露天矿边坡位移监测方法的发展与研究

露天矿边坡位移监测方法的发展与研究

赵文华 1 李文彬 2

1 国家电投内蒙古公司煤矿建设管理分公司 内蒙古 通辽市 022920

²内蒙古通辽霍林郭勒市自然资源局 内蒙古 通辽市 022920

摘要：我国有着非常丰富的矿产资源，采矿业是十分重要的基础产业，位于整个产业链的最前端，是我国国民经济发展的物质基础，同时还具有非常广泛的传递功能和辐射效应。改革开放以来，我国在矿产勘查、开发、冶炼取得了举世瞩目的成就。基于此，本篇文章对露天矿边坡位移监测方法的发展与研究进行研究，以供相关人士参考。

关键词：露天矿；边坡位移；监测方法

引言

矿山边坡位移监测和变形趋势预测分析对保证露天矿安全生产具有重要意义。综合分析近年来露天矿边坡位移监测的工程实践，随着科学技术的不断进步，露天矿边坡位移监测技术取得了长足进步。矿山边坡位移监测已从过去的简单、常规监测方法逐步发展为自动化、高效、高精度的实时动态监测和远程监测系统。

一、主要技术指标

我们要针对露天矿的实际情况进行分析，对采场和排土场稳定性进行一定的探索，相对应地提出灾害预警技术，这也是对采场和排土场的边坡稳定性的技术情况进行一定的总结，分析存在的问题，并针对实际情况提出解决措施，为灾害预警技术带来更多的帮助。其主要技术指标包括很多方面，在分析的过程中应当考虑到更多的实际因素，在采场和排土场堆积材料的过程中，首先要考虑到其具体的受力问题以及稳定性问题。在堆积的过程中，较大型材料应当向下堆积，而且边坡形成的过程中，如何确保长期结构稳定，如何确保其平滑性，这些都需要进行具体的设计，而不是一味地进行堆放，这样很容易导致严重的受力问题。这些问题固然是采场和排土场中的重要技术指标，但是也还包括一些化学问题及其他的自然环境问题，可能因为气候较为恶劣，或者是当地温度升高等等，给采矿场的实际情况造成严重的影响。还有可能产生一系列的化学反应，造成严重的爆炸等等问题。这些都是技术指标问题，在灾害预警技术使用的过程中，将以上问题列为主要技术内容，并对其相关数据进行实时探测，具有很重要的现实意义。

二、露天矿边坡位移监测方法

2.1S边坡监测系统

GNSS自动化监测系统主要由硬件系统（传感器、数据采集模块、数据传输模块）和软件系统（数据库、数据处理与控制模块、安全评价预警模块）组成。GNSS监测系统实时采集监测点的信号，且经过数据传输模块传送至控制中心，通过数据处理计算每个监控点的三维坐标，并与初始三维坐标进行比较，得出监控点的变化，同时安全评价预警模块根据设定好的预警值进行报警。为抑制多路径效应，参考站和监测站均采用扼流圈天线。所谓多路径效应，是指在GNSS测量中，卫星接收机不仅直接收到GNSS卫星信号，还会接收到被周围环境中反射物反射的卫星信号，反射信号与直达接收机天线的直达信号产生干涉使真值发生偏移，多路径效应会带来较大的测量误差。要减弱多路径效应，不仅需要接收机远离大面积水体，还需要周边没有大型反射面。但边坡监测点的布设位置是根据岩体构造、裂隙分布选址的，且已经建设完毕，不宜再调整，因此只能通过选择适当的天线结构来抑制多路径效应，减小误差。由于卫星直射信号多从天线上方以高仰角方向到达天线，而多路径信号多从天线下方或以低仰角方向到达天线，因此通常可采用扼流圈天线来减小多路径效应的影响。扼流圈为一个带有多个圆环形凹槽的圆盘，当凹槽深度稍大于观测信号的1/4波长时，可阻止反射信号在其表面传播，扼流圈的凹槽对高仰角的直射信号没有影响，但对于来自天线平面下方的反射信号有很好的抑制作用。因此，在本系统中，参考站和监测站的接收机天线均采用了高精度的扼流圈天线。

2.2达监测系统

边坡雷达检测系统也是比较常见的，主要是通过发射高频电磁波，向整个采场和排土场的边坡发射一定的信号，所反馈出来的信号往往能够反映一定的信息。通过相关接收装置，判断体波的形状波的频率以及反射情况等等，能够有效地发现问题。而且雷达检测技术由于较为稳定，使用的过程中能够及时地发现问题，进行实时监测，相对于GPS监控系统具有更好的应用。在发射高频电磁波以及接收电磁波的过程中，使用了仿生学的原理，自然界中的很多动物正是通过这种方法进行定位检测等等，人们正是充分的应用雷达才能够对材厂和排土场的边坡情况进行分析，哪怕发生一点变化都能够及时地进行处理，对现场情况进行勘测，来验证是否发生问题。真实孔径边坡雷达通过连续地测量扫描会形成一个露天矿边坡岩体的位移变化数据库，软件通过分析数据，显示出边坡岩体的实时变形速度，当速度变化超过设定的临界阈值时，边坡雷达就会发出报警，这时要通知坑下设备及作业人员进行撤离，来确保采场生产安全。

2.3水平位移观测

深部岩体位移观测对于确定矿山边坡滑面至关重要，在监测中将先在不稳定岩体中进行定位、钻孔、埋设测斜管。然后利用探头深入测斜管，利用探头的倾斜情况计算岩土体的水平位移，能够较为准确的滑面位置和变形趋势。监测前需要进行钻孔埋管，钻孔可采用泥浆护壁，从而保证孔壁的稳定性，下管时要保证倾斜度不大于1°，回填时可采用细砂回填，可用长钢筋进行捣动。全部埋设成功后，必须对导管的初始值进行测定。这样当矿山岩土体发生位移时，测斜管也会随着移动产生相应的移动。将测斜导管埋设好后，正式监测前要测定初值。测斜作业时先将测斜仪探头全部下入管底部，然后提拉探头往上提升，每隔0．5m或1m测定一次读数记为X0，一直读到上孔口为止，测完所有读数后可将探头取出，然后将探头转换180°后，用相同的方法再次测一遍，每隔点测得的数记为X180，用X0－X180的读数差作为测试的参数值。开始观测时，用后面的测试读数差与初始值比较，即可测得各测点读数差，对读数差求和得到各点的位移变化量，用算数和得到不同位置的累计水平位移.

2.4检测系统

首先GPS检测技术是比较常用的，这也是大多数露天矿场对采场和排土场的边坡稳定性进行分析过程中所使用的重要手段，主要也是GPS技术比较成熟，在应用的过程中能够解决大多数的问题。首先对于GPS监测预警技术分析的过程中要明白其主要目的，我们使用GPS检测技术主要是通过GPS系统对当地实际情况进行检测，通过检测某些变化来做出更好的反应，通过全球定位系统来实时的监测某一点是否发生了严重的问题。这样明确的监测目的能够帮助我们更好的集中目标，也能够更好地针对问题进行分析。

2.5技术

声发射（AE）是依据岩石内部发生破坏时所产生的声响来判断岩石的破坏的表征，在岩土工程灾害预测与结构破坏监测中拥有巨大潜力。声发射监测技术是在边坡设置探头，以此来接收岩体内部发出的波动，通过分析研究声音波动信息，来确定岩体的力学特性，了解其内部缺陷。

结束语

总而言之，在分析的过程中首先要对采场和排土场的实际情况进行分析，只有了解了实际情况才能进一步的了解常见灾害情况，相对应地提出灾害预警措施，为保障露天矿场的安全稳定作出更多的贡献。

参考文献

[1]吴开通.渝黔铁路高边坡稳定性监测方法与成果分析[J].建筑机械，2019(04):57-61.

[2]张健.浅析GPS测量技术在提依尔金矿露天边坡监测中的应用[J].世界有色金属，2019(01):26-27.

[3]虞巍巍，常晓丽.高陡边坡变形监测及数值模拟分析[J].山西建筑，2019,45(02):66-68.

[4]韦家兴，徐茂林，修红玲.多源信息融合的露天矿边坡监测方法研究[J].矿业研究与开发，2018,38(10):29-33.

[5]高国功，崔广元.抚顺西露天矿边坡岩体位移的监测方法[J].露天采煤技术，1994(01):36-40.