GPS—RTK在露天矿边坡变形监测中的应用探析

王树明+高海峰

摘 要 GPS-RTK技术在露天矿边坡变形监测中的应用，有效提高了露天矿边坡的安全性。本文首先对GPS-RTK技术在边坡监测中的应用要点进行分析，然后并根据露天矿边坡变形监测的数据与相应的变化趋势对安全预警参数的设置提出建议，以期对我国露天矿的安全生产有所帮助。

关键词 露天矿 GPS-RTK 边坡变形监测

中图分类号：TD824.7 文献标识码：A

0引言

对于矿产资源而言，其开采方式多种多样，其中，露天开采也是一种比较常见的采矿形式，但是，随着近年来露天矿边坡位移塌方的安全事故数量逐渐增加，露天矿边坡稳定性问题逐渐受到人们的关注。一般来说，边坡滑移变形的处理办法有很多，但是一直难以有效做到灾难塌方的预警工作，因此，如何对边坡变形进行监测，并进一步保障露天开采的安全成为一个急需解决的问题。

1 GPS-RTK技术在边坡监测中的应用

近几年来，随着我国科学技术水平的快速发展，GPS技术也不断推陈出新，与RTK技术的结合为我国的露天矿边坡变形动态测量上也取得了优秀的成果。GPS-RTK技术因其监测快、精度高、成本少以及操作便捷的优势被广泛应用于矿井生产中，并且能够迅速、准确的对边坡变形区域进行定位。

1.1测量方案以及监测基准系统的选择

过去在应用GPS进行露天矿边坡变形测量时，一般有GPS静态测量、GPS快速静态测量和GPS-RTK测量三种测量方案。其中，GPS静态测量是三种测量方案中测量精度最高的，但是需要花费大量的时间，即使是GPS快速静态测量，仍需要15min-45min的测量时间，因此，可操作性强并且能够进行实时观测的GPS-RTK测量已逐渐取代前者。在进行GPS-RTK测量时，首先需要进行边坡监测控制网布置，更具其静态精度要求，控制点间的距离应小于1km。并且其监测基准系统应采用基于WGS-84椭球的独立平面直角坐标系统以及大地高程系统，其中，将通过矿坑中心的子午线设为中央子午线，而与投影基准面的距离应设置为开挖矿坑最大深度的二分之一高程。

1.2边坡监测点的选取

在进行GPS-RTK的监测点选取时，监测点应具有基础坚实稳定、方便观测、便于上点、视野开阔以及易于长期保存的特点，并与高压线、排水线路等大功率无线电发射源保持一定的距离。同时，基准站发来的信号极易被边坡遮挡，因此，监测点不宜选在坡底。另外，监测点的选择应针对煤层与岩石层的走向而進行重点布置，这是因为，如果层与层之间如果含有含水层、流沙层等，较易发生滑坡事故，尤其是在雨季，这些观测点要进行重点观测。

1.3埋石

在进行埋石作业时，应根据当地气候条件考虑冬天时的冻土层厚度，确保埋石位置在冻土层以下，并且不会因为气候变化而发生移动。同时，应严格控制各层标志中心在同一铅垂线上，并且偏差小于2mm，而强制对中装置的对中精度应保证在1mm以下。另外，为方便对测点位置进行确定，进一步提高观测速度，埋石位置附近应放置明显的标志，如测旗等。

2影响露天矿边坡稳定的因素及安全预警参数

2.1影响边坡稳定性的主要因素

一般来说，采矿活动、岩石构造以及其他人为或自然界因素都会影响到露天矿的边坡稳定性。其中，采矿活动包括边坡角挖掘、边坡角过大引起的边帮垮落以及岩石爆破等引起的区域性震动等。岩石构造则主要是岩石的张力、强度、断层以及与煤层的倾向等。人为因素主要在于对排土场位置的选择，采矿前期规划时，为有效减少运距，通常都把排土场安置在采场附近，而随着采场采矿活动的不断深入，采区不断扩大，排土场的岩、土体堆载就成了边坡滑动的主要人为因素。最后，自然界因素主要在于地壳活动、地表水冲刷以及地下水流动等。

2.2安全预警参数设置

一，对于开采层，各变形监测点的平均同向唯一超过10mm/d，或者平均下沉量达到10mm/d时需要进行提前预警；

二，露天矿原始地面平均下沉超过310-3H时提前发出预警，其中H为开采深度，下同；

三，露天开采边坡周边原始地面局部下沉速度超过10mm/d；

四，露天矿周边原始地面的最大总水平位移超过610-3H；

五，露天开采边坡周边原始地面不均匀沉降达到或超过1.210-3H；

六，岩基边坡最大裂缝宽度超过710-4H；

七，露天开采边坡周边原始地面裂缝宽度超过50mm。

3内业处理

以Citomap软件为例，GPS-RTK技术将检测得到的数据输入该软件，便可相应形成边坡断面图，得到每月各个测点的高程位置及变化，并与其他相关数据结合分析得到露天矿区域是否发生坡体滑动，并及时做好预防措施。

4结束语

GPS-RTK技术是露天矿边坡变形测量与边坡治理的一个重要手段，该技术不仅能对露天矿区域进行全程跟踪，还与通讯技术、数据库技术以及可视化技术进行了有效结合，极大的提升了我国露天矿生产的安全性与有效性。

参考文献

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