方案介绍
本方案针对矿区边坡、采空区、地表裂缝等地质灾害风险点，建设“裂缝位移监测站”，实现对地表裂缝宽度变化、位移速率、环境影响因子等进行全天候实时监测。系统采用裂缝传感器、GNSS位移模块、倾角计、环境监测组件及4G无线通信模块，配合云平台实现数据可视化与预警联动，为矿区地质灾害防控提供决策支持。

监测目标

• 实时监测裂缝的张开宽度、位移变化趋势

• 捕捉边坡或地表因采矿引起的变形征兆

• 辅助预测地面沉降、塌陷、滑坡等灾害

• 提供预警信息，减少安全事故风险

需求分析
矿区因采空塌陷、边坡扰动、地质松动等原因，易出现裂缝扩展与地面形变，若无有效监测手段，极易引发次生灾害、人员伤亡和设备损失。亟需部署自动化监测手段实现预警干预，提高安全管控水平。

监测方法

• 使用裂缝位移传感器监测裂缝张开变化

• 借助高精度GNSS监测地表水平与垂直位移

• 配合倾角仪监测边坡或地面倾斜趋势

• 辅以气象站获取降雨、温度等外部环境参数

• 采用无线4G通信传输数据至平台实时分析

应用原理

• 裂缝计采用线性位移原理监测裂缝宽度变化

• GNSS基准站+移动站组合获取三维坐标变化

• 倾角计利用重力方向判断地表姿态变化

• 环境因子用于分析气候对形变的影响因素

• 数据平台利用模型计算形变速率和预警阈值判断

功能特点

• 裂缝宽度/位移/倾角多因子综合监测

• 全天候自动采集上传，免人工巡检

• 可配置多通道多点位联动，区域布控

• 内置电池+太阳能供电，适用于无电区域

• 平台支持趋势分析、异常告警、历史数据对比

硬件清单

• 裂缝位移传感器（拉线式、电阻式、激光式可选）

• GNSS三维位移模块

• 三轴倾角传感器

• 微型气象传感器（温湿度、雨量）

• 数据采集器（含4G模块）

• 太阳能供电单元（太阳能板+电池）

• 防护壳体、地桩支架、导轨安装组件

硬件参数（量程、精度）

• 裂缝传感器：0～100mm，分辨率0.01mm，精度±0.1mm

• GNSS位移监测：水平/垂直位移精度±3mm/±5mm

• 倾角传感器：±90°范围，精度0.05°

• 温度：-40～80℃，精度±0.3℃

• 湿度：0～100%RH，精度±3%RH

• 雨量分辨率：0.2mm

• 通信方式：4G/NB-IoT

• 电源系统：太阳能板（20W）+锂电池（12V 20Ah）

方案实现
在矿区裂缝或边坡位置部署传感器组，通过立杆安装或膨胀螺栓固定。各传感器数据通过采集器汇总后，经4G网络上传至监控平台。平台支持地图定位展示、实时曲线分析、自定义预警规则、手机端查看与短信报警。

数据分析

• 裂缝张开趋势分析图

• 位移速度与方向向量图

• 倾角变化曲线与雨量叠加分析

• 可导出报表用于运维巡检记录

• 多点联动构建区域风险等级图

预警决策

• 裂缝扩展速率超过设定阈值自动预警

• GNSS位移变化触发等级响应（黄色/橙色/红色）

• 倾角变化突变自动触发边坡不稳定预警

• 降雨叠加位移模型预测滑坡概率，提前预警

方案优点

• 多源监测数据融合，提高监测准确性

• 部署灵活，可适应采空区、边坡、平台等不同地貌

• 支持无人值守、远程控制、预警联动

• 可扩展接入视频监控、AI图像识别等系统

应用领域

• 矿山开采区裂缝/塌陷监测

• 地表沉降风险区长期观测

• 边坡工程/高陡边坡安全监测

• 地质灾害高风险区域（如滑坡带、崩塌区）

效益分析
本方案可实现对矿区裂缝扩展趋势的提前识别与评估，大大降低地质灾害风险，减少人力巡检成本，提升矿区安全管理自动化水平；同时为管理部门提供科学可靠的数据支撑，提升矿产资源开发的可持续性与安全性。

国标规范

• GB 50007-2011《建筑地基基础设计规范》

• GB 50487-2008《滑坡治理工程设计规范》

• MT/T 1015-2006《矿山测量规范》

• DZ/T 0295-2016《地质灾害监测与预警技术规范》

参考文献
《矿区裂缝监测与位移预测方法研究》
《边坡形变实时监测技术应用实践》
《基于物联网的地质灾害自动化监测系统建设方案》

案例分享
山西某露天煤矿部署裂缝位移监测站18套，结合GNSS与裂缝计数据实现24小时在线监控。系统启用后成功识别多次小型裂缝扩展事件并提前发布预警，避免了大型边坡滑移事故，保障了人员与设备安全，年均减少损失约800万元。