淺析露天邊坡變形監(jiān)測技術(shù)

(四川遠(yuǎn)程實業(yè)有限公司， 四川 成都 610000)

0 引言

當(dāng)前GPS-RTK技術(shù)成熟度較高，將GPS技術(shù)和RTK技術(shù)進(jìn)行有機結(jié)合，其可快速、高精度定位露天邊坡變形區(qū)域，然后通過載波相位差實現(xiàn)動態(tài)定位，其可以有效減少冗余觀測, 縮短觀測時間，并且測量精度高，因此該技術(shù)已廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)開采行業(yè)。基于該技術(shù)對于露天邊坡變形的實時監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)邊坡變形位置及實際變形位移，從而為制定具體解決措施提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)參考，所以研究露天邊坡變形監(jiān)測技術(shù)意義重大。

1 露天邊坡變形監(jiān)測項目選擇的基本原則

當(dāng)前露天邊坡變形情況發(fā)生頻次高，產(chǎn)生的后果較為嚴(yán)重，因此實際選擇監(jiān)測項目過程中重點堅持以下基本原則。

1.1 重點突出且全面兼顧

邊坡穩(wěn)定性相關(guān)影響因素較多，實際檢測過程中，可選擇的監(jiān)測項目諸如大地位移測量、裂縫伸長測量、爆破震動測量以及壓力測量等，實際工程難以對于上述項目進(jìn)行逐一監(jiān)測，所以應(yīng)根據(jù)實際情況選擇重要反映指標(biāo)及影響因素，這樣才能確保整體監(jiān)測效果。同時監(jiān)測點設(shè)置過程中，盡量確保監(jiān)測系統(tǒng)對于邊坡實施全面覆蓋，并重點做好關(guān)鍵區(qū)域的監(jiān)測需求，預(yù)先設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)測點。

1.2 安全可靠

通常監(jiān)測系統(tǒng)組建、觀測、數(shù)據(jù)分析及反饋監(jiān)測信息時間要求盡量短，這樣才能滿足工程進(jìn)度要求，并對于邊坡變形情況進(jìn)行真實反映。同時監(jiān)測儀器安裝及運行過程中確保安全性及可靠性，確保監(jiān)測系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行。

1.3 便捷、經(jīng)濟合理

監(jiān)測系統(tǒng)使用過程中盡量做到操作簡單、定位及移動便捷，這樣有利于進(jìn)行長期觀測。同時對于當(dāng)前設(shè)備進(jìn)行充分利用，確保整體系統(tǒng)造價合理性，確保經(jīng)濟適用效果。

2 GPS-RTK技術(shù)在邊坡監(jiān)測應(yīng)用注意事項

一般來說，GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用較為成熟，但不同礦產(chǎn)開采區(qū)域各方面條件具有明顯差異性，因此重點關(guān)注該技術(shù)實際應(yīng)用過程中相關(guān)注意事項。

2.1 GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用要求

當(dāng)前邊坡變形監(jiān)測可選擇的監(jiān)測技術(shù)大體包括GPS靜態(tài)測量、GPS快速靜態(tài)測量及GPS- RTK測量，其中GPS- RTK實際靜態(tài)測量精度遠(yuǎn)超過七天測量技術(shù)，并且實際操作較為方便，實際監(jiān)測過程基本采用靜態(tài)布網(wǎng)方式，使用RTK 技術(shù)便可實現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測，通常靜態(tài)及快速靜態(tài)精度均可控制在高精度范圍內(nèi)，靜態(tài)布置邊坡監(jiān)測點過程中，工作人員不僅需確保靜態(tài)測量精度，并且還應(yīng)保持控制點間距離應(yīng)不超過1 Km。布置網(wǎng)基本使用二級GPS網(wǎng)，實際測量精度能夠滿足邊坡監(jiān)測需求，基于確保測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定性的目的，基線解算過程應(yīng)適當(dāng)添加一定數(shù)量的水準(zhǔn)點，這樣有利于提升測量精度。

同時GPS-RTK測量系統(tǒng)具體包括基準(zhǔn)站、流動站和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備，基準(zhǔn)站具體安裝在已知位置上，通過衛(wèi)星采集相關(guān)監(jiān)測數(shù)據(jù)，然后利用數(shù)據(jù)通訊設(shè)備將相關(guān)數(shù)據(jù)實時發(fā)送至流動站，流動站接收衛(wèi)星信號及相關(guān)基準(zhǔn)站數(shù)據(jù)，再利用數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)進(jìn)行差分改正，從而計算獲得點位坐標(biāo)。基于多組數(shù)據(jù)分析實際測量定位準(zhǔn)確性較高，基于減小基準(zhǔn)站和流動站間距的基礎(chǔ)上有效降低相關(guān)誤差。另外，基準(zhǔn)站和流動站運作需要衛(wèi)星數(shù)量大于 5個，并且基準(zhǔn)站及基準(zhǔn)站之間的位置間距要求高，基本應(yīng)保持在3km范圍內(nèi)，進(jìn)而確?；€解算準(zhǔn)確性及精度要求。

2.2 確定具體邊坡監(jiān)測點及埋石位置

一般來說，露天礦具體監(jiān)測過程，邊坡監(jiān)測點盡量避免設(shè)置在坡底位置，這樣可防止信號傳輸過程造成明顯遮擋情況，這種遮擋情況對于使得監(jiān)測衛(wèi)星數(shù)量受到相應(yīng)影響，進(jìn)而導(dǎo)致GPS-RTK信號隨之發(fā)生明顯波動，所以監(jiān)測點選擇過程中盡量挑選遮擋物少且易監(jiān)測位置。煤層和巖石層布點選擇過程中，盡量避免滑坡對于觀測結(jié)果產(chǎn)生不良干擾。另外埋石應(yīng)盡量在凍土層下面區(qū)域，這樣才不會由于氣候變化導(dǎo)致明顯的移動情況，并將不同煤層標(biāo)志中線集中定位在同一鉛垂線，并且埋石周邊區(qū)域應(yīng)設(shè)置醒目標(biāo)識，便于后續(xù)觀測，其可有效提升觀測精度及觀測工作效率。

2.3 露天礦邊坡的穩(wěn)定性和預(yù)警參數(shù)

2.3.1 露天礦邊坡穩(wěn)定性分析

通常露天邊坡礦因素具體包括采礦、自然界、巖石構(gòu)造和人為因素等，其中采礦因素較為重要，其具體包括采礦邊坡角，如果邊坡角過大常發(fā)生邊坡垮落問題，而且?guī)r石爆破也會導(dǎo)致礦邊坡附近范圍出現(xiàn)明顯震動情況。自然界影響因素則包括地殼運動、雨水及地下水流動等各種因素，而巖石構(gòu)造因素具體分為巖石強度、張力、含沙層及斷層等參數(shù)，人為因素具體表現(xiàn)為排土場位置，因此實際采礦作業(yè)應(yīng)做好相應(yīng)的作業(yè)計劃，盡量減少運輸途徑及運輸時間，而排土場盡量與采煤場距離較近，如果采礦區(qū)范圍持續(xù)增加，其會使得排土場發(fā)生明顯的邊坡滑動情況。

2.3.2 選擇合適的安全預(yù)警參數(shù)

通常露天礦區(qū)開采作業(yè)過程在，基于邊坡滑坡情況監(jiān)測，其可進(jìn)行有效預(yù)警，重點確保開采層同一側(cè)變形檢測點基本保持同向，實際水平位移量均應(yīng)超過每天10mm以上。同時邊坡原始地面平均沉陷量則應(yīng)大于0.003H，H具體為開采深度單位，而邊坡附近原始地面下沉速度也應(yīng)大于每天10mm，總水平位移最大值則應(yīng)大于 0.006H，地面不均勻沉降也應(yīng)超過 0.0012H，巖基邊坡裂縫寬度極大值大于0.007H，并且相關(guān)裂縫寬度基本超過50mm。

2.4 變形監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用注意事項

長期以來，露天礦區(qū)實際開采過程中受地形影響較為明顯，基于提升監(jiān)測效果的目的，GPS-RTK技術(shù)應(yīng)用過程應(yīng)遵循的注意事項如下所示。首先確保天空衛(wèi)星具有良好的分布情況，實際幾何精度因子保持在2-3個，而探測衛(wèi)星數(shù)量也應(yīng)超過4個，其可以使用GPS/GLONASS集成接收機，這樣可以確保接收效果。其次要求GPS接收機頻率較高，這樣才可真實、細(xì)致探測出邊坡位移具體情況，并且依據(jù)現(xiàn)場情況選擇相應(yīng)的監(jiān)測點，通常監(jiān)測點應(yīng)設(shè)置在易出現(xiàn)變形位置，盡量與大型發(fā)電機、高壓線和微波信號發(fā)射臺等裝置設(shè)備保持一定距離，這樣可有效防止出現(xiàn)信號干擾情況，監(jiān)測點位置選擇過程中盡量降低路徑相關(guān)影響，這樣可有效提升監(jiān)測精度。接下來當(dāng)前流動站的RTK差分狀況，其主要使用超高頻臺電播發(fā)差分信號，這樣可確保已采集的數(shù)據(jù)獲得良好的傳輸效果。最后使用高質(zhì)量及高效率的數(shù)據(jù)處理軟件，這樣可確保定位精度，并在測量作業(yè)完成后有效去除各種誤差影響，進(jìn)一步確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確度，這些工作均可通過數(shù)據(jù)處理軟件完成。

綜上所述，當(dāng)前邊坡監(jiān)測技術(shù)大范圍應(yīng)用，其可將GPS技術(shù)、通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)和可視化技術(shù)集成應(yīng)用在邊坡監(jiān)測方面，基于露天礦區(qū)全天候監(jiān)測，可及時發(fā)現(xiàn)露天礦邊坡變形問題，便于工作人員制定具體措施進(jìn)行處理。但該技術(shù)應(yīng)用過程也存在一些問題，這要求工作人員基于現(xiàn)場實際情況，認(rèn)真做好技術(shù)應(yīng)用流程細(xì)節(jié)工作，這樣才能從根本上確保邊坡監(jiān)測質(zhì)量。

[1]馬大喜, 李振. 露天邊坡變形監(jiān)測技術(shù)探討與實踐[J]. 礦山測量, 2011(5).

[2]壽國生. 浙江某露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測技術(shù)研究[J]. 科技創(chuàng)新導(dǎo)報, 2017, 14(20).

[3]劉寶華. 白音華露天礦邊坡變形監(jiān)測技術(shù)分析[J]. 中國科技投資, 2014(A18).