王樹明+高海峰

摘 要 GPS-RTK技術(shù)在露天礦邊坡變形監(jiān)測中的應(yīng)用，有效提高了露天礦邊坡的安全性。本文首先對GPS-RTK技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用要點進行分析，然后并根據(jù)露天礦邊坡變形監(jiān)測的數(shù)據(jù)與相應(yīng)的變化趨勢對安全預(yù)警參數(shù)的設(shè)置提出建議，以期對我國露天礦的安全生產(chǎn)有所幫助。

關(guān)鍵詞 露天礦 GPS-RTK 邊坡變形監(jiān)測

中圖分類號：TD824.7 文獻標(biāo)識碼：A

0引言

對于礦產(chǎn)資源而言，其開采方式多種多樣，其中，露天開采也是一種比較常見的采礦形式，但是，隨著近年來露天礦邊坡位移塌方的安全事故數(shù)量逐漸增加，露天礦邊坡穩(wěn)定性問題逐漸受到人們的關(guān)注。一般來說，邊坡滑移變形的處理辦法有很多，但是一直難以有效做到災(zāi)難塌方的預(yù)警工作，因此，如何對邊坡變形進行監(jiān)測，并進一步保障露天開采的安全成為一個急需解決的問題。

1 GPS-RTK技術(shù)在邊坡監(jiān)測中的應(yīng)用

近幾年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的快速發(fā)展，GPS技術(shù)也不斷推陳出新，與RTK技術(shù)的結(jié)合為我國的露天礦邊坡變形動態(tài)測量上也取得了優(yōu)秀的成果。GPS-RTK技術(shù)因其監(jiān)測快、精度高、成本少以及操作便捷的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于礦井生產(chǎn)中，并且能夠迅速、準(zhǔn)確的對邊坡變形區(qū)域進行定位。

1.1測量方案以及監(jiān)測基準(zhǔn)系統(tǒng)的選擇

過去在應(yīng)用GPS進行露天礦邊坡變形測量時，一般有GPS靜態(tài)測量、GPS快速靜態(tài)測量和GPS-RTK測量三種測量方案。其中，GPS靜態(tài)測量是三種測量方案中測量精度最高的，但是需要花費大量的時間，即使是GPS快速靜態(tài)測量，仍需要15min-45min的測量時間，因此，可操作性強并且能夠進行實時觀測的GPS-RTK測量已逐漸取代前者。在進行GPS-RTK測量時，首先需要進行邊坡監(jiān)測控制網(wǎng)布置，更具其靜態(tài)精度要求，控制點間的距離應(yīng)小于1km。并且其監(jiān)測基準(zhǔn)系統(tǒng)應(yīng)采用基于WGS-84橢球的獨立平面直角坐標(biāo)系統(tǒng)以及大地高程系統(tǒng)，其中，將通過礦坑中心的子午線設(shè)為中央子午線，而與投影基準(zhǔn)面的距離應(yīng)設(shè)置為開挖礦坑最大深度的二分之一高程。

1.2邊坡監(jiān)測點的選取

在進行GPS-RTK的監(jiān)測點選取時，監(jiān)測點應(yīng)具有基礎(chǔ)堅實穩(wěn)定、方便觀測、便于上點、視野開闊以及易于長期保存的特點，并與高壓線、排水線路等大功率無線電發(fā)射源保持一定的距離。同時，基準(zhǔn)站發(fā)來的信號極易被邊坡遮擋，因此，監(jiān)測點不宜選在坡底。另外，監(jiān)測點的選擇應(yīng)針對煤層與巖石層的走向而進行重點布置，這是因為，如果層與層之間如果含有含水層、流沙層等，較易發(fā)生滑坡事故，尤其是在雨季，這些觀測點要進行重點觀測。

1.3埋石

在進行埋石作業(yè)時，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件考慮冬天時的凍土層厚度，確保埋石位置在凍土層以下，并且不會因為氣候變化而發(fā)生移動。同時，應(yīng)嚴(yán)格控制各層標(biāo)志中心在同一鉛垂線上，并且偏差小于2mm，而強制對中裝置的對中精度應(yīng)保證在1mm以下。另外，為方便對測點位置進行確定，進一步提高觀測速度，埋石位置附近應(yīng)放置明顯的標(biāo)志，如測旗等。

2影響露天礦邊坡穩(wěn)定的因素及安全預(yù)警參數(shù)

2.1影響邊坡穩(wěn)定性的主要因素

一般來說，采礦活動、巖石構(gòu)造以及其他人為或自然界因素都會影響到露天礦的邊坡穩(wěn)定性。其中，采礦活動包括邊坡角挖掘、邊坡角過大引起的邊幫垮落以及巖石爆破等引起的區(qū)域性震動等。巖石構(gòu)造則主要是巖石的張力、強度、斷層以及與煤層的傾向等。人為因素主要在于對排土場位置的選擇，采礦前期規(guī)劃時，為有效減少運距，通常都把排土場安置在采場附近，而隨著采場采礦活動的不斷深入，采區(qū)不斷擴大，排土場的巖、土體堆載就成了邊坡滑動的主要人為因素。最后，自然界因素主要在于地殼活動、地表水沖刷以及地下水流動等。

2.2安全預(yù)警參數(shù)設(shè)置

一，對于開采層，各變形監(jiān)測點的平均同向唯一超過10mm/d，或者平均下沉量達到10mm/d時需要進行提前預(yù)警；

二，露天礦原始地面平均下沉超過310-3H時提前發(fā)出預(yù)警，其中H為開采深度，下同；

三，露天開采邊坡周邊原始地面局部下沉速度超過10mm/d；

四，露天礦周邊原始地面的最大總水平位移超過610-3H；

五，露天開采邊坡周邊原始地面不均勻沉降達到或超過1.210-3H；

六，巖基邊坡最大裂縫寬度超過710-4H；

七，露天開采邊坡周邊原始地面裂縫寬度超過50mm。

3內(nèi)業(yè)處理

以Citomap軟件為例，GPS-RTK技術(shù)將檢測得到的數(shù)據(jù)輸入該軟件，便可相應(yīng)形成邊坡斷面圖，得到每月各個測點的高程位置及變化，并與其他相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)合分析得到露天礦區(qū)域是否發(fā)生坡體滑動，并及時做好預(yù)防措施。

4結(jié)束語

GPS-RTK技術(shù)是露天礦邊坡變形測量與邊坡治理的一個重要手段，該技術(shù)不僅能對露天礦區(qū)域進行全程跟蹤，還與通訊技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)以及可視化技術(shù)進行了有效結(jié)合，極大的提升了我國露天礦生產(chǎn)的安全性與有效性。

參考文獻

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