GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用研究

2019-01-16王孟英何晓玲孙强

中国设备工程 2019年4期

王孟英，何晓玲，孙强

（攀钢矿业有限公司白马铁矿，四川攀枝花 617200）

近年来，GPS技术、GIS技术以及RS技术等的出现给工程建设事业的发展带来了优势。对于矿山生产而言，由于其作业环境相对特殊，所以存在较多的安全隐患，包括坍塌、边坡变形等，为了尽可能的降低事故所造成的损失，需要对其进行有效的监测，而GPS技术凭借自身独特的优点，可以应用到矿山监测工作中，从而确保矿山工程建设的正常有序进行。

1 矿山边坡变形监测的重要性分析

随着社会经济的不断发展，各行各业对于矿产资源的需求不断扩大，这就给矿山生产和建设提出了更高的要求。然而对于矿山生产而言，其日常运营面临着诸多的风险，其中边坡变形最为严重，一旦控制不到位，就可能造成矿山坍塌事故，不仅给企业造成严重的经济损失，同时也对生产工作人员的生命安全构成严重威胁，因此科学合理的矿山边坡变形监测就显得十分关键，其作用主要体现在以下几各方面：第一，矿山边坡变形监测可以对施工建设过程进行全方位的评价，特别是对其稳定性和可靠性，并且可以作出很好的变形预警，让工作人员可以第一时间掌握矿区崩塌和滑坡的特征信息，以便可以尽早制定防范措施，将事故造成的损失降至最低；第二，变形监测工作的有效进行，可以很好的防止滑坡和蠕变情况的发生，在出现问题的早期就可以发现，这样就可以将事故扼杀在萌芽阶段；第三，变形监测工作的实施还可以为决策部门的后续工作提供数据指导，以便于制定相关的施工作业方案；第四，变形监测工作还可以为矿区加固和维护处理提供帮助，以确保工作人员可以在安全的环境下开展作业，同时也提高了企业的经济效益。

2 矿山边坡变形监测的主要任务研究

通常情况下，矿山施工作业要想正常有序进行，就必须要实施边坡变形监测工作，其主要任务体现如下：第一，矿山边坡变形监测可以提供有效的观测预警数据，让工作人员可以及时掌握矿区的地质情况，以便于及时作出应对，确保生产环境下工作人员的生命安全和设备性能不受影响；第二，工作人员可以通过变形监测相关数据的分析，判断出不稳定边坡的位置，并且对其进行加固和维护，将坍塌事故发生的概率降至最低水平；第三，矿山边坡变形监测的任务还体现在日常生产和计划中，通过监测数据的分析，可以帮助设计人员更好的开展方案的设计规划，制定安全高效的作业方案，同时也可以帮助他们随时进行方案的整改。

3 GPS技术在矿山边坡变形监测中应用优势

传统的全站仪等测绘技术在矿山边坡变形监测中应用效果较差，无法达到预期的监测目的。而GPS技术在变形监测中的应用体现出诸多优势，第一，观测站之间不需要具备通视。传统的测绘技术在进行变形监测时，各个站点之间需要保持同时通视，这样不仅降低了监测效率，而且会消耗大量的人力。而GPS技术最大的优势就是不需要确保站点之间的通视性，也可以达到很好的监测效果；第二，提供三维位置数据信息。在以往的全站仪人工监测中，对于目标平面位移和垂直位移的数据监测，需要分别开展，这显然降低了测绘效率，使得周期变长，增加了成本投入，同时测绘结果准确性也很难得到保障。而GPS技术的应用可以提供监测点的三维数据信息，最终确保监测质量的有效提升；第三，实现实时监测。GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用还不会受到天气和季节的影响，同时它可以在全天24h对监测点进行监测，有效确保问题发生的第一时间进行防护；第四，操作便利。GPS技术在实际的应用过程中并没有过于复杂的操作环节，其操作便利的优势成为其应用推广的最关键点，所以被广泛应用到矿山边坡变形监测工作中。

4 GPS技术在矿山边坡变形监测中的应用要点

4.1 边坡变形监测基准点的确定

对于GPS技术的应用而言，要想确保其发挥实质性的作用，首先就必须要确定好基准点的位置，这对于后续监测数据的真实性和可靠性影响较大。因此，在实际的监测工作中，需要做到以下几点：第一，基准点的选择需要尽可能的避开周围山体和干扰物的影响，使得观测站所得到的数据具有准确性的特征；第二，由于基准点的选择范围相对较小，主要根据当前边坡变形区域进行布设，所以需要工作人员提前进行地质方面的勘测，判断该区域地质结构的稳定性与否，以便于及时作出调整；第三，监测基准点的布设除了要考虑当前边坡变形区域外，还需要考虑后续可能出现的边坡不稳定区域，所以基准点的选择需要尽可能在底层稳定区域，避免后续的更换和转移。

4.2 设计变形监测网

如果说基准点的布设是边坡变形监测的基础，那么变形监测网的设计就是关键环节，其对于监测结果准确性影响更大，所以需要给予足够的重视，具体体现在以下几个方面：第一，在实际的监测网设计中，相关人员需要结合变形监测主要目的和企业实际情况，选择不同等级的监测网和基准点的坐标，确保其符合要求和规范；第二，监测点设计是监测网建立的重要内容，根据矿山的实际情况选择原有监测基点，四等三角点及矿山重要部位新测点可以作为GPS系统的主要监测点；第三，需要注意的是，变形监测点的位置选择大都是与矿山边坡相垂直，并且随着监测网等级的提升，其测量精准度也会不断提高。

4.3 监测工作中的坐标转换工作

通常情况下，野外作业数据采集使用双频或单频GPS接收机，在监测基准点上固定安置接收机，以进行长时间的连续观测，其它接收机依次布设于各个监测点。对重要监测点观测的时段为2h，且要求2个或2个以上的观测时段，一般监测点为1个观测时段，时段长为1h。GPS监测系统通常采用WGS-84坐标系，最常采用的数据形式为经度、纬度和高程。对于矿山边坡变形监测工作而言，其可以不进行坐标转换，即通过比较不同时间观测结果，便可直接求出相应的差值和位移量。但是需要注意一点，在分析和评价以前通过常规测量手段获得的结果，或要将GPS测点作为工程地质测绘图的控制点时，则需要进行坐标系统的转换，具体方法是将GPS系统采用的WGS-84坐标系统转换成矿区采用的地方坐标系，以建立两者之间的联系，便可分析和评价历年的累计变形及其发展变化趋势,最终达到矿山边坡变形监测的主要实质性目的。