原地浸矿滑坡在线监测系统应用分析

2019-03-21贺文根杜年春

采矿技术 2019年1期

粟闯，贺文根，杜年春

(中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司, 湖南长沙 410011)

采用原地浸矿工艺开采离子型稀土资源，需将大量浸矿液注入到山体，其矿区滑坡成灾机理研究少，滑坡灾害监测研究还处在一片空白中，没有实施具体的原地浸矿采场滑坡监测工程。展开原地浸矿滑坡在线监测系统应用研究，记录采矿过程中矿区边坡的形变数据，对分析注液导致的地下水位变化与形变之间的关联程度，从而指导采矿过程中的注液控制与分析边坡运行状态有重要意义。

1 滑坡在线监测

以某原地浸取(溶浸采矿)方式进行稀土资源回收矿山采区项目为例，综合考虑矿区边坡条件，稀土矿区边坡监测主要内容包括坡面变形监测、地下水位监测、雨量监测、裂缝监测等。安全在线监测系统包括数据采集、传输、存储、处理、分析的全自动流程，配套有监测控制中心、预警预报等多个功能，具备全天候自动化监测和预警信息发布的能力。

通过物探等手段提前推测不良地质作用范围(如裂隙发育的区域)，进行监测点及监测剖面布设；根据物探资料解释，监测对象区域有两处下方地层为全风化及残积土层(20 m以上)，下方岩石较为破碎，为裂隙发育的花岗岩汇水区，下伏基岩为中、微风化花岗岩层，该两处重点区域必须布设观测点。

2 安全监测数据统计分析

从2017年12月中旬至2018年5月1日，4.5个月的监测期分析，各监测点的形变累计如表1所示。

X方向最大位移值为142.5 mm、监测点编号XT-G4；Y方向最大位移值为-279.8 mm、监测点编号XT-G8；Z方向最大位移值为243.1 mm、监测点编号XT-G4。

表1 表面位移累计值统计

注：监测点形变位移方向说明：X指向边坡下游为正方向；Y指向边坡左岸为Y正方向；Z指铅垂向向下为Z正方向(数值符号为负)。

根据物探和勘探成果：XT-G8监测点下方地层为全风化及残积土层(约28.8 m)，下方岩石较为破碎，为裂隙发育的花岗岩汇水区(约43.6 m)，下伏基岩为中、微风化花岗岩层。

XT-G4监测点下方地层为黏土层(约3.6 m)，全风化及残积土层(约20 m)，下伏基岩为破碎，为裂隙发育的花岗岩汇水区。

形变最明显的2个监测点，其区域岩土体存在较厚的裂隙发育的花岗岩层，此类岩层为此采矿区域的强汇水层。

(1) 确定分析数列。以位移、地下水位、雨量为参量向量，取某在线监测系统500条观测数据进行关联分析。

(2) 去量纲化。由于参与比较的系统各参数向量中数据来自不同介质传感器，计算单位各不相同，为保证建模的质量与系统分析的正确结果，对收集来的原始数据必须进行数据变换和处理，使其消除量纲和具有可比性。

设有序列x=(x(1),x(2),…,x(n)),f(x(k))=y(k),k=1, 2, …,n为序列x到y的数据变换。

(3) 求关联系数ξi(k)。选取曲线间差值作为关联程度衡量尺度，对于一个参考数列x0和若干比较数列x1,x2，…，xn，参考数列与各比较数列在曲线中的各点的关联系数ξi(k)的计算见式：x0={x0(k)|k=1,2，…,n}=(x0(1),x0(2),…,x0(n))，k表示时刻，假设有m个比较数列：xi={xi(k)|k=1,2，…,n}=(xi(1),xi(2),…,xi(n))，i=1, 2,…,m则称ξi(k)=

为比较数列xi对参考数列x0在k时刻的关联系数，其中ρ∈[0, 1]为分辨系数。以位移量作为参考数列x0，地下水位、库水位、坝体温度、雨量数据作为比较数列xi，取ρ=0.5。