胜利东二号矿边坡变形监测手段优劣比较

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  自2010年底,胜利东二号露天矿采场南帮900平盘煤层开始错动,之后遭遇2012年7月暴雨的洗礼,加之错综复杂的地质构造以及南排土场挤压作用的影响,造成采场南帮边坡失稳。为了预防发生大范围滑坡、最大限度减免人员伤亡事故的发生,我矿采取了四种监测手段相互结合的方式进行边坡稳定的监测。
  一,人工监测
  将监测桩(铁桩)放置在监测区域,利用天宝R8-3GPS接收机对监测桩进行快速静态测量,得到该点位的空间位置。通过两次数据比对,确定此监测桩在空间的位移,进而预测监测范围的边坡位移情况。观测精度:水平,±5 mm + 0.5 ppm 、垂直:±5 mm + 1 ppm 。
  人工监测布设点位灵活、点位密度可控程度较大,根据边坡稳定程度不同,确定不同位置的人工监测点的监测频率。
  二,GPS实时全天候监测
  随着我矿生产规模不断扩大和各种外界因素(爆破震动、强降雨等)的影响,南帮边坡变形不断增大,人工监测远远不能满足边坡变形日益增大的趋势,我矿于2011年底引进了华测GPS自动监测设备进行全天候的变形监测。
  利用GPS定位技术进行边坡变形监测,是一种先进的高科技监测手段,而用GPS监测滑坡是GPS技术变形监测的一种典型应用 。GPS接收机实时接收数据,通过无线网桥传输至滑坡监测软件,经后台运算,解算出该点位的实时空间坐标,同时监测软件自动生成X、Y、Z位移和空间总位移及其位移曲线,一目了然地看出该区域边坡变形情况。目前,GPS监测已成为我矿边坡变形监测的最主要手段。理论平差后控制点平面位置精度为1mm~3mm、高程精度为3mm~5mm。 实际应用中,很难达到理论精度,应是理论精度的2-3倍。
  根据我矿地质情况、采矿条件和勘探线确定自动监测设备的布设,进而形成最优的监测线和监测网。从排土场顺地表延伸至采场深部,自上而下,形成联动。该套GPS监测系统已经三次成功预测了我矿边坡失稳事故的发生,减少了人员伤亡和设备损失,为我矿安全生产提供了可靠保障。
  三,徕卡TM30(全站仪)测量机器人监测
  为了增大监测范围、加密监测点密度,我矿于2011年10月底引进了测量机器人。该仪器型号为徕卡TM30全站仪,基本定位精度±1mm,3千米处点位精度±7mm。测量机器人通过路径控制,锁定观测棱镜,自动存储观测数据。通过无线网桥传输至监测软件,经后台运算,解算出该点的实时空间坐标,同时监测软件自动生成X、Y、Z位移量,确定该区域边坡变形情况。倘若某区域发生较大位移,测量机器人降很难锁定移动后的棱镜,监测数据中断。
  影响测量机器人工作的几个因素:
  1 测程. 测量机器人的理论测程是2千米,可以自动搜索到棱镜,完成对该点点位的测量.在实际应用中,800-1500范围内的数据返回率最高,达到百分之五十。
  2 视线.环境对测量机器人的影响是很大的,视线清晰,测程大,锁定时间短,数据返回个数多;视线模糊, 测程小,锁定困难,数据返回个数少.
  3电源.测量机器人有三套供电系统,即太阳能电池板、风能发电、五块蓄电池(独立供电7天).除了要供测量机器人本身的运作,还要维持视频及其他附件运行.从返回数据的时间段来看,中午返回的数据较多.
  4 系统原因.系统的不稳定对监测数据的稳定性和连续性也有较大的影响。
  四,雷达监测
  采场南帮900平盘以下大量优质煤被南帮滑体覆盖,北帮剥离滞后,这是我矿发展难以突破的瓶颈。清理南帮滑体就成了迫在眉睫的任务,保证安全生产,同时又要保质保量完成年度生产任务,我矿于2011年底引进了澳大利亚GroundProbe的边坡稳定性雷达(SSR),它是一项代表目前最高水平的技术,用于测量和监测露天采矿区边坡的稳定性等。
  边坡稳定性雷达(SSR)沿整个岩壁表面,进行连续的、次毫米精度测量。通过利用雷达,SSR系统无需与岩壁发生任何接触。此外,该系统的测量绝大部分不受雨水、灰尘或烟雾的影响。该系统溶入了成熟的GroundProbe支持软件,包括SSRViewer,用以显示和监测岩壁的运动过程。SSRViewer软件采用一套独特的方法来监测岩壁形变和设置报警,使系统与紧急工作程序完全融为一体。
  边坡稳定性雷达具有如下能力:①可达到±0.2 mm的高精度测量;②覆盖范围广泛(每次扫描数达千个点);③实时连续监测(每次扫描2-10分钟,每天24小时监测);④对于SSR系统,监测范围为30-850 m;⑤在任何气候条件下均可操作(包括灰尘、雨水和雾气条件);⑥自备动力,可移动,方便布置;⑦水平扫描270度,垂直扫描114度。
  一部边坡稳定性雷达能够迅速扫描一个很大的区域,测量的准确度在毫米以下,并且能够以电子图像形式显示矿区边坡的稳定性。SSR系统从边坡表面采集数据,提供边坡变形情况的电子图像。
  信号通过SSR系统传输(Tx),信号指向岩壁,然后反弹至岩壁的粗糙表面,通过SSR系统来接收。SSR系统记录接收到的信号相对于传输信号的相位。
  现在,我矿主要以GPS实时全天候监测、雷达监测为主,人工监测和测量机器人监测为辅,四种监测相互结合,互为比较,为我矿的安全生产提供了强大的技术支持
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