关于露天矿区边坡变形监测技术的应用分析

2018-06-27陈鑫

世界有色金属 2018年7期

关键词：露天矿监测技术监测点

陈鑫

（湖南省地质矿产勘查开发局402队，湖南长沙 410000）

露天矿开采不断增加，产生了更多的高陡边坡，受到雨水因素和其他因素等的影响，极易引发滑坡或者塌方等情况，因此需要强化边坡变形监测以及稳定性分析。在变形监测工作中，借助各类监测技术，能够提高工作效率，保证测量精度。

1 案例概述

以A矿井变形监测工程为例，该矿矿井口位于矿坑底部，四周为矿帮边坡以及排土造成的边坡。因为长时间裸露，受到自然因素的影响较大，出现边坡塌滑的几率较大，威胁着矿井开采作业的安全性。基于此，需要强化变形监测，做好治理工作。

2 露天矿区边坡变形监测技术的应用案例分析

2.1 测量方法和原理

对于露天矿区边坡变形监测，采取全站仪直接监测变形点的三维坐标法，能够获得不错的监测效果[1]。利用极坐标差分法，所建立的监测系统图如图1所示。利用1台测量机器人、计算机设备、通讯电缆，建立监测基站，将棱镜放置在变形点。

图1 极坐标监测系统方框图

2.2 变形监测流程

2.2.1 建立工作基点网

按照以下流程进行：①在稳定性较好的区域，设置3个水准基准点，分布位置包括现场办公室后侧的山坡上和进洞口左侧的山洼里，数量为1个和2个，距离金洞口约为300m，具有不错的稳定性。对于进洞口的监测点位，严格按照施工要求布置，在上高边坡位置处，设置16个监测点，记录为A1-A16。在中间高边坡挡墙位置，设置9个监测点位，记录为A17-A26。在下边坡挡墙位置，设置6个变形监测点位，记录为A27-A31，总计布置31个变形监测点。

2.2.2 外业数据采集

对于外业数据的采集，具体流程如下：①对各个变形监测点，采取人工观测的方法，获得坐标X、Y、H数据，构建坐标数据库。②当变形监测点数据积累到一定量后，要及时做好数据库修正。③选择距离监测部位较近的基准网点，作为变形监测的基准点以及参考站。④把TCA2003，布置在基准站变形观测墩上，做好整平调整，设置好相关参数，包括观测点集和测回数等。⑤仪器装置依据内置点位概略坐标数据库的坐标信息，开展自动识别目标以及精确照准。同时测量相关信息，包括方位角和天顶距等，并且将读数自动存储到SRAM卡内。

2.2.3 内业数据处理和成果分析

把SRAM储存卡内的原始数据信息，包括变形监测点斜距和天顶距等，转移到计算机内，依据观测值参数，通过差分改正和监测位移量模型，利用数据处理软件，能够获得变形监测点的相关数据，包括三维坐标以及位移量等，开展变形分析以及预测。图2和图3分别为部分监测点水平位移速率曲线图以及垂向位移速率曲线。基于5期边坡沉降监测数据，沉降监测结果如下：①中边坡设置的A10和A11变形监测点，沉降范围为2mm~3mm。②上边坡设置的A16-A18、A31、A32变形监测点，沉降范围在2mm~3mm。③剩余变形监测点位沉降都小于1mm。因为边坡受到天气因素和施工因素的影响较小，因此边坡整体沉降相对较小。基于近5期边坡平面位移监测数据，平面位移监测结果如下：监测点位移量都小于3mm，预测边坡近期出现大规模平面位移的可能性较小。基于沉降数据和平面位移数据的分析，得知隧道进口边坡变形小，呈现稳定状态[2]。

图2 监测点水平位移速率曲线图

图3 监测点垂向位移速率曲线图

3 露天矿区边坡变形监测技术的应用建议

3.1 建立集成变形监测系统

对于露天矿区边坡变形的监测，对监测技术的需求和要求不断提升，需要其能够替代人员完成危险的监测工作。结合运用GIS技术和RS技术以及GPS技术，构建集成变形监测系统，能够为地质灾害信息的分析和整理，提供更多的技术支撑。尤其是，GIS技术的利用，能够实现四维空间地质情况的全面描述，记录地质变化过程，在预测露天矿区边坡变形方面，发挥着积极的作用，是边坡变形监测技术发展的主要趋势。

3.2 积极引用新技术

为了保证矿区安全生产，需要强化露天矿区边坡变形监测。目前，可应用于变形监测的方法和手段较多，具体包括全站仪测量法以及GPS变形监测法等，此类方法的应用，虽然能够获得不错的效果，满足变形监测需求，但是难以获得完整的特征信息。而应用三维激光扫描技术以及可合成孔径雷达干涉技术等，变形监测成本较高。基于此，为了保证露天矿区边坡变形监测的全面性以及经济性，建议推广应用数字近景摄影测量技术，能够实现边坡面的全面监测，监测作业的精准度高。