一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统技术方案

本发明专利技术属于矿山边坡在线监测预警技术领域，具体公开提供的一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，该系统包括：采用层级稳定性分析方法，将边坡划分为若干层次进行评估，更加详细地了解边坡各阶梯区域的稳定性情况，从而提高评估的准确性

【技术实现步骤摘要】
一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统


[0001]本专利技术属于矿山边坡在线监测预警
，涉及到一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统
。

技术介绍

[0002]阶梯式边坡是矿山中常见的一种边坡形式，通过合理的设计和支护措施，能够提高边坡的稳定性，确保矿山的安全生产
。
在矿场现场中，为了方便进行采矿作业和提高采矿效率，通常会在边坡上开挖一系列的平台或台阶，形成阶梯式边坡，这些阶梯能够提供足够的工作面积，使得采矿设备和工作人员能够安全
、
高效地进行开采作业
。
[0003]边坡灾害具有突发性
、
破坏性强的特点，一旦发生往往会造成严重的人员伤亡和财产损失，故而需要通过建立边坡预警机制来提前获知边坡的潜在危险，从而加强监测
、
预警和管理工作，有效降低灾害发生的概率和影响
。
[0004]为了及时发现矿山边坡的塌陷迹象，常常会在阶梯式边坡上设置监测仪器，对边坡的偏差参数进行实时监测，通过监测数据的分析，可以及时采取相应的措施，保证边坡的安全稳定
。
一方面，目前现有的边坡预警机制往往是综合考虑整个坡体的稳定性，没有对不同部位的稳定性进行具体分析，因此，无法提供边坡各个阶梯区域的稳定性指标，进而无法指导针对性的加固设计和监测方案的制定
。
[0005]另一方面，现有的边坡预警机制是利用固定土壤特性对边坡的土质热胀冷缩系数进行静态分析，未结合各阶梯区域的坡体实时变化温度进行热胀冷缩系数的动态监测
。
由于边坡不同区域的温度变化可能存在较大的差异，这将导致无法准确评估边坡不同部位的稳定性差异，使得稳定性检测结果存在较大的盲区
。

技术实现思路

[0006]鉴于此，为解决上述
技术介绍
中所提出的问题，现提出一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统
。
[0007]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：本专利技术提供一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，本系统包括：阶梯区域划分模块，用于对目标矿山的边坡现场进行阶梯区域划分，获取各阶梯区域边界位置
。
[0008]阶梯区域解析模块，用于获取目标矿山的边坡基底位置和山体顶端位置，分析各阶梯区域高度对应的边坡风险影响因子
。
[0009]边坡震荡评估模块，用于对各阶梯区域内的石块脱落量和裂纹变化规律进行实时监测，据此分析各阶梯的边坡震荡风险系数
。
[0010]坡体温度监测模块，用于实时监测目标矿山边坡的内部温度，获取指定相邻时间点内的坡体形态变化程度系数
。
[0011]阶梯风险评估模块，用于对各阶梯区域的边坡稳定性指数进行评估，进而对存在风险的阶梯位置进行预警
。
[0012]边坡风险预警分析模块，用于对目标矿山边坡现场的综合风险系数进行解析，进而判断目标矿山边坡现场是否存在山体塌陷风险
。
[0013]信息记录端，用于存储目标矿山的边坡土质性质和边坡结构，存储各土质类型对应的边坡膨胀变形系数，存储各温度变化值对应的坡体形态变化程度系数
。
[0014]示例性地，所述目标矿山的边坡土质性质包括土质密度
、
土质类型
。
[0015]边坡结构包括山体刚度
、
约束因子
。
[0016]示例性地，所述分析各阶梯区域高度对应的边坡风险影响因子步骤为：将各阶梯区域的基底位置与山体顶端位置进行对比，得到各阶梯区域基底位置对应承重高度，记为各阶梯区域承重高度
H
i
，
i
为阶梯区域编号，
i
＝
1,2,...,u。
[0017]通过遥感技术构建山体形状模型，获取各阶梯区域的山体重量，结合各阶梯区域高度，计算各阶梯区域对应的山体自身重力，记为
G
i
。
[0018]计算各阶梯区域高度对应的边坡风险影响因子其中，
g0为预设的单位重力影响权重，
h
为设定的单位高度，
e
为自然常数
。
[0019]示例性地，所述石块脱落量包括石块脱落数量和石块脱落体积量
。
[0020]所述裂纹变化规律包括在指定相邻时间点内裂纹扩张方向和裂纹扩大幅度
。
[0021]示例性地，所述各阶梯内的石块脱落量获取方式为：采用激光雷达设备实时扫描目标矿山边坡表面，获取目标矿山边坡表面各石块位置对应的三维点云数据，以阶梯分界线为划分线对各阶梯区域内的三维点云数据进行聚类统计，得到各阶梯区域内的三维点聚类数量和各三维点聚类位置
。
[0022]获取各阶梯区域在指定相邻时间点的起始时间点和结束时间点对应三维点聚类数量，对比作差得到各阶梯区域在指定相邻时间点内的石块脱落数量
。
[0023]将三维点云数据进行三角化处理，生成三角面片网络，从而构建出石块的几何表面模型，据此分析得到各三维点聚类对应的石块体积，汇总得到各阶梯区域在指定相邻时间点内的石块脱落体积量
。
[0024]示例性地，所述裂纹变化规律的分析方式为：对目标矿山的边坡现场进行图像采集，获取初始裂纹位置，以各初始裂纹位置为各监测点的位置，进而对目标矿山边坡上的各监测点对应裂纹宽度和裂纹长度进行实时测量，并记录各监测点对应裂纹长度的始端位置和末端位置
。
[0025]对各监测点位置进行编号设置，比对指定相邻时间点的各监测点位置，若出现新监测点，则将新监测点编号添加至已设置编号中
。
[0026]根据指定相邻时间点的各监测点对应裂纹长度的始端位置和末端位置，得到各监测点对应裂纹的初始延伸方向和演变延伸方向，对比得到各监测点对应裂纹在指定相邻时间点内的扩张方向范围
。
[0027]获取各监测点在指定相邻时间点内的裂纹扩增宽度和裂纹扩增长度，对各阶梯区域内的各监测点进行统计，得到各阶梯区域内各监测点对应裂纹在指定相邻时间点内的裂纹扩增宽度和裂纹扩增长度，分别记为
dx
ik'
、dy
ik'
，
k'
为阶梯区域内的监测点编号，
k'
＝
1',
2',...,l'
，计算各阶梯区域内各监测点对应裂纹的扩大幅度影响因子其中，
Δ
x、
Δ
y
分别为设定的裂纹扩增宽度和裂纹扩增长度对应变化允许值，
γ
为设定的扩大幅度影响因子对应偏差补偿系数
。
[0028]示例性地，所述分析各阶梯的边坡震荡风险系数相应内容包括：获取目标矿山边坡现场的主要应力方向，将其与各监测点对应裂纹的扩张方向范围进行对比，由得到各监测点对应裂纹的扩张方向影响因子，其中
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，其特征在于，该系统包括：阶梯区域划分模块，用于对目标矿山的边坡现场进行阶梯区域划分，获取各阶梯区域边界位置；阶梯区域解析模块，用于获取目标矿山的边坡基底位置和山体顶端位置，分析各阶梯区域高度对应的边坡风险影响因子；边坡震荡评估模块，用于对各阶梯区域内的石块脱落量和裂纹变化规律进行实时监测，据此分析各阶梯的边坡震荡风险系数；坡体温度监测模块，用于实时监测目标矿山边坡的内部温度，获取指定相邻时间点内的坡体形态变化程度系数；阶梯风险评估模块，用于对各阶梯区域的边坡稳定性指数进行评估，进而对存在风险的阶梯位置进行预警；边坡风险预警分析模块，用于对目标矿山边坡现场的综合风险系数进行解析，进而判断目标矿山边坡现场是否存在山体塌陷风险；信息记录端，用于存储目标矿山的边坡土质性质和边坡结构，存储各土质类型对应的边坡膨胀变形系数，存储各温度变化值对应的坡体形态变化程度系数
。2.
根据权利要求1所述的一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，其特征在于：所述目标矿山的边坡土质性质包括土质密度
、
土质类型；边坡结构包括山体刚度
、
约束因子
。3.
根据权利要求1所述的一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，其特征在于：所述分析各阶梯区域高度对应的边坡风险影响因子步骤为：将各阶梯区域的基底位置与山体顶端位置进行对比，得到各阶梯区域基底位置对应承重高度，记为各阶梯区域承重高度
H
i
，
i
为阶梯区域编号，
i
＝
1,2,...,u
；通过遥感技术构建山体形状模型，获取各阶梯区域的山体重量，结合各阶梯区域高度，计算各阶梯区域对应的山体自身重力，记为
G
i
；计算各阶梯区域高度对应的边坡风险影响因子其中，
g0为预设的单位重力影响权重，
h
为设定的单位高度，
e
为自然常数
。4.
根据权利要求1所述的一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，其特征在于：所述石块脱落量包括石块脱落数量和石块脱落体积量；所述裂纹变化规律包括在指定相邻时间点内裂纹扩张方向和裂纹扩大幅度
。5.
根据权利要求4所述的一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，其特征在于：所述各阶梯内的石块脱落量获取方式为：采用激光雷达设备实时扫描目标矿山边坡表面，获取目标矿山边坡表面各石块位置对应的三维点云数据，以阶梯分界线为划分线对各阶梯区域内的三维点云数据进行聚类统计，得到各阶梯区域内的三维点聚类数量和各三维点聚类位置；获取各阶梯区域在指定相邻时间点的起始时间点和结束时间点对应三维点聚类数量，
对比作差得到各阶梯区域在指定相邻时间点内的石块脱落数量；将三维点云数据进行三角化处理，生成三角面片网络，从而构建出石块的几何表面模型，据此分析得到各三维点聚类对应的石块体积，汇总得到各阶梯区域在指定相邻时间点内的石块脱落体积量
。6.
根据权利要求5所述的一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，其特征在于：所述裂纹变化规律的分析方式为：对目标矿山的边坡现场进行图像采集，获取初始裂纹位置，以各初始裂纹位置为各监测点的位置，进而对目标矿山边坡上的各监测点对应裂纹宽度和裂纹长度进行实时测量，并记录各监测点对应裂纹长度的始端位置和末端位置；对各监测点位置进行编号设置，比对指定相邻时间点的各监测点位置，若出现新监测点，则将新监测点编号添加至已设置编号中；根据指定相邻时间点的各监测点对应裂纹长度的始端位置和末端位置，得到各监测点对应裂纹的初始延伸方向和演变延伸方向，对比得到各监测点对应裂纹在指定相邻时间点内的扩张方向范围；获取各监测点在指定相邻时间点内的裂纹扩增宽度和裂纹扩增长度，对各阶梯区域内的各监测点进行统计，得到各阶梯区域内各监测点对应裂纹在指定相邻时间点内的裂纹扩增宽度和裂纹扩增长度，分别记为
dx
ik'
、dy
ik'
，
k'
为阶梯区域内的监测点编号，
k'
＝
1',2',...,l'
，计算各阶梯区域内各监测点对应裂纹的扩大幅度影响因子其中，
Δ
x、
Δ
y
分别为设定的裂纹扩增宽度和裂纹扩增长度对应变化允许值，
γ
为设定的扩大幅度影响因子对应偏差补偿系数
。7.
根据权利要求6所述的一种矿山现场边坡远程在线实时监测预警系统，其特征在于：所述分析各阶梯的边坡震荡风险系数相应内容包括：获取目标矿山边坡现场的主要应力方向，将其与各监测点对应裂纹的扩张方向范围进行对比，由得到各监测点对应裂纹的扩张方向影响因子...

【专利技术属性】
技术研发人员：薄克刚，邹家斌，唐勇，潘伟东，付华山，马源，
申请(专利权)人：中国建筑材料工业地质勘查中心四川总队，
类型：发明
国别省市：