淺析露天煤礦邊坡監(jiān)測(cè)實(shí)施方案

淺析露天煤礦邊坡監(jiān)測(cè)實(shí)施方案摘要：霍林河露天礦是我國(guó)煤炭工業(yè)優(yōu)先發(fā)展的戰(zhàn)略，露天礦的規(guī)模得到了迅速的擴(kuò)大和發(fā)展，三地五礦的生產(chǎn)能力逐年提高，礦山測(cè)量工作量也呈倍增加，露天礦采區(qū)邊坡和排土場(chǎng)邊坡滑坡等地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生，不僅擾亂了露天礦正常生產(chǎn)秩序，而且作業(yè)人員的安全也受到了嚴(yán)重的威脅。為了很好地完成公司下達(dá)的各項(xiàng)工作任務(wù)，保證露天礦生產(chǎn)正常有序開展，探討研究了露天煤礦邊坡位移霍林河露天礦采區(qū)、排土場(chǎng)區(qū)相對(duì)比較大，滑坡區(qū)域也比較多，且受道路、衛(wèi)星信號(hào)、滑坡區(qū)域的密集程度、區(qū)域通視條件的影響，傳統(tǒng)且單一的監(jiān)測(cè)方式已不能保證生產(chǎn)安全。見于此，對(duì)露天煤礦邊坡監(jiān)測(cè)區(qū)域?qū)嵤┮韵聨滋追桨浮?.1邊坡觀測(cè)站設(shè)計(jì)1)邊坡觀測(cè)站由多條觀測(cè)線組成，其觀測(cè)線數(shù)目根據(jù)地質(zhì)、采礦條件和觀測(cè)目的來確定。觀測(cè)線應(yīng)沿預(yù)計(jì)最大移動(dòng)方向和大致垂直于露于礦邊坡走向布設(shè)，設(shè)在穩(wěn)定性差、存在松動(dòng)巖層等地段。2)每條觀測(cè)線由位于同一直線上的控制點(diǎn)和觀測(cè)點(diǎn)組成。控制點(diǎn)布設(shè)在滑坡區(qū)域外較穩(wěn)定的地表或邊坡上或直接用露天礦的基本控制點(diǎn)，觀測(cè)點(diǎn)設(shè)置在滑體上和各種境界線上。每條觀測(cè)線至少設(shè)兩個(gè)控制點(diǎn)，設(shè)置一個(gè)控制點(diǎn)時(shí)，要各其它基本控制點(diǎn)通視，觀測(cè)點(diǎn)間距一般為50-100m,具本視露天礦的深度、臺(tái)階的高度和寬度面定，在一個(gè)臺(tái)階上至少設(shè)兩個(gè)測(cè)點(diǎn)，其中一個(gè)靠邊坡頂，另外一個(gè)靠近坡腳，每個(gè)平臺(tái)上均應(yīng)設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)，且測(cè)點(diǎn)位置應(yīng)考慮到觀測(cè)方便與觀測(cè)人員安全，在露天礦的各種境界線上也設(shè)點(diǎn)。1.2移動(dòng)期建站、觀測(cè)根據(jù)儀器的說明書或儀器檢驗(yàn)結(jié)果對(duì)儀器的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如溫度、氣壓、棱鏡常數(shù)等，保證每一次測(cè)量時(shí)的參數(shù)與首次一致，且為同一臺(tái)儀器進(jìn)行連1.3觀測(cè)數(shù)據(jù)處理在全站儀里面打開項(xiàng)目，根據(jù)每個(gè)點(diǎn)的點(diǎn)號(hào)，提取數(shù)據(jù)?？梢愿鶕?jù)需要把數(shù)據(jù)記錄下來，利用計(jì)算機(jī)和各種軟件進(jìn)行計(jì)算、畫圖，計(jì)算測(cè)點(diǎn)的下沉值，每次高程與第一次高程之差。水平變形、移動(dòng)向量、移動(dòng)方位可用有關(guān)軟件計(jì)算或在1.4觀測(cè)圖繪制根據(jù)以上的整理結(jié)果，可以繪制觀測(cè)區(qū)有關(guān)圖，可根據(jù)采剝工程平面圖及高程點(diǎn)繪制觀測(cè)線垂直下沉曲線圖、觀測(cè)點(diǎn)水平移動(dòng)與水平變形曲線圖，根據(jù)觀測(cè)線的水平距離及計(jì)算結(jié)果繪制觀測(cè)點(diǎn)在垂直面內(nèi)的移動(dòng)向量圖。2、布點(diǎn)區(qū)域零散、通視條件不好采用GPS進(jìn)行邊坡監(jiān)測(cè)2.1應(yīng)用范圍隨著霍林河露天礦生產(chǎn)能力的逐年增大，采區(qū)與排土場(chǎng)面積也在不斷增大，出現(xiàn)滑坡的區(qū)域相對(duì)比較不固定，采用GPS相對(duì)較好，比較方便。2.2監(jiān)測(cè)點(diǎn)圖上設(shè)計(jì)本次監(jiān)測(cè)采用地表監(jiān)測(cè)，主要是監(jiān)測(cè)整個(gè)排土場(chǎng)及邊坡表層的滑動(dòng)情況，根據(jù)礦區(qū)的現(xiàn)狀，結(jié)合礦區(qū)平面圖，在南礦、北礦、扎哈淖爾露天礦的采區(qū)及排土場(chǎng)不穩(wěn)定區(qū)域布設(shè)了很多監(jiān)測(cè)點(diǎn)。2.3監(jiān)測(cè)網(wǎng)優(yōu)化圖上布設(shè)完畢，采用RTK技術(shù)，把設(shè)計(jì)的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)放樣到實(shí)際位置。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況，考慮到監(jiān)測(cè)點(diǎn)及GPS選點(diǎn)的具體要求，對(duì)網(wǎng)形進(jìn)行了優(yōu)化。主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1)所布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)盡量垂直于邊坡方向，最大可能地體現(xiàn)邊坡位移量的變化。2)所布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)盡量位于邊坡的坡頂及坡底，并相應(yīng)布設(shè)。3)布設(shè)的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要盡量行走方便，不容易被破壞的位置。這樣，有助于后期的4)所布的監(jiān)測(cè)點(diǎn)要便于儀器操作，視場(chǎng)內(nèi)障礙物的高度不大于15度，遠(yuǎn)離大功率無線電發(fā)射源及高壓線和微波無線電信號(hào)傳送通道等。RTK定位技術(shù)就是基于載波相位觀測(cè)值的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)定位技術(shù)，是GPS應(yīng)用的一種較新的技術(shù)，使用更高速和更小型的計(jì)算機(jī)，并將其安裝于GPS接收機(jī)內(nèi)，在外作業(yè)時(shí)可以即可以即時(shí)提供厘米級(jí)別的定位解。RTK定位技術(shù)一般包括三個(gè)部分，即基準(zhǔn)站、流動(dòng)站、數(shù)據(jù)鏈?；鶞?zhǔn)站將已知WGS-84坐標(biāo)和觀測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)用電臺(tái)傳遞給流動(dòng)站，在流動(dòng)站實(shí)時(shí)時(shí)行差分處理，得到基準(zhǔn)站和流動(dòng)站基線向量，從而得到流動(dòng)站的WGS-84坐標(biāo)，通過坐標(biāo)參數(shù)轉(zhuǎn)換成流動(dòng)站的平面坐標(biāo)和2.5RTK技術(shù)的應(yīng)用與精度分析觀測(cè)結(jié)束后，平差所得各點(diǎn)坐標(biāo)作為本次監(jiān)測(cè)的原始數(shù)據(jù)。每隔一定時(shí)間采具體做法為：在一個(gè)穩(wěn)定的、不會(huì)發(fā)生滑坡的點(diǎn)上架設(shè)基準(zhǔn)站，用流動(dòng)站分別在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)上采集數(shù)據(jù)，與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，得出各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置變化情況，通過專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理就可以了解滑坡體的變化情況，從而達(dá)到了對(duì)滑坡體進(jìn)行監(jiān)測(cè)的目的。此種方法可以做到實(shí)時(shí)、快速和準(zhǔn)確。還受基線解算精度、基準(zhǔn)站的點(diǎn)位精度、坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換精度的影響。GPS的動(dòng)態(tài)精度為：平面精度10mm、高程精度20mm,加上其它誤差因素的影響，平面和高程精度均可控制在30mm之內(nèi)，所以RTK可以滿足邊坡監(jiān)測(cè)精度的需要。該法在實(shí)測(cè)過程中，能實(shí)時(shí)檢驗(yàn)質(zhì)量控制指標(biāo)，因而能實(shí)時(shí)提供經(jīng)檢驗(yàn)的成果資料，保證了礦區(qū)的生產(chǎn)安全；在困難地區(qū)尤其是采用常規(guī)儀器無法滿足精度測(cè)和地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)方面，精度高、實(shí)時(shí)、快速、便捷。3、激光成像雷達(dá)3.1激光雷達(dá)的原理激光雷達(dá)是以發(fā)射激光束探測(cè)目標(biāo)的位置、速度等特征量的雷達(dá)系統(tǒng)。從工作原理上講，與微波雷達(dá)沒有根本的區(qū)別，向目標(biāo)發(fā)射探測(cè)信號(hào)，然后將接收到的從目標(biāo)反射回來的信號(hào)與發(fā)射信號(hào)進(jìn)行比較，作適當(dāng)?shù)奶幚砗?，就可獲得目標(biāo)3.2激光成像雷達(dá)的系統(tǒng)方案參照不同的標(biāo)準(zhǔn)，激光成像雷達(dá)有好多種分類方法，如相干探測(cè)與非相干探探測(cè)器激光掃描成像雷達(dá)與陳列探測(cè)的非掃描凝視成像雷達(dá)等。這里所說的是掃3.3掃描激光成像雷達(dá)掃描激光成像雷達(dá)是以激光束快速掃描目標(biāo)，通過單元探測(cè)器接收各部分的回波信息，從而獲取目標(biāo)三維圖像。通過探測(cè)掃描信號(hào)的回波信號(hào)，經(jīng)過處理器處理，最后形成圖像，將成像系統(tǒng)和測(cè)距、測(cè)速系統(tǒng)結(jié)合，就可以獲得更精確的3.4激光雷達(dá)的優(yōu)點(diǎn)1)分辨率高，具有很高的角度、距離、速度和圖像分辨率，因而能探測(cè)飛行路徑中截面積小的障礙物如電線、電線桿等；具有地形跟隨和障礙物回避的能力，有利于低空入侵，特別是在夜晚和壞氣象的條件下。2)圖像穩(wěn)定。激光雷達(dá)圖像所記錄的是目標(biāo)的三維本性，不受晝夜、季節(jié)、氣候、溫度、照度變化以及各種干擾的影響。根據(jù)穩(wěn)定的激光雷達(dá)三維圖像所預(yù)測(cè)的目標(biāo)特征和所發(fā)展的目標(biāo)識(shí)別算法軟件，真實(shí)、準(zhǔn)確和可靠，可靠地自動(dòng)識(shí)別目標(biāo)，能提供目標(biāo)的三維圖像，同時(shí)提供目標(biāo)的距離和速度數(shù)據(jù)。3.5應(yīng)用區(qū)域霍林河露天礦采區(qū)周邊滑坡情況明顯，屬于滑坡的密集區(qū)域，此方案較適合類似該區(qū)域滑坡監(jiān)測(cè)，這套監(jiān)測(cè)方案的實(shí)施，可以對(duì)滑坡區(qū)域?qū)崟r(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，能通過三維影像獲取滑坡體的移動(dòng)情況，能很好地保證露天礦的生產(chǎn)安全。通