CN104867294A - 一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，实现了对矿山的实时监控，并在矿山将要发生滑坡时自动预警，保障了矿山开采期和开采后的采场安全，其步骤如下：对稀土矿山岩土进行包括密度、内聚力、内摩擦角的物理力学参数测定；根据上述物理力学参数测定结果，建立采场边坡的三维实体边坡数值模型，计算得到稀土矿山的塑性区，即重点监控区域；根据稀土矿山的地形，在重点监控区域内布置多类、多个传感器，包括表面位移计、孔隙水压力计、水位计和土压力计等，用以进行特征参数测量；其中，对表面位移的测量，可确定稀土矿山所处的变形阶段；对孔隙水压力测量，可确定稀土矿山等效水头高度；对土压力的测量，可确定稀土矿山土压力预警值。

Description

一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法
技术领域
本发明涉及采矿技术领域，更具体地说涉及一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法。
背景技术
离子型稀土原地浸矿开采降低山体边坡稳定性，导致滑坡事故，影响矿山安全生产、资源回收率和经济效益。为了保证矿山开采前和开采后的采场安全，就需要对矿山进行监控，以在矿山发生滑坡前及时预警，并在矿山发生滑坡时及时组织救援。而目前就缺乏这种预警系统，使其能够建立滑坡预警模型，并结合工程实际，给出滑坡参考安全阈值，超过设定阈值时自动报警，从而确定边坡稳定状态，动态追踪和控制稀土矿开采进度，保障矿山安全并取得最佳效益。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，以解决上述技术问题。
本发明提出的离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，包括以下步骤：
对稀土矿山岩土进行包括密度、内聚力、内摩擦角的物理力学参数测定；
建立采场边坡的三维实体边坡数值模型，根据上述物理力学参数测定结果，计算得到稀土矿山的塑性区，即重点监控区域；
根据稀土矿山的地形，在重点监控区域内布置多个传感器，以进行特征参数测量，所述特征参数包括表面位移、孔隙水压力和土压力；
对表面位移测量结果进行分析，确定稀土矿山所处的变形阶段；
对孔隙水压力测量结果进行分析，确定稀土矿山等效水头高度；
对土压力测量结果进行分析，确定稀土矿山土压力预警值；
当稀土矿山处于滑动或剧滑动状态时，当稀土矿山等效水头高度超过地表高度时，当坡体土压力实际测量值与预警值接近时，向稀土矿山现场发出报警信号。
优选地，当稀土矿山等效水头高度高于地表高度时，减小向稀土矿山内的注液量。
优选地，当稀土矿山等效水头高度不高于地表高度时，增大或减小向稀土矿山内的注液量。
优选地，其特征在于，还包括对重点监控区域内水位和降雨量参数的测量。
优选地，采用数字式位移计或光纤式位移计对稀土矿山进行表面位移的测量。
本发明提出的一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，通过对稀土矿山岩土进行物理力学参数测定，并建立三维实体边坡模型，通过对物理力学参数计算，得到重点监控区域，在重点监控区域内进行包括表面位移、孔隙水压力和土压力等特征参数的测量，以判断稀土矿山是否处于不稳定状态，在判断出稀土矿山处于不稳定状态时，及时向稀土矿山现场发出报警信号，以提醒稀土矿山现场的管理者操作人员的注意，有助于保证管理者操作人员的人身安全；通过对孔隙水压力的测量可动态调节注液量，从而实现了动态追踪和控制稀土矿开采进度，有助于提高矿山开采效率，缓解矿山生态环境压力。此外，该方法能够对稀土矿山将要发生滑坡时自动预警，有助于提高矿山防滑、抗灾、减灾能力。
具体实施方式
本发明提出一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，包括以下步骤：
对稀土矿山岩土进行包括密度、内聚力、内摩擦角的物理力学参数测定；
建立采场边坡的三维实体边坡数值模型，根据上述物理力学参数测定结果，计算得到稀土矿山的塑性区，即重点监控区域；
根据稀土矿山的地形，在重点监控区域内布置多个传感器，以进行特征参数测量，所述特征参数包括表面位移、孔隙水压力和土压力；
对表面位移测量结果进行分析，确定稀土矿山所处的变形阶段；
对孔隙水压力测量结果进行分析，确定稀土矿山等效水头高度；
对土压力测量结果进行分析，确定稀土矿山土压力预警值；
当稀土矿山处于滑动或剧滑动状态时，当稀土矿山等效水头高度超过地表高度时，当坡体土压力实际测量值与预警值接近时，向稀土矿山现场发出报警信号。
根据本实施例在实际工作中，通过对稀土矿山岩土进行物理力学参数测定，并建立三维实体边坡模型，通过对物理力学参数的计算，得到重点监控区域，在重点监控区域内进行包括表面位移、孔隙水压力和土压力的特征参数的测量，以判断稀土矿山是否处于不稳定状态，在判断出稀土矿山处于不稳定状态时，及时向稀土矿山现场发出报警信号，以提醒稀土矿山现场的管理者和操作人员的注意。
在当稀土矿山等效水头高度高于地表高度时，减小向稀土矿山内的注液量；当稀土矿山等效水头高度不高于地表高度时，增大或减小向稀土矿山内的注液量。此种动态调节注液量的方式，实现了动态追踪和控制稀土矿开采进度，有助于提高矿山开采效率，缓解矿山生态环境压力。
由于降雨量时矿山发生滑坡的一个主要诱发因素，上述特征参数的测量还包括对重点监控区域内水位和降雨量参数的测量。
为了保证系统的稳定性，采用数字式传感器或光纤式传感器对稀土矿山进行各参数的测量。
需要说明的是，坡体表面位移监测数据是所监测区域土体表面的相对位移量，反映了该监测区域土体的整体位移趋势。通过对坡体表面位移监测科确定坡体所属变形阶段，从而可从整体上把握边坡的稳定性。上述的变形阶段包括蠕滑阶段、稳定阶段、滑动阶段和剧滑阶段，其中蠕滑阶段和稳定阶段的矿山坡体稳定性良好，滑动阶段坡体稳定性较差，剧滑阶段的坡体处于危险状态。
在离子型稀土原地浸矿开采过程中溶浸液只会由山脚部位渗出，当矿山坡体表面局部有水渗出时，采场边坡的安全系数已经降低很多，可能不太稳定。此时，坡体内部有溶浸液积累，使得局部下滑力大于抗滑力，从而导致滑坡。对孔隙水压力的测量可得出等效水头高度，此数据可作为评断矿山稳定性的一个重要指标。
土压力是现有技术中衡量矿山稳定性的重要指标之一，此处不再赘述，但需要说明的是，工程中对比较永久性的边坡，边坡安全系数最好达到1.5，在坡体安全系数设计值为1.5时，坡体下端可能会产生不平衡推力，这一不平衡推力由坡体内部滑移面自锚作用耗散，将其相反数分配给滑移面，计算时，假定不平衡推力作用点在条块高度的中点，因此计算预警值时假定其条块高度的中点平均应力最大；各条块表面平均应力为零，条块底边由于条块自身锚固力其平均应力为零，使用差分法计算出土压力盒埋深处土压力对应的平均应力作为预警值，当测量值接近预警值时，表明矿山边坡处于不稳定状态。
本发明提出的一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，实现了对矿山的实时监控，并对矿山将要发生滑坡自动预警，保障了矿山开采期和开采后的采场安全。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，其特征在于，包括以下步骤：
对稀土矿山岩土进行包括密度、内聚力、内摩擦角的物理力学参数测定；
建立采场边坡的三维实体边坡数值模型，根据上述物理力学参数测定结果，计算得到稀土矿山的塑性区，即重点监控区域；
根据稀土矿山的地形，在重点监控区域内布置多个传感器，以进行特征参数测量，所述特征参数包括表面位移、孔隙水压力和土压力；
对表面位移测量结果进行分析，确定稀土矿山所处的变形阶段；
对孔隙水压力测量结果进行分析，确定稀土矿山等效水头高度；
对土压力测量结果进行分析，确定稀土矿山土压力预警值；
当稀土矿山处于滑动或剧滑动状态时，当稀土矿山等效水头高度超过地表高度时，当坡体土压力实际测量值与预警值接近时，向稀土矿山现场发出报警信号。
2.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，其特征在于，当稀土矿山等效水头高度高于地表高度时，减小向稀土矿山内的注液量。
3.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，其特征在于，当稀土矿山等效水头高度不高于地表高度时，增大或减小向稀土矿山内的注液量。
4.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，其特征在于，还包括对重点监控区域内水位和降雨量参数的测量。
5.根据权利要求1所述的离子型稀土原地浸矿滑坡在线监测预警方法，其特征在于，采用数字式位移计或光纤式位移计对稀土矿山进行表面位移的测量。
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