李 歡，張小龍

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

地下開礦活動(dòng)必然會(huì)使礦區(qū)地面失去一定的穩(wěn)定性。應(yīng)用全站儀、水準(zhǔn)儀測(cè)定地面變形程度的傳統(tǒng)方法，處理地形比較復(fù)雜、地表上植物繁茂的礦區(qū)地形數(shù)據(jù)，處理速度較慢、成本過(guò)高。GPS技術(shù)憑借著低成本、高準(zhǔn)確性以及高效率等諸多優(yōu)勢(shì)，被有效應(yīng)用到地形非常復(fù)雜的礦區(qū)變形監(jiān)測(cè)工作當(dāng)中，并且獲得了準(zhǔn)確的監(jiān)測(cè)效果。

1 礦山變形監(jiān)測(cè)工作開展的價(jià)值說(shuō)明

礦山生產(chǎn)過(guò)程中存在諸多風(fēng)險(xiǎn)，如果缺少管控，很可能會(huì)出現(xiàn)礦山坍塌事故，導(dǎo)致相關(guān)生產(chǎn)人員的人身安全無(wú)法獲得保障；讓礦山企業(yè)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，做好礦山變形監(jiān)測(cè)工作非常必要，且具有以下幾方面的實(shí)踐價(jià)值。①礦山變形監(jiān)測(cè)能夠科學(xué)評(píng)價(jià)施工安全性，及時(shí)進(jìn)行變形預(yù)警，使相關(guān)工作者提前了解礦區(qū)崩塌、滑坡等狀況，制定出合理的防控對(duì)策，降低安全事故的發(fā)生幾率。②礦山變形監(jiān)測(cè)能夠有效規(guī)避礦山地形產(chǎn)生滑坡、蠕變等現(xiàn)象，從源頭上消除了安全隱患。③礦山變形監(jiān)測(cè)能夠使有關(guān)決策人員獲取到準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，編制出科學(xué)的施工策略。④礦山變形監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施，能夠增強(qiáng)礦區(qū)地形加固與維護(hù)的效果，增加安全性，而且?guī)椭髽I(yè)獲得了更多的經(jīng)濟(jì)收益[1]。

2 礦山變形監(jiān)測(cè)工作的任務(wù)與相關(guān)內(nèi)容概述

（1）變形監(jiān)測(cè)工作任務(wù)的說(shuō)明。①進(jìn)行礦山惡性滑坡報(bào)警，使相關(guān)施工設(shè)備與人員的安全獲得有效保障；當(dāng)?shù)匦翁幱诜€(wěn)定的狀態(tài)時(shí)，可以解除警報(bào)，有利于生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。②形成具有一定參考價(jià)值且真實(shí)的地形監(jiān)測(cè)資料，以便準(zhǔn)確識(shí)別出礦山變形狀況，及時(shí)進(jìn)行防治處理。③借采集和整理礦山信息及時(shí)改進(jìn)開采策略。礦山變形監(jiān)測(cè)工作的宗旨在于監(jiān)測(cè)到產(chǎn)生滑坡的邊坡，深入了解其滑動(dòng)規(guī)模，同時(shí)準(zhǔn)確預(yù)報(bào)滑坡。

（2）變形監(jiān)測(cè)工作的相關(guān)內(nèi)容。①合理選取礦山變形監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。此項(xiàng)工作關(guān)系到GPS監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，所以，應(yīng)避免被不同因素干擾。②科學(xué)設(shè)計(jì)GPS變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)。合理運(yùn)用GPS技術(shù)，監(jiān)測(cè)礦區(qū)各個(gè)監(jiān)測(cè)對(duì)象，明確具體的監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、基點(diǎn)坐標(biāo)。③進(jìn)行GPS監(jiān)測(cè)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換借助單頻GPS接收機(jī)設(shè)備采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，借助單頻GPS接收機(jī)設(shè)備進(jìn)行連續(xù)觀測(cè)，而其他接收機(jī)設(shè)備可以被布置到不同的監(jiān)測(cè)點(diǎn)當(dāng)中[2]。

3 礦山變形監(jiān)測(cè)過(guò)程中GPS技術(shù)的運(yùn)用策略

（1）明確礦山變形監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)。運(yùn)用GPS技術(shù)的過(guò)程中，應(yīng)該明確礦山變形監(jiān)測(cè)的基準(zhǔn)點(diǎn)，具體有下述幾個(gè)方面的要求：①選取基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該盡量規(guī)避山體、障礙物的干擾，有效提高觀測(cè)站測(cè)定數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。②基準(zhǔn)點(diǎn)選取的區(qū)間不大，需要根據(jù)現(xiàn)階段礦山變形區(qū)域合理設(shè)置。有關(guān)工作者應(yīng)該事先深入勘察該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，科學(xué)判定此區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、安全。③設(shè)置變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該將底層較為穩(wěn)定的區(qū)域作為基準(zhǔn)點(diǎn)的首選位置。

（2）做好礦山變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)工作。在礦山變形監(jiān)測(cè)工作中，設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)十分重要，直接關(guān)系到最后監(jiān)測(cè)結(jié)果的精準(zhǔn)性，應(yīng)滿足下述幾點(diǎn)要求：①設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)時(shí)，設(shè)計(jì)工作者應(yīng)該綜合考慮變形監(jiān)測(cè)的目標(biāo)與企業(yè)的具體狀況，將各個(gè)等級(jí)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)與基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)當(dāng)作首選；②變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)具體應(yīng)該和礦山的邊坡相垂直。

（3）注重變形監(jiān)測(cè)時(shí)的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換管理。GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一般運(yùn)用WGS-84坐標(biāo)系，將經(jīng)緯度與高程作為數(shù)據(jù)形式，無(wú)需轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，對(duì)比各個(gè)時(shí)間段測(cè)定結(jié)果即可獲取到對(duì)應(yīng)的差值與位移量。對(duì)從前用普通測(cè)定方式得到的結(jié)果進(jìn)行分析與評(píng)價(jià)時(shí)，應(yīng)該把GPS測(cè)點(diǎn)當(dāng)成地質(zhì)測(cè)繪圖的管控點(diǎn)，把原有坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為礦區(qū)地方坐標(biāo)系，并且構(gòu)建二者的關(guān)系，評(píng)價(jià)變形狀況，完成礦山變形監(jiān)測(cè)的工作任務(wù)。

4 GPS技術(shù)在地形復(fù)雜礦山變形監(jiān)測(cè)中的具體應(yīng)用案例分析

4.1 礦區(qū)概況

此次研究以某某礦區(qū)為例，該礦區(qū)地處xx省xxx市地區(qū)，距礦銅廠礦區(qū)1.6km。

4.2 礦區(qū)GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

合理運(yùn)用GPS技術(shù)實(shí)施位移情況的監(jiān)測(cè)，通常包括下述兩項(xiàng)措施：其一為在對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)上，科學(xué)構(gòu)建GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。其二為借助GPS接收機(jī)設(shè)備，定期監(jiān)測(cè)礦區(qū)地質(zhì)變化，科學(xué)分析經(jīng)過(guò)處理之后的數(shù)據(jù)。第一類措施達(dá)到了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的效果，發(fā)揮出自動(dòng)化的優(yōu)勢(shì)，不過(guò)因?yàn)楦鱾€(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)均安設(shè)了GPS接收機(jī)設(shè)備，提高了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的費(fèi)用。第二類措施的自動(dòng)化水平較差，需要更多的勞動(dòng)力，不過(guò)費(fèi)用較低，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)很多的情況下，優(yōu)勢(shì)十分顯著。最終明確應(yīng)用第二類措施，節(jié)省費(fèi)用。此礦區(qū)的GPS監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)置了2個(gè)～3個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)和眾多的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，構(gòu)建出一個(gè)變形監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，如圖1所示。

圖1 礦區(qū)變形GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

4.3 礦山變形平面位移的監(jiān)測(cè)網(wǎng)分析

在礦山安全監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要根據(jù)普通測(cè)量?jī)x器設(shè)備的應(yīng)用狀況考慮相應(yīng)的網(wǎng)型結(jié)構(gòu)。平面位移的監(jiān)測(cè)網(wǎng)一共有8個(gè)點(diǎn)，相應(yīng)的編號(hào)為I01～I(xiàn)08，由此構(gòu)成了三個(gè)大地四邊形，如圖2所示，明確了最后的設(shè)計(jì)策略。

圖2 礦區(qū)監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)圖

4.4 科學(xué)選取參數(shù)，完成對(duì)比和分析任務(wù)

（1）對(duì)比高度截止角。應(yīng)用相關(guān)軟件計(jì)算15°、20°、25°的高度截止角的監(jiān)測(cè)效果。對(duì)比 GPS 監(jiān)測(cè)網(wǎng)和常規(guī)邊角網(wǎng)的監(jiān)測(cè)數(shù)值，明確20°的高度截止角能夠獲得最佳監(jiān)測(cè)值。

（2）對(duì)比時(shí)段的長(zhǎng)度。選定高度截止角為20°，將監(jiān)測(cè)的12h相關(guān)數(shù)據(jù)依次分解為3h、6h、12h。借助相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)解算。由計(jì)算結(jié)果得知，3h的監(jiān)測(cè)能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定。

（3）起算點(diǎn)坐標(biāo)的精度分析。將基準(zhǔn)點(diǎn)I01的單點(diǎn)定位坐標(biāo)作為主要的起算點(diǎn)，并且借助相關(guān)軟件完成解算基線，對(duì)比地心坐標(biāo)結(jié)果可以獲知，起算點(diǎn)聯(lián)測(cè)地心坐標(biāo)能夠提高基線解算的準(zhǔn)確性。

（4）準(zhǔn)確估計(jì)對(duì)流層參數(shù)?？茖W(xué)選擇對(duì)流層參數(shù)、無(wú)對(duì)流層參數(shù)的估計(jì)方式，借助相關(guān)軟件完成解算基線的任務(wù)。從中不難獲知，相較于對(duì)流層參數(shù)估計(jì)結(jié)果，無(wú)對(duì)流層參數(shù)更佳。

5 結(jié)語(yǔ)

為了保證礦山作業(yè)的有序進(jìn)行，應(yīng)該強(qiáng)化變形監(jiān)測(cè)管理，科學(xué)運(yùn)用GPS技術(shù)完成對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的選取、監(jiān)測(cè)網(wǎng)的合理設(shè)計(jì)等監(jiān)測(cè)任務(wù)，在提升礦山變形監(jiān)測(cè)工作效率的同時(shí)，提升監(jiān)測(cè)效果。