在平均海拔 4000 米以上的 “生命禁区”，低温、低气压、高陡边坡构成的三重考验，让矿山边坡监测成为世界级难题。近 20 年来，我国露天矿山重特大事故中 78.6% 源于边坡坍塌，死亡人数占比达 54%，而高寒高海拔地区的监测难度更是让这一数据雪上加霜。中国安全生产科学研究院正高级工程师、中安国泰（北京）科技发展有限公司董事长于正兴博士及其团队，历经十余年攻关，以三项核心技术突破、一套闭环监测体系，在海拔 4100 米的矿山实现滑坡精准预警，用科技为高原矿山筑起生命防线。

我国高寒高海拔地区露天矿山数量持续增长，国家矿产资源开发战略的推进让这些区域的开采规模不断扩大。巨龙铜矿露天采场最大终了边坡高度达 1063 米，翔龙矿业朱诺铜矿采场最大边坡高度也突破 1024 米，超千米的高陡边坡在极端环境下如同悬在矿工头顶的 “达摩克利斯之剑”。

这些地区的监测难度远超普通矿山。低温环境会导致电子元件失效，使监测设备运行不稳定；低气压引发的微波大气折射现象会造成数据失真；双重影响最终导致预警准确性大幅下降。更严峻的是，高寒高海拔地区人工巡检难度极大，一旦发生边坡坍塌，救援响应和人员撤离都面临重重阻碍，事故后果往往更为严重。

数据显示，近十年来露天矿边坡垮塌事故的起数与死亡人数均居各类矿山事故首位。2023 年 2 月 22 日，内蒙古阿拉善新井煤业有限公司露天煤矿发生特别重大坍塌事故，这一悲剧让国家层面更加重视边坡监测预警工作。总书记专门批示要求 “科学组织施救，加强监测预警，防止发生次生灾害”，推动了全国露天矿山边坡监测系统的全面建设与联网。

事故之后，国家矿山安全监察局迅速出台《关于开展露天矿山边坡监测系统建设及联网工作的通知》，明确了露天矿山边坡监测系统的建设要求。文件划定了三类重点监测对象：所有正常生产建设的露天煤矿采场和排土场边坡、现状高度 150 米及以上的金属非金属露天矿山采场边坡、现状堆置高度 150 米及以上的金属非金属露天矿山在用排土场边坡。监测内容涵盖表面变形、视频图像、内部变形、应力、地下水、爆破振动、降雨量等多个维度，其中表面变形和视频图像被列为必须监测项目。

在预警机制建设上，文件明确要求采用红、橙、黄、蓝四级预警制度：一级红色预警表示短时间内滑坡可能性非常大，极易造成人员伤亡；二级橙色预警意味着滑坡可能性大，容易造成人员伤亡；三级黄色预警为滑坡可能性较大，可能造成人员伤亡；四级蓝色预警则是有滑坡可能性且影响正常生产。矿山企业作为预警设置和响应的责任主体，需建立分级响应处置机制，实现预警信息的闭环管理。

“目前全国符合要求的露天矿山基本已完成监测系统建设并联网。” 于正兴介绍，这些系统建设严格遵循 GB 51214-2017《煤炭工业露天矿边坡工程监测规范》、GB/T 37697-2019《露天煤矿边坡变形监测技术规范》等五项核心标准，按照 “分区评估、分级监测、分期实施” 的原则推进，形成了天地一体、动静结合的立体监测网络。

在众多监测技术中，边坡雷达凭借全天候、高精度、大范围、无接触的优势，成为露天矿山监测的主战装备。这种采用微波遥感干涉技术的设备，有效监测范围可达 5 公里以上，监测角度覆盖 120°，能实现亚毫米级的变形测量，数据采集周期最短不足 10 分钟，不受雨雾等恶劣天气影响。按照体制、天线制式和承载平台分类，边坡雷达已发展出地基、空基、天基等多种类型，其中合成孔径边坡雷达因分辨率高，在矿山应用最为广泛。

针对高寒高海拔地区的特殊挑战，于正兴团队聚焦三大核心问题，形成了成套技术解决方案。高寒导致雷达硬件稳定性不足、高海拔低气压造成信号衰减失真、预警准确性受环境干扰，这是他们需要攻克的三大难。

温度自适应雷达方舱的研发，让设备在极端低温环境下稳定运行成为现实。该系统能根据外界温度自动调节舱内环境，将工作温度稳定在 0-30℃，从根本上解决了低温导致的电子元件失效和信号不稳定问题。抗寒拖车式雷达方舱的现场应用表明，即使在高寒地区长期部署，设备运行可靠性和数据连续性也能得到充分保障。

针对高海拔低气压引发的信号失真问题，团队提出雷达数据大气校正算法。通过雷达反射器标定、融合气压、温湿度、风场等多源气象数据，建立双联驱动折射率模型，实现对雷达信号传播路径和衰减特性的实时修正。这一技术将形变监测精度从 0.5mm 提升至 0.1mm，彻底解决了低气压环境下的数据失真难题。

三参数预警模型的建立，显著提升了预警准确性。传统单点预警仅依据变形速度阈值，容易导致预警频发或漏报。而于正兴团队提出的速度阈值、面积阈值、持续时间三参数联合预警方法，将超过速度阈值的区域视为活跃区域，当活跃区域范围超过面积阈值且持续一定时间后才触发预警。四级预警对应不同的参数组合：蓝色预警为速度 5mm/h、面积 120m²、持续 3 小时；黄色预警为速度 10mm/h、面积 100m²、持续 3 小时；橙色预警为速度 15mm/h、面积 100m²、持续 2 小时；红色预警为速度 20mm/h、面积 100m²、持续 1 小时。

2024 年 11 月 28 日，海拔 4100 米的某露天矿山边坡出现明显高变形，这套预警系统依次触发蓝、黄、橙、红四级预警，随后预警区域发生滑坡。对比显示，单点预警方法易导致误报频发，而三参数预警逐级升高、区域集中，命中率大幅提升。在此基础上，团队采用速度倒数法进行滑坡时间预报，通过非线性最小二乘拟合，实现了小时级的滑坡时间预报误差，为人员撤离和应急处置争取了宝贵时间。

速度倒数法的核心原理在于，滑坡进入加速阶段后，变形速度不断增大，其倒数曲线会逐渐逼近时间轴（X 轴），通过曲线与时间轴的交点即可预测滑坡发生的时间区间。多点位联合预报进一步提升了预报精度，最终实现 1 小时级的预报误差，这在高寒高海拔地区的滑坡预警中具有里程碑意义。

十余年的一线实践，让于正兴团队总结出 “四个相结合” 的监测预警经验。“边坡是复杂地质结构体，单一手段无法实现精准预警，必须多维度融合。” 于正兴强调。

生产与监测相结合是基础。监测工作不能脱离矿山实际生产，需充分考虑采剥计划、爆破作业、运输调度等生产活动的影响。矿山生产中的各类作业都会改变边坡受力状态，只有将监测数据与生产工况相结合，才能准确判断变形原因，避免误判预警。

内部与外部相结合是关键。外部监测数据需与边坡工程地质条件、水文地质条件、坡体外部表征相结合，特别是解理裂隙、断层构造等地质特征，能帮助修正预警参数，提升预警准确性。“表面变形数据是表象，地质条件是本质，只有透过表象看本质，才能把握边坡稳定的核心规律。” 于正兴解释道。

主 - 辅监测手段相结合是保障。以边坡雷达为主要监测装备，辅以 GNSS、裂缝计、无人机巡检、水位计等手段，实现数据互相对比验证。“雷达不是万能的，但没有雷达是万万不能的。” 于正兴引用现场实践经验，强调多种技术手段协同的重要性，通过互补短板，形成全方位监测闭环。

技防与人防相结合是核心。先进技术设备能降低人工工作量，提高数据采集效率，但专家经验在预警处置中仍发挥着不可替代的作用。设备的精确测量与专家的实战经验有机融合，才能让监测预警发挥最大效能，实现 “科学预警、精准处置”。

这一实战智慧在阿拉善新井煤业 “2・22” 特别重大坍塌事故的救援中得到充分验证。于正兴带队在救援现场部署多种监测设备，结合专家对边坡地质条件的判断，成功预警 16 次次生灾害，为科学施救提供了关键技术支撑。

面向未来，于正兴团队规划了三大发展方向，推动高寒高海拔矿山监测技术向智能化、精准化升级。

三参数预警模型的深化是重点。团队将进一步考虑冻融循环对边坡稳定性的影响，通过开展冻融循环试验研究，优化预警参数，提高高海拔地区边坡失稳预警的准确性。高寒高海拔地区的冻融循环会加剧边坡岩体风化和裂隙发育，是影响边坡稳定的重要因素，这一研究将让预警模型更贴合实际工况。

无人机自动巡检体系的构建将提升应急响应效率。预警触发后，无人机将实现智能测绘、预警核查、形态核验与隐患识别的自动化作业，降低高寒高海拔地区人工巡检的劳动强度和安全风险。目前已有矿山开始探索相关应用，未来将形成 “预警 - 巡检 - 核实 - 处置” 的自动化响应链条。

AI 驱动的智能预报技术是核心发展方向。通过机器学习算法挖掘多源监测数据的内在规律，开发多源监测 AI 大模型，实现边坡变形预测与失稳概率计算的智能化。“大数据和 AI 技术将让预警从‘经验驱动’转向‘数据驱动’，实现更精准的时空预报。” 于正兴对技术前景充满信心。

从人工巡检到智能监测，从单点预警到多维融合，于正兴团队用十余年时间攻克了高寒高海拔矿山边坡监测的系列难题。数据显示，全国符合要求的露天矿山已基本完成监测系统建设和联网，边坡坍塌事故发生率显著下降。在海拔 4000 米以上的 “生命禁区”，这些监测设备如同忠诚的哨兵，24 小时守护着矿工的生命安全。

滑坡监测预警不是一蹴而就的工作，需要持续创新和实践打磨。未来团队将继续深耕高寒高海拔矿山安全监测领域，通过技术创新与实践积累，让更多矿山实现 “风险可防可控”，为我国矿产资源开发与安全生产保驾护航。