边坡变形监测技术在矿山生产中的应用

摘要：本文围绕边坡变形监测技术在矿山生产中的应用展开，首先概述了边坡变形监测技术的基本原理、目的及主要方法。随后，详细探讨了矿山边坡变形监测技术的具体应用，包括监测方案的设计、监测设备与技术的选择、数据处理与分析方法，以及监测结果在生产实践中的应用。在监测方案设计方面，注重根据矿山地质条件和开采特点进行定制化设计；在监测设备与技术应用上，介绍了多种高精度、实时性强的监测手段；在数据处理与分析环节，强调了数据分析技术在预测边坡变形趋势中的重要性；监测结果被广泛应用于指导矿山开采活动，预防地质灾害。此外，文章还展望了边坡变形监测技术的未来发展，强调了技术创新与智能化趋势。

关键词：边坡变形监测技术；

Abstract: This article focuses on the application of slope deformation monitoring technology in mining production. Firstly, the basic principles, objectives, and main methods of slope deformation monitoring technology are outlined. Subsequently, the specific application of mining slope deformation monitoring technology was discussed in detail, including the design of monitoring schemes, selection of monitoring equipment and technology, data processing and analysis methods, and the application of monitoring results in production practice. In terms of monitoring plan design, emphasis is placed on customized design based on the geological conditions and mining characteristics of the mine; In terms of monitoring equipment and technological applications, various high-precision and real-time monitoring methods have been introduced; In the process of data processing and analysis, the importance of data analysis techniques in predicting slope deformation trends was emphasized; The monitoring results are widely used to guide mining activities and prevent geological disasters. In addition, the article also looks forward to the future development of slope deformation monitoring technology, emphasizing technological innovation and intelligent trends.

Keywords: slope deformation monitoring technology;

边坡变形监测是矿山安全生产的重要环节。随着矿山开采的不断深入，边坡稳定问题越来越突出，给矿山生产安全带来了严重的威胁。边坡变形监测技术是一种实时监测边坡的变形情况，它能及时准确地向矿山管理人员提供安全预警信息。本文通过对矿山边坡变形监测技术的研究，分析了该技术对保证矿山生产安全和提高生产效率所起到的作用。本项目对该技术进行深入研究，可加深对边坡变形机理的认识，为矿山安全生产提供科学依据与技术支撑。

1边坡变形监测技术概述

边坡变形监测技术是对边坡稳定性进行监测与评估的技术手段它通过对边坡的变形情况进行实时监测或定期测量，为工程设计与施工提供关键数据支撑，保障边坡工程安全稳定。边坡变形监测的方法主要有地面监测、遥感监测和地下监测。利用全站仪、水准仪、 GPS等测量设备对边坡进行地面监测，通过对边坡上特定点的位置及高程的变化，对边坡的变形进行评估[1]。该法测量精度高，操作简便，适合于实时监测边坡表面变形。

遥感监测是利用卫星、航空、无人机（如图1）等多种遥感平台，在获取边坡影像数据，结合图像处理技术对边坡进行变形分析。该方法具有覆盖范围广、不受地形限制、能实时监测边坡动态变化等优点。然而，遥感监测精度会受到影像分辨率和天气条件等因素的影响。

地下监测是指在边坡内部安装如测斜仪、应变计等传感器，对边坡内部的变形进行监测。该方法能直观地反映边坡内部应力状态及位移变化情况，对评估边坡整体稳定至关重要。但是，地下监测设备的安装、维护成本昂贵，并且受到地下环境条件的制约。

图1：无人机监测技术

2矿山边坡变形监测技术的应用

2.1监测方案设计

由于矿山地质条件复杂，开采方式多样，边坡特性的独特性，设计合理的监测方案是保证矿山安全生产所必需的。

要充分考虑矿山地质构造、岩层分布、地下水状况和开采活动对边坡稳定的影响，确定监测点的布设方案。在关键区域，如潜在滑动面、断层带和软弱层等，应加密布置监测点，全面掌握边坡的变形。同时，要保证监测数据的连续、可靠，监测点应选择在易于安装、维护且不易被破坏的位置。

在确定监测频率时，应综合考虑边坡变形率、采动强度和监测目的。对于变形速度快、开采活动频繁、监测要求高的边坡，监测频率要适当提高，才能实时掌握边坡的动态变化[2]。反之，对于变形速率缓慢且开采活动较弱的边坡，监测频率可以适当降低，以减少监测成本。

在设定监测周期时，要结合矿山开采计划、边坡稳定评估周期和监测设备寿命等因素。监测周期不宜太短，否则会增加监测成本和工作量；但又不能过长，否则会错过关键的变形信息，影响及时评估边坡的稳定性。合理的监测周期应能充分反映边坡变形情况，为矿山安全生产提供有力支撑。

2.2监测设备与技术应用

在矿山边坡变形监测中，多种设备与技术被广泛应用，以确保边坡的安全稳定。

GPS技术具有高精度、实时的定位技术，利用卫星信号可对边坡各监测点的三维坐标进行精确测量。GPS技术以其全天候、高精度的优点，适合大范围、动态的变形监测。在实际应用中，利用 GPS技术对实时监测边坡的位移变化，可以及时发现并处理潜在的安全隐患提供重要数据支持。

全站仪是一种集光、机和电为一体的测量仪器，它具有测量水平角、垂直角和距离等参数。利用全站仪布设控制网，测定边坡的位移、沉降等参数。全站仪测量精度高，操作简单，适合于高精度的静态变形监测[3]。

三维激光扫描技术是一种非接触测量方法，它利用激光扫描仪获取边坡表面三维点云数据，并在此基础上构建边坡数字高程模型。该技术以其高效、高精度、数字采集等优点，实现了边坡形态的快速数字化与实景复制。在实际应用方面，利用三维激光扫描技术获取高密度边坡点云数据，为边坡变形监测和灾害预报提供必要的基础数据。

测斜仪是一种专门用来测量结构物倾斜角、位移的仪器，它是通过测量锚杆、测斜管的微小形变，推算边坡的倾斜角和位移量的。测斜仪精度高，响应速度快，适合于实时、连续地监测边坡变形。

2.3数据处理与分析

监测数据的收集、处理和分析对于保证数据的准确性和预测的精确性至关重要。在数据收集阶段，通常采用高精度传感器、自动监测设备使用和 API接口等手段。激光粒子计数器、电化学传感器等高精度传感器可对环境参数进行精确测量，提供可靠的数据来源。以测量机器人为代表的自动化监测设备，具有智能和高精度的特点，可以实现连续、稳定的数据收集[4]。

在数据处理阶段，主要完成了对原始数据的清洗、转换、集成、规约等任务。数据清洗主要是对数据进行去重，去噪，填充缺失值，从而保证数据的准确完整。数据转换就是将原始数据转换为可分析的格式，如文本到数字的转换，时间格式的标准化等等。数据集成就是将多个渠道的数据整合在一起，形成统一的数据集。数据规约说明就是为了保证数据的标准性和一致性，对数据进行命名、编码和标准化。

在数据分析阶段，可综合运用各种方法对边坡的变形趋势进行预测。时间序列分析法是一种常用的方法，它通过分析历史数据，揭示其变化规律，进而预测其趋势。ARIMA模型是一种经典的时间序列分析方法，它以自回归、移动平均为原理，能准确地预测边坡变形的短期趋势。

另外，神经网络还是一个强有力的分析工具。特别是长短期记忆网络（LSTM）这种特殊的循环神经网络，能够处理时间序列数据中的长期依赖关系，精确预测边坡变形长期趋势。通过 LSTM模型的训练，能够从历史数据中学习边坡的变形规律，从而预测边坡的变形趋势。

2.4监测结果应用

合理利用边坡变形监测结果，对指导开采活动，预防地质灾害有重要意义。实时监测边坡变形，能及时发现潜在的安全隐患，对保障矿山安全生产提供有力保障。通过监测数据的变化趋势，判断边坡的稳定状态，进而调整开采强度与方式，避免因过度开采而导致的边坡失稳。监测结果可对滑坡、泥石流等地质灾害进行预警，为相关部门及人员及时进行应急处置及避险指导。同时，监测结果也可为边坡加固设计和排水措施提供科学依据。

以某矿为例，利用边坡变形监测技术，对一起潜在滑坡进行了实时监测。当监测数据出现异常波动时，矿山管理部门立即采取应急措施，疏散周围群众，加固边坡，有效地避免了滑坡灾害的发生，确保了矿山安全生产[5]。

3边坡变形监测技术的未来发展

目前，边坡变形监测技术正朝着智能化、自动化和高精度方向发展。随着物联网、大数据、人工智能等技术的不断融合，边坡监测数据的采集、处理和分析将更加有效，同时提高监测的精度和可靠性。智能化技术的应用，将促进边坡监测系统的自动化运行，实现智能化预警。集成先进的传感技术与算法，实现对边坡变形的实时监测，对数据进行自动分析，对潜在的风险进行预测，并给出预警信号，保障矿山生产安全。自动化技术的应用，将减少人工干预，提高监测效率。未来边坡监测设备将走向小型化、集成化，并可实现远程控制与自动校准，实现全天候、全方位地监测[6]。边坡变形监测的另一个重要方向就是高精度化。随着测量技术和数据处理方法的不断进步，边坡监测的精度将进一步提高，能够捕捉到更微小的变形变化，为边坡稳定性评估和灾害预警提供更加准确的数据支持。

结论：

综上所述，边坡变形监测技术是矿山安全生产的重要手段。该方法不仅可以有效地监测边坡变形，防止地质灾害，而且可以为矿山管理人员提供科学的决策依据，优化开采方案，提高生产效率。随着科技的不断进步与创新，边坡变形监测技术必将在矿井生产中发挥越来越大的作用，从而保障矿山的安全生产。

参考文献:

[1]易恒.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用[J].冶金与材料,2021,41(04):69-70+130.

[2]王孟英,何晓玲,孙强.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用研究[J].中国设备工程,2019,(04):141-142.

[3]刘文龙,赵小平.三维激光扫描技术在矿山边坡变形监测中的应用[C]//美国James Madison大学,武汉大学高科技研究与发展中心,美国科研出版社.Proceedings of International Conference on Engineering and Business Management(EBM2011).北京工业职业技术学院;,2011:4.

[4]陆金平.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用[J].江西有色金属,2009,23(03):18-20+25.

[5]陆金平.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用研究[D].江西理工大学,2008.

[6]王孟英,何晓玲,孙强.GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用研究[J].中国设备工程,2019,(04):141-142.