關(guān)于露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用分析

陳 鑫

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局402隊(duì)，湖南 長沙 410000）

露天礦開采不斷增加，產(chǎn)生了更多的高陡邊坡，受到雨水因素和其他因素等的影響，極易引發(fā)滑坡或者塌方等情況，因此需要強(qiáng)化邊坡變形監(jiān)測以及穩(wěn)定性分析。在變形監(jiān)測工作中，借助各類監(jiān)測技術(shù)，能夠提高工作效率，保證測量精度。

1 案例概述

以A礦井變形監(jiān)測工程為例，該礦礦井口位于礦坑底部，四周為礦幫邊坡以及排土造成的邊坡。因?yàn)殚L時(shí)間裸露，受到自然因素的影響較大，出現(xiàn)邊坡塌滑的幾率較大，威脅著礦井開采作業(yè)的安全性?；诖?，需要強(qiáng)化變形監(jiān)測，做好治理工作。

2 露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用案例分析

2.1 測量方法和原理

對(duì)于露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測，采取全站儀直接監(jiān)測變形點(diǎn)的三維坐標(biāo)法，能夠獲得不錯(cuò)的監(jiān)測效果[1]。利用極坐標(biāo)差分法，所建立的監(jiān)測系統(tǒng)圖如圖1所示。利用1臺(tái)測量機(jī)器人、計(jì)算機(jī)設(shè)備、通訊電纜，建立監(jiān)測基站，將棱鏡放置在變形點(diǎn)。

圖1 極坐標(biāo)監(jiān)測系統(tǒng)方框圖

2.2 變形監(jiān)測流程

2.2.1 建立工作基點(diǎn)網(wǎng)

按照以下流程進(jìn)行：①在穩(wěn)定性較好的區(qū)域，設(shè)置3個(gè)水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)，分布位置包括現(xiàn)場辦公室后側(cè)的山坡上和進(jìn)洞口左側(cè)的山洼里，數(shù)量為1個(gè)和2個(gè)，距離金洞口約為300m，具有不錯(cuò)的穩(wěn)定性。對(duì)于進(jìn)洞口的監(jiān)測點(diǎn)位，嚴(yán)格按照施工要求布置，在上高邊坡位置處，設(shè)置16個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，記錄為A1-A16。在中間高邊坡?lián)鯄ξ恢?，設(shè)置9個(gè)監(jiān)測點(diǎn)位，記錄為A17-A26。在下邊坡?lián)鯄ξ恢茫O(shè)置6個(gè)變形監(jiān)測點(diǎn)位，記錄為A27-A31，總計(jì)布置31個(gè)變形監(jiān)測點(diǎn)。

2.2.2 外業(yè)數(shù)據(jù)采集

對(duì)于外業(yè)數(shù)據(jù)的采集，具體流程如下：①對(duì)各個(gè)變形監(jiān)測點(diǎn)，采取人工觀測的方法，獲得坐標(biāo)X、Y、H數(shù)據(jù)，構(gòu)建坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫。②當(dāng)變形監(jiān)測點(diǎn)數(shù)據(jù)積累到一定量后，要及時(shí)做好數(shù)據(jù)庫修正。③選擇距離監(jiān)測部位較近的基準(zhǔn)網(wǎng)點(diǎn)，作為變形監(jiān)測的基準(zhǔn)點(diǎn)以及參考站。④把TCA2003，布置在基準(zhǔn)站變形觀測墩上，做好整平調(diào)整，設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，包括觀測點(diǎn)集和測回?cái)?shù)等。⑤儀器裝置依據(jù)內(nèi)置點(diǎn)位概略坐標(biāo)數(shù)據(jù)庫的坐標(biāo)信息，開展自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)以及精確照準(zhǔn)。同時(shí)測量相關(guān)信息，包括方位角和天頂距等，并且將讀數(shù)自動(dòng)存儲(chǔ)到SRAM卡內(nèi)。

2.2.3 內(nèi)業(yè)數(shù)據(jù)處理和成果分析

把SRAM儲(chǔ)存卡內(nèi)的原始數(shù)據(jù)信息，包括變形監(jiān)測點(diǎn)斜距和天頂距等，轉(zhuǎn)移到計(jì)算機(jī)內(nèi)，依據(jù)觀測值參數(shù)，通過差分改正和監(jiān)測位移量模型，利用數(shù)據(jù)處理軟件，能夠獲得變形監(jiān)測點(diǎn)的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括三維坐標(biāo)以及位移量等，開展變形分析以及預(yù)測。圖2和圖3分別為部分監(jiān)測點(diǎn)水平位移速率曲線圖以及垂向位移速率曲線?；?期邊坡沉降監(jiān)測數(shù)據(jù)，沉降監(jiān)測結(jié)果如下：①中邊坡設(shè)置的A10和A11變形監(jiān)測點(diǎn)，沉降范圍為2mm~3mm。②上邊坡設(shè)置的A16-A18、A31、A32變形監(jiān)測點(diǎn)，沉降范圍在2mm~3mm。③剩余變形監(jiān)測點(diǎn)位沉降都小于1mm。因?yàn)檫吰率艿教鞖庖蛩睾褪┕ひ蛩氐挠绊戄^小，因此邊坡整體沉降相對(duì)較小?；诮?期邊坡平面位移監(jiān)測數(shù)據(jù)，平面位移監(jiān)測結(jié)果如下：監(jiān)測點(diǎn)位移量都小于3mm，預(yù)測邊坡近期出現(xiàn)大規(guī)模平面位移的可能性較小?；诔两禂?shù)據(jù)和平面位移數(shù)據(jù)的分析，得知隧道進(jìn)口邊坡變形小，呈現(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)[2]。

圖2 監(jiān)測點(diǎn)水平位移速率曲線圖

圖3 監(jiān)測點(diǎn)垂向位移速率曲線圖

3 露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用建議

3.1 建立集成變形監(jiān)測系統(tǒng)

對(duì)于露天礦區(qū)邊坡變形的監(jiān)測，對(duì)監(jiān)測技術(shù)的需求和要求不斷提升，需要其能夠替代人員完成危險(xiǎn)的監(jiān)測工作。結(jié)合運(yùn)用GIS技術(shù)和RS技術(shù)以及GPS技術(shù)，構(gòu)建集成變形監(jiān)測系統(tǒng)，能夠?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害信息的分析和整理，提供更多的技術(shù)支撐。尤其是，GIS技術(shù)的利用，能夠?qū)崿F(xiàn)四維空間地質(zhì)情況的全面描述，記錄地質(zhì)變化過程，在預(yù)測露天礦區(qū)邊坡變形方面，發(fā)揮著積極的作用，是邊坡變形監(jiān)測技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。

3.2 積極引用新技術(shù)

為了保證礦區(qū)安全生產(chǎn)，需要強(qiáng)化露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測。目前，可應(yīng)用于變形監(jiān)測的方法和手段較多，具體包括全站儀測量法以及GPS變形監(jiān)測法等，此類方法的應(yīng)用，雖然能夠獲得不錯(cuò)的效果，滿足變形監(jiān)測需求，但是難以獲得完整的特征信息。而應(yīng)用三維激光掃描技術(shù)以及可合成孔徑雷達(dá)干涉技術(shù)等，變形監(jiān)測成本較高?；诖?，為了保證露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測的全面性以及經(jīng)濟(jì)性，建議推廣應(yīng)用數(shù)字近景攝影測量技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)邊坡面的全面監(jiān)測，監(jiān)測作業(yè)的精準(zhǔn)度高。

4 結(jié)語

綜上所述，對(duì)于露天礦區(qū)邊坡變形監(jiān)測工作，利用各類監(jiān)測技術(shù)，為了保證監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和真實(shí)性，需要做好技術(shù)要點(diǎn)的把控。在實(shí)際工作中，建立集成變形監(jiān)測系統(tǒng)，積極引用新技術(shù)，提升監(jiān)測水平，進(jìn)而提供更多的監(jiān)測服務(wù)。

[1]馬驍駿.露天礦山邊坡變形監(jiān)測的開展及GPS運(yùn)用分析[J].大科技,2017(24).

[2]李如仁,楊震,余博.GB-InSAR集成GIS的露天煤礦邊坡變形監(jiān)測[J].測繪通報(bào),2017(5):26-30