理量为地表位移与深部位移,二者能够直接反映滑坡体的状态。上述的物理量均可以被监测,在获取此类信息后,便可以构建物理变量与滑坡成灾的映射关系,进而实现了滑坡灾害的有效预测[1]。
2、傳统监测
传统的滑坡监测方法主要有变形监测、位移监测、应力监测、含水量监测及岩体破坏声发射监测等,其中变形监测的方法最为丰富,位移监测方法最为简便,因此,二者的应用较为广泛。
2.1全站仪监测
变形监测过程中应用的测量设备主要为全站仪,其应用时间最早,此时的监测具有一定的技术优势,主要体现在点测量方面,在边坡可疑区构建控制网,利用关键点的三维坐标,开展定期监测,但其缺点也不容忽视,在实际矿山生产而言,此方法的工作量大,棱镜安装需要花费较多的时间,特别是在复杂地形环境下,两点间的通视问题较为严重,同时,受天气的影响较大,难以保证监测的精准性。随着全站仪监测方法的发展,提出了免棱镜全站仪监测法,此方法虽然扩大了其应用范围,但其精准性仍相对较低。
2.2GPS监测
随着GPS技术的发展,GPS卫星定位系统的作用日渐显著,该系统利用了静态定位技术,具有一系列的优势,如:外界影响小、自动化程度高、工作量小、精度高、通视条件要求低、全天候实时监测,同时在计算机的支持下,实现了数据的实时处理、分析与积累。GPS监测方法作为变形监测方法的一种,其应用日渐广泛。GPS监测的优点十分显著,主要有简便性与实用性,但对于复杂的露天矿山地形而言,制约着GPS监测作用的发挥,为了保证定位的精准性,要求GPS要同时连接数个卫星,而此要求大部分矿区未能满足,因此,该方法仍需进一步完善。
2.3声发射监测
露天矿滑坡灾害发生时,岩石、岩体受力作用会出现一系列的裂纹,甚至会出现岩体断裂,在裂隙形成及扩展时,会出现应力松弛,而贮存能量会有所释放,其形式为应力波,进而产生了声发射[2]。
声发射监测的主要依据便是上述应力,以此判断岩石内部的形态变化,并构建岩石破坏机制,进而监测边坡稳定性。此方法主要用于岩质边坡变形监测、围岩加固跟踪安全监测等,它有效预测了岩石的破坏,其优点为连续监测与高灵敏度。
3、新型监测
上述监测方法存在一定的不足,受限条件较多,为了提高滑坡灾害监测的效果,本文提出了新型的监测方法,即:热成像监测法。
3.1热像仪测温原理
红外热成像仪利用光子探测器,将所测目标体表面的热辐射转化为电子视频信号,通过信号处理,传送至显示器,并转换为可见图像,同时录音机存储模拟信号,最后经计算机处理。通常情况下,热辐射包括目标辐射、发射辐射及大气辐射。
3.2滑坡热像特征
滑坡作为滑移地质现象,它是指斜坡岩土沿着贯通的剪切破坏面所发生地质灾害。在滑坡形成过程中会出现滑动的软弱面,此时的软弱面可以为软岩层,也可以为构造面,还可以为破裂面。由于滑坡存在软弱面,导致滑动面两侧岩石的空间缺少连续性,同时滑动面中破碎岩石内部富含水,在此情况下,滑坡岩石的热力学性质和周围岩石存在明显差异。因此,在滑坡监测过程中可以利用热成像技术[3]。
热成像监测法的监测效果十分显著,可以预警产生滑坡的区域,但受水的影响,限制着其监测质量,因此,实际监测过程结合变形监测及其他监测方法,效果显著。
总结:综上所述,本文探讨了金属露天矿滑坡灾害的监测技术,主要介绍了传统监测与新型监测方法,在不同监测方法的结合下,实现了有效的预警与预测,保证了监测精度,提高了矿山生产的经济性。
参考文献
[1]杨天鸿,张锋春,于庆磊,等.露天矿高陡边坡稳定性研究现状及发展趋势[J].岩土力学,2011,05:1437-1451+1472.
[2]陶志刚,张斌,何满潮.罗山矿区滑坡灾害发生机制与监测预警技术研究[N].岩石力学与工程学报,2011,S1:2931-2937.
[3]李健,吴顺川,高永涛,等.露天矿边坡微地震监测研究综述[N].岩石力学与工程学报,2014,S2:3998-4013.
关键词:金属;露天矿;滑坡灾害;监测技术
引言:近几年,露天矿地质灾害频繁发生,此类灾害属于人为地质灾害,是由矿山开采活动诱发而成的,在众多地质灾害中滑坡的影响十分严重,它不仅给矿山生产造成了经济损失,严重情况下,还直接威胁着人身生命安全,造成滑坡的主要原因为不科学的开采及复杂的地质构造。此灾害作为露天金属矿的主要灾害之一,具有频发性,为了保证矿山生产的安全性、有序性与经济性,矿山滑坡灾害监测技术得到了广泛的关注与研究,其中传统的监测方法较为成熟,但存在一定的不足,在科学技术的支持下,随之出现了先进的、新型的监测技术,本文对传统与新型监测技术分别进行了阐述,旨在全面发挥发挥监测技术的作用,促进其快速发展。
1、滑坡灾害
滑坡属于自然现象,它是指斜坡上的土体、岩体等受地下水活动、雨水浸泡、河水冲刷、人工砌坡及地震等诸多因素的影响,在重力作用下,整体或分散地顺坡向下滑动。滑坡发生、发展及演化等过程,存在一定的预兆信息,其中会出现一系列的物理量改变,如:地表位移、地表倾角、深部位移及岩土地压力等,其中最为关键的物理量为地表位移与深部位移,二者能够直接反映滑坡体的状态。上述的物理量均可以被监测,在获取此类信息后,便可以构建物理变量与滑坡成灾的映射关系,进而实现了滑坡灾害的有效预测[1]。
2、傳统监测
传统的滑坡监测方法主要有变形监测、位移监测、应力监测、含水量监测及岩体破坏声发射监测等,其中变形监测的方法最为丰富,位移监测方法最为简便,因此,二者的应用较为广泛。
2.1全站仪监测
变形监测过程中应用的测量设备主要为全站仪,其应用时间最早,此时的监测具有一定的技术优势,主要体现在点测量方面,在边坡可疑区构建控制网,利用关键点的三维坐标,开展定期监测,但其缺点也不容忽视,在实际矿山生产而言,此方法的工作量大,棱镜安装需要花费较多的时间,特别是在复杂地形环境下,两点间的通视问题较为严重,同时,受天气的影响较大,难以保证监测的精准性。随着全站仪监测方法的发展,提出了免棱镜全站仪监测法,此方法虽然扩大了其应用范围,但其精准性仍相对较低。
2.2GPS监测
随着GPS技术的发展,GPS卫星定位系统的作用日渐显著,该系统利用了静态定位技术,具有一系列的优势,如:外界影响小、自动化程度高、工作量小、精度高、通视条件要求低、全天候实时监测,同时在计算机的支持下,实现了数据的实时处理、分析与积累。GPS监测方法作为变形监测方法的一种,其应用日渐广泛。GPS监测的优点十分显著,主要有简便性与实用性,但对于复杂的露天矿山地形而言,制约着GPS监测作用的发挥,为了保证定位的精准性,要求GPS要同时连接数个卫星,而此要求大部分矿区未能满足,因此,该方法仍需进一步完善。
2.3声发射监测
露天矿滑坡灾害发生时,岩石、岩体受力作用会出现一系列的裂纹,甚至会出现岩体断裂,在裂隙形成及扩展时,会出现应力松弛,而贮存能量会有所释放,其形式为应力波,进而产生了声发射[2]。
声发射监测的主要依据便是上述应力,以此判断岩石内部的形态变化,并构建岩石破坏机制,进而监测边坡稳定性。此方法主要用于岩质边坡变形监测、围岩加固跟踪安全监测等,它有效预测了岩石的破坏,其优点为连续监测与高灵敏度。
3、新型监测
上述监测方法存在一定的不足,受限条件较多,为了提高滑坡灾害监测的效果,本文提出了新型的监测方法,即:热成像监测法。
3.1热像仪测温原理
红外热成像仪利用光子探测器,将所测目标体表面的热辐射转化为电子视频信号,通过信号处理,传送至显示器,并转换为可见图像,同时录音机存储模拟信号,最后经计算机处理。通常情况下,热辐射包括目标辐射、发射辐射及大气辐射。
3.2滑坡热像特征
滑坡作为滑移地质现象,它是指斜坡岩土沿着贯通的剪切破坏面所发生地质灾害。在滑坡形成过程中会出现滑动的软弱面,此时的软弱面可以为软岩层,也可以为构造面,还可以为破裂面。由于滑坡存在软弱面,导致滑动面两侧岩石的空间缺少连续性,同时滑动面中破碎岩石内部富含水,在此情况下,滑坡岩石的热力学性质和周围岩石存在明显差异。因此,在滑坡监测过程中可以利用热成像技术[3]。
热成像监测法的监测效果十分显著,可以预警产生滑坡的区域,但受水的影响,限制着其监测质量,因此,实际监测过程结合变形监测及其他监测方法,效果显著。
总结:综上所述,本文探讨了金属露天矿滑坡灾害的监测技术,主要介绍了传统监测与新型监测方法,在不同监测方法的结合下,实现了有效的预警与预测,保证了监测精度,提高了矿山生产的经济性。
参考文献
[1]杨天鸿,张锋春,于庆磊,等.露天矿高陡边坡稳定性研究现状及发展趋势[J].岩土力学,2011,05:1437-1451+1472.
[2]陶志刚,张斌,何满潮.罗山矿区滑坡灾害发生机制与监测预警技术研究[N].岩石力学与工程学报,2011,S1:2931-2937.
[3]李健,吴顺川,高永涛,等.露天矿边坡微地震监测研究综述[N].岩石力学与工程学报,2014,S2:3998-4013.