矿山安全监测解决方案

因矿山开采活动的空间和场所处在不断的变化过程中，工作环境和安全状况非常复杂，导致安全生产受到很大威胁。露天矿山边坡工程在线安全监测，根据边坡工程监测数据，对边坡工程的形态变化进行实时、系统的科学分析、以达到提前预测预报之目的、尽量避免和减少对边坡不安全因素的发生，以保障人身生命财产的安全。

依据国家《金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范》AQT 2063-2018，金属非金属露天矿山应根据GB16423和GB 51016的要求和矿山实际建设实施采场边坡安全监测。

露天矿山采场应结合边坡分区的安全监测等级要求，对边坡变形、采动应力、爆破震动、水文气象和场内视频进行监测，边坡安全监测基本指标如表1所示（内容摘自《金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范》AQ/T 2063-2018）。

浙江云测露天矿山高陡边坡自动化监测系统是以GNSS北斗卫星接收机、测量机器人、边坡雷达和其他裂缝、倾角、振动加速度、雨量计等综合监测设备为主体，集结构分析计算、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术等高新技术于一体的综合系统工程。

本监测系统的作用是成为一个功能强大并能真正长期用于结构损伤、状态评估和异常报警，满足位移形变监测的需要，同时又具经济效益的结构健康安全监控系统，监测系统的设计遵循以下设计原则：

一、科学合理性原则

1、监控对象的选取有科学和法律依据，尤其符合相关安全规程和规定，是必要的；

2、监控手段的选取有高科技含量，是先进的；

3、监控效果准确有效。

二、经济实用性原则

1、凡是需要较大投入的监测项目都是需要经常使用的；

2、凡是原系统已具备的功能或结构装置，只要准确有效，都采用系统整合的方法加以利用，相互配合；

3、所有涉及的技术手段，在保证长期可靠有效的前提下，采用最经济的方案；

4、所有的操作功能都采用最简洁的使用方法、做到直观方便、性能稳定以及维护简单。

三、系统可扩展性原则

1、在监测方案要求改变时，本次投入的软硬件设备能够继续使用，最大限度减少重复投入；

2、系统接口开放性：系统输出的数据信息采用国际或国内通用的标准格式，便于系统功能扩充和监测成果的开发利用；

3、系统软件系统支持其它监测设备数据分析、支持人工巡检记录等。

系统总体拓扑图

表面位移监测的要求

《金属非金属露天矿山高陡边坡安全监测技术规范》AQT 2063-2018要求：

1 表面位移监测包括表面水平位移和竖向位移。

2 监测基点设置应不少于3个，且设在稳定区域内。

3 采用接触式位移监测方法时，应符合下列规定：

2 表面水平位移及垂直位移监测，应共用一个测点。

2 沿主滑动方向及滑动面范围选取典型断面布置测线，再按测线布置相应监测点。

2 测线水平间距不大于100m，测点垂直间距不大于50m。

主要表面位移监测设备选型

一、GNSS卫星接收机

工作原理：各GNSS监测点与参考点接收机实时接收GNSS信号，并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，控制中心服务器GNSS数据处理软件实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。

监测指标：GNSS表面位移监测的误差水平为±2.5mm+0.5ppm，高程方向为±5mm+0.5ppm，解算频次可根据数据传输方案进行调整，0.5小时/次~24小时/次。

特点：全天侯实时监测，不受天气影响，站点之间无需通视。

表面三维位移量是通过GNSS自动化监测，主要建立在滑坡表面变形明显的部位，通过监测滑坡表层的三维位移量，分析、判断滑坡的变形特征、变幅、滑动方向、滑动速率、稳定性及其发展趋势，并且对于简易监测而言该方法精度高，能反映出简易监测反映不了的变形迹象。

现场安装效果图

二、测量机器人

工作原理：测量机器人又称自动全站仪，是一种集自动目标识别、自动照准、自动测角与测距、自动目标跟踪、自动记录于一体的测量平台。利用该平台开发的软件可以直接在全站仪上运行。利用计算机软件实现测量过程、数据记录、数据处理和报表输出的自动化，从而在一定程度上实现了监测自动化和一体化。

监测指标：根据不同规格的全站仪，测量精度范围（带棱镜）：精测为±（1.5+2ppm）mm，粗测为±（5+2ppm）mm，测距范围：5000m以内。

特点：在天气和周围清晰度允许的条件下精度高且稳定，但易受天气和环境影响，需要建野外独立的观测房。

测量机器人及观测房实景图

测量机器人监测系统拓补图

三、 边坡雷达

工作原理：便携式合成孔径雷达系统，用一个绕轴心旋转的转臂带动转臂顶端的宽波束天线扫过目标，目标在天线波束范围内的时间段中，天线相位中心形成圆弧轨迹，利用改进的合成孔径算法，通过该轨迹进行圆弧合成孔径成像，即可获得目标的高分辨率图像。实现对监测区域360°全方位遥感监测，达到亚毫米级精度监测结果。

监测指标：

1、360°全方位向非接触扫描；

2、最远5km，0.1mm形变精度；

3、扫360°数据更新率＜2分钟，扫90°＜30秒；

4、三维效果叠加显示；

5、方位角分辨率0.3°，俯仰角覆盖60°；

特点：全天侯实时监测，受气候和环境影响极小，可建永久观测房进行永久监测。

边坡雷达实景图

边坡雷达监测数据链路图