从内蒙古阿拉善左旗煤矿坍塌事故看“边坡监测”的重要性

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发表时间:2023-03-17 16:30
文章附图


2月22日,内蒙古自治区阿拉善盟阿拉善左旗新井煤业有限公司露天煤矿发生大面积滑坡坍塌,截至2月23日,6人生还,6人死亡,47人失联。

据分析,滑坡体有80m高,相当于20多层楼的高度;塌方量巨大,测算接近500万土方量。第一次滑坡发生在22日13时12分,持续时间30~40s;第二次滑坡发生在18时44分。发生坍塌的露天煤矿作业面北侧山坡,现场形成了南北约200m,东西长500m,净高约80m的坍塌体。


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滑坡发生前,50余辆作业车正在坑底工作


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滑坡发生中,瞬间掩埋坑底工作人员和车辆


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事故发生后滑塌体分布


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事故发生前后卫星对比图





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事故原因探究与分析



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地下开采转露天开采



据报道,新井煤矿最早是地下开采煤矿,2012年改造成为露天煤矿,2017年6月至2020年11月底期间停工,2021年4月恢复生产建设。“露天转地下开采”是一种较为普遍的开采方式,为了获取深部地下资源,需要往更深处开挖。

那么地下转露天矿山,是不是这次露天坑滑坡的重要原因呢?

对于地下转露天矿,特别需要注意露天顶柱的设计。如果设计的厚度不足,强度不够,那么由于重力作用很容易引起顶部如此巨大的山体塌陷。


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该矿为煤矿,是由长期沉积而成,其强度远远低于硬岩金属矿开采的岩石强度,那么有理由怀疑强度不足、厚度不够的煤层顶柱,是一个潜在的事故诱发因素。



岩土边坡土质松散




从已有的视频及图片来看,新井煤矿岩土边坡是显而易见的松散土质和软弱砂石土层,内含不可见的断层和节理裂隙及不整合层面。

这种岩土体条件极易受到人工扰动而产生滑坡,滑坡后的效果譬如“雪崩”。


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技术人员与监测设备缺失




煤页、岩互层边坡未按设计留设安全平盘,形成超高、超陡边坡也是导致本次事故发生的原因之一,加之前期雨水侵润作用使岩体稳定性进一步弱化,致使边坡失稳滑坡,即缺乏合理合规的安全开采技术措施。

同时,技术人员日常巡查与边坡安全监测系统的缺失,是导致此次事故未能提前预警的重要原因。


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管理缺失



从工商信息来看,新井煤业涉及的官司很多,被列入失信被执行人的次数也很多。截至目前,这家企业历史法律诉讼案件达到69件,立案信息24件。


天眼查显示,新井煤业涉及各类案件209项,超九成为被告,目前处于首次执行阶段的案件有144件。该公司13次被列为失信被执行人,目前全部未履行。


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新井煤业还有两次行政处罚纪录,其中一次处罚事由涉及多项安全问题,包括:通往采场的主运输道路未设置限速、道口等路标;采场北部滑坡区域未设警示标志;煤矿未根据采场实际情况填绘采剥工程平面图、运输系统图等图纸等。




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如何避免此类事故再次发生?



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事故的发生为社会各界敲响了警钟。事实上,随着现代科技的发展,利用多种监测手段,是可以有效避免此类灾害发生的。我们要吸取教训,加强管理,完善矿区监管,确保开采人员的人身安全。


建立安全长效管理机制:建立健全责任制约机制和安全生产责任制,确立国家在安全生产管理中的作用和地位,各企业严格落实各项安全责任措施,坚持将中央部署落实到现场管理中去,保证作业现场有效避免安全隐患。




制定事故应急处理预案:应《安全生产法》的要求,煤矿企业必须制定事故应急处理预案,组织全矿员工贯彻学习,要求员工要熟练掌握自救互救的技术与技巧。建立矿山救护队,一旦发生事故,快速响应,有效防治。






建立完善边坡监测体系:按照国家、行业相关标准,均要求露天矿山建立完善边坡监测体系,并定期开展边坡评价、地质勘查工作,特别是对不稳定边坡,更要进行24小时实时监测,比如GNSS监测、深部位移监测、雷达监测、卫星监测等。除此之外,还需要在日常工作中定期开展人工巡视等工作,以确保边坡安全。








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边坡监测



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露天采矿安全管理的重点是边坡管理



边坡具有高危险性。一旦发生事故将造成大面积滑坡,将造成不可估量的经济损失和人员伤亡,所以边坡管理是现场安全管理的重中之重。


边坡具高突发性。边坡事故具有突发性,往往需要大量数据进行危险预判或设备监测预警。现在我国已进入信息时代智能矿山建设阶段,技术方面支持应该满足,所以关键是监测预警的使用问题,能否保证数据连续性、准确性及时效性。


在事故救援过程中,国家安全生产应急救援勘测队在整个核心区域周围,架设了多台设备监测边坡表面变形情况。本次事故可能是露天煤矿边坡失稳后出现的山体滑坡,边坡监测则是有效预防此类事故的重要方法。




边坡监测的作用



1、对高边坡进行稳定性监测,根据监测结果来判断边坡的滑动性、滑动范围及发展趋势,确保安全、快速施工。


2、掌握边坡变形特征和规律,在边坡发生严重变形时指导应急处理。


3、对已经发生滑动破坏的边坡和加固处理后的滑坡,检验崩塌、滑坡情况及滑坡处理工程效果。



边坡监测具体内容



边坡监测的监测参数类型包括:


  • 地表变形。包括边坡地表的平面与垂直位移、危岩陡壁裂缝等。

  • 地下变形。包括边坡地下的平面与垂直位移、危岩界面裂缝等。

  • 物理参数。包括应力应变和地声变化等。

  • 水文变化。包括河或库水位、地下水位、孔隙水压力、泉流量、水温等。

  • 环境因素,包括降雨量、地温、地震等。



常见边坡监测方法



目前的边坡监测方法已由过去利用人工皮尺等简易工具的方法过渡到仪器仪表监测,并向无人化、自动化、高精度和远程监测发展,相较于传统变形测量方法在精准度、效率、安全性等方面都有了长足的进步。目前边坡监测方法主要分为以下几种。


1、北斗GNSS高精度位移监测


北斗GNSS高精度位移监测具有全天候、高精度、自动化、高效率等显著特点


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该方法使用各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北斗数据处理软件实时差分解算出各监测点三维坐标,进行毫米级定位。


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进行报警。


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GNSS位移监测结构


2、地质雷达监测


地质雷达是具有远距离、大范围、连续空间覆盖、实时监测能力的创新雷达,是近年来发展起来的一种监测地表形变的手段,能够对危险区域进行全天时、全天候、无接触式、面状的、亚毫米级的形变监测。


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地质雷达原理


地质雷达监测利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测。发射天线将高频(106~109Hz)的电磁波以宽带短脉冲形式送入地下,被地下介质(或埋藏物)反射后由接收天线接收,当结构物发生破损(如出现空洞、裂缝、脱空等),在雷达资料中便会出现明显的特征反射,根据接收到的特征反射,由地质雷达图像判断其地质特征。


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应急救援边坡雷达(事故后,现场使用的)


3、无人机边坡监测


近年来无人机技术突飞猛进,多镜头相机和无人机的组合实现了机动性快、实时性强、经济性好。相对于传统的单点测量方式,它具有采样点广泛、覆盖范围宽广等特点,可以对边坡进行全方位、大面积、高精度、高灵活性的测量。

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无人机边坡监测通过多翼无人机携带多镜头相机,对边坡不同角度进行拍摄,所得数据结合现代计算机快速分析能力,实现了边坡三维建模-数字高程模型(DEM)和精细三维模型。通过对比前后模型数据的变化,得出边坡变形量。


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无人机变形测量系统


4、边坡自动化监测系统


边坡自动化监测是传统边坡监测的延伸,主要由现场信号采集、远程监测、监测中心数据处理与分析3个部分建立地表和地下深部的三维立体监测网。


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边坡自动化监测可以对沉降、倾斜、错动、土壤湿度、孔隙水压力变化等进行多方位连续监测,相较于其他边坡监测更加灵活全面。


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边坡自动化、视频一体化监测架构图


5、微震监测


微震监测主要用来评估边坡岩体内裂隙的变化情况。大多数裂隙活动发生在边坡深部,常规监测方法难以发现。


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微震边坡监测现场监测点


具有三维整体监测特点的微地震技术,能够根据微地震事件的时空分布划分潜在破坏区域,并可以获得这些裂隙的位置、尺度、非弹性变形、压剪性质等信息。边坡深部的非弹性变形等异常,可能比边坡表面宏观位移提早数周,因此微地震监测有可能实现边坡失稳的提前预警。


矿山生产,安全第一!为了预防类似露天矿坍塌事故的发生,有必要应用多种监测方法监测边坡变形情况,预测边坡失稳和滑坡,做好防灾减灾应急预案

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END




蓝尊科技长期致力于自然资源与生态环境监测管理一体化领域的物联网及信息化技术的研发与应用服务。多年来,蓝尊科技不断创新,将无人机倾斜摄影技术、高精度传感器、高性能综合数据远传、基于GIS的大数据建设等新技术、新手段融入业务系统,助推自然资源监测产业的发展。


公司将继续坚持“集成资源优势,实现共赢目标”的核心价值观,全力打造智慧自然资源物联网监测技术领域的领军企业。


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