趙玉國

摘 要： 礦產(chǎn)開采產(chǎn)業(yè)會直接影響社會經(jīng)濟發(fā)展，但采礦業(yè)作為高危行業(yè)之一，特別是露天礦開采中，必須要保證邊坡的穩(wěn)定性，如果存在變形、位移，要立刻撤離開采現(xiàn)象，并采取加固方法。為了實時掌握邊坡實際情況，采用自動化監(jiān)測技術(shù)具有重要意義?；诖耍疚氖紫忍岢雎短斓V邊坡自動化監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)，進而提出硬件設(shè)置要點，以及邊坡加固技術(shù)。

關(guān)鍵詞： 露天礦邊坡;自動化監(jiān)測技術(shù)

【中圖分類號】TD804???? 【文獻標(biāo)識碼】A???? 【DOI】10.12215/j.issn.1674-3733.2020.39.043

引言：露天煤礦邊坡穩(wěn)定是生產(chǎn)工作安全有序推進的基礎(chǔ)，露天礦勘察、設(shè)計、建設(shè)、生產(chǎn)、閉坑全過程應(yīng)貫穿邊坡穩(wěn)定研究工作，其涉及邊坡穩(wěn)定性評價、監(jiān)測、治理等多方面內(nèi)容。隨著我國露天煤礦開采規(guī)模的逐步擴大，采掘深度的增加，邊坡工程存在的問題也呈多樣化、復(fù)雜化。我國露天煤礦受其地質(zhì)條件的影響，邊坡問題頻發(fā)，安全隱患不容忽視。多年來積累了豐富的理論及實踐基礎(chǔ)，基本形成了集理論研究、監(jiān)測監(jiān)控、治理工程為一體的綜合技術(shù)體系。

1 露天礦邊坡自動化監(jiān)測關(guān)鍵技術(shù)

1.1 技術(shù)體系概況

本文所提的整個自動化邊坡監(jiān)測系統(tǒng)包括GNSS、GPS位移監(jiān)測。整個監(jiān)測系統(tǒng)中采用了傳感系統(tǒng)、信息采集、信息傳遞與接收、數(shù)據(jù)處理四個方面;GPS位移監(jiān)測系統(tǒng)中包括傳感系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸、處理分析3個方面。系統(tǒng)中設(shè)置了輔助系統(tǒng)，保證自動化監(jiān)測作業(yè)精度[1]。

1.2 GNSS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

GNSS系統(tǒng)作為一個全球性位置、時間的測定系統(tǒng)，涵蓋了接收機、衛(wèi)星星座等，有效彌補了傳統(tǒng)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的不足。GNSS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中主要包括了全球設(shè)施、區(qū)域設(shè)施、用戶部分、外部設(shè)施等，其中全球設(shè)施作為主體設(shè)施，區(qū)域設(shè)施可以視為一個增強系統(tǒng)。邊坡自動化監(jiān)測采用了INrIERNET、高精度衛(wèi)星導(dǎo)航準(zhǔn)動態(tài)算法等，每個監(jiān)測點都可以獲取精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)參數(shù)，如地表位移結(jié)算的載波相位數(shù)據(jù)、星歷數(shù)據(jù)等，借助無線網(wǎng)橋?qū)?shù)據(jù)信息傳遞給辦公室控制服務(wù)器中。服務(wù)器對每個監(jiān)測點IP端口進行數(shù)據(jù)采集，得到原始數(shù)據(jù)信息。在服務(wù)器軟件中實時計算得出檢測點三維坐標(biāo)，根據(jù)坐標(biāo)變化檢測位移情況?？紤]到巖體受到力的作用時，邊坡內(nèi)部位移也會產(chǎn)生變化，如果巖石強度低于下滑力度，巖體就會沿著坡面下滑，產(chǎn)生滑坡事故。GNSS系統(tǒng)監(jiān)測巖體內(nèi)部情況，如果內(nèi)部位移發(fā)生了變化，則傳感器就會記錄實際變化情況，掌握變動的位移動態(tài)范圍。GNSS系統(tǒng)設(shè)置了預(yù)警系統(tǒng)，一旦位移變化幅度過大或超過設(shè)定閾值，則系統(tǒng)會自動報警。位移監(jiān)測系統(tǒng)中有位移傳感系統(tǒng)、信號發(fā)射系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)構(gòu)成;客戶端中主要由數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)、處理系統(tǒng)、分析系統(tǒng)構(gòu)成，信號通過4G移動無線傳輸網(wǎng)絡(luò)遠距離傳輸，接收端負責(zé)對信息進行分析和處理，隨著時間的積累會形成時間—位移量動態(tài)監(jiān)測曲線、預(yù)警曲線，不斷間斷獲取位移變化信息，保證信息連續(xù)采集和獲取，根據(jù)曲線變化情況判定邊坡是否足夠穩(wěn)定。

1.3 位移監(jiān)測系統(tǒng)

位移監(jiān)測系統(tǒng)采用了GNSS位移監(jiān)測系統(tǒng)，位移監(jiān)測系中的核心技術(shù)為：計算機技術(shù)、現(xiàn)代化測量技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，該技術(shù)組合形式可以在不同天氣和環(huán)境下實時呈現(xiàn)邊坡變形量，實時分析邊坡位移數(shù)據(jù)，對所采集的數(shù)據(jù)信息進行存儲、分類、提取、統(tǒng)計等，為中心站提供報表、圖形等信息，同樣設(shè)置了預(yù)警系統(tǒng)，根據(jù)變形量閾值判定是否報警，為了邊坡處理提供了決策依據(jù)。

2 硬件設(shè)置要點

2.1 監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)

結(jié)合邊坡監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)原則和系統(tǒng)布設(shè)要求，將遠離采坑的測量控制點作為固定控制基點，在采坑周邊選擇視線好、固定性強的部位，邊坡控制點設(shè)置監(jiān)測點。前期設(shè)置中好根據(jù)監(jiān)測點實際信息采集情況，可以根據(jù)后續(xù)生產(chǎn)要求和安全標(biāo)準(zhǔn)增設(shè)監(jiān)測點[2]。

2.2 監(jiān)測點布

設(shè)按照巖石力學(xué)工程師建議和采礦生產(chǎn)實際要求合理布設(shè)監(jiān)測點，從而更精準(zhǔn)、更直接的反映出邊坡巖石移動規(guī)律。在采坑內(nèi)，監(jiān)測點密度控制在40*40m即可，如果存在特殊區(qū)域要增加監(jiān)測點設(shè)置密度，縮小為20*20m。為了更加便捷對檢測數(shù)據(jù)進行加工整理，更加直觀反映局部邊坡變化情況，要將采坑根據(jù)條件不同分為若干區(qū)域，并分區(qū)采集信息、處理信息、呈現(xiàn)信息。

3 邊坡加固技術(shù)

1）水害治理。邊坡水害主要來自于大氣降水及地下水，水的存在使巖土體的物理力學(xué)參數(shù)降低，導(dǎo)致邊坡的穩(wěn)定性降低，而對大氣降水及地下水的疏排，可有效提高邊坡的穩(wěn)定性，邊坡常用的排水措施主要包括地表水疏排和地下水疏干2種，地表水疏排是在邊坡坡面、坡頂修建排水溝，若有裂縫還應(yīng)對其深部進行充填、端口進行封閉;地下水疏干方法包括水平疏干孔、垂直疏干井及地下疏干巷等。2）增大抗滑力。增大抗滑力的方法主要有削坡減載法及減重壓腳法，削坡減載法是對滑體上部或坡面進行減載，以減小下滑力或降低坡面角;減重壓腳法是對滑體上部或坡面進行削坡，然后將削坡的巖土堆積于坡腳處，從而增大抗滑力而減小下滑力，該方法要保證坡腳有足夠的排土空間。3）增加巖體強度。增加巖體強度的方法主要有錨索/桿加固法、抗滑樁加固法、擋土墻法及注漿加固法，在應(yīng)用以上各種方法時需要針對邊坡形態(tài)的不同具體考慮，如錨索/桿加固法適用于有明確滑動面的硬巖，特別是深層滑坡;抗滑樁加固法適用于滑面單一，且滑體較為完好的淺/中厚層滑坡體中;擋土墻法適用于滑體松散的淺層滑坡;注漿加固法適用于巖體較為堅硬，且裂隙較為連通的邊坡[3]。

結(jié)束語：綜上所述，為了能夠全面提高露天礦采集的安全性，需要做好邊坡監(jiān)測工作，面對災(zāi)害可以快速做出反應(yīng)。借助信息技術(shù)、傳感器技術(shù)、GPS技術(shù)、計算機技術(shù)等，構(gòu)建邊坡自動化監(jiān)測平臺，合理運用監(jiān)測技術(shù)，通過輔助系統(tǒng)保持應(yīng)用系統(tǒng)的穩(wěn)定性，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)邊坡數(shù)據(jù)自動化采集的目標(biāo)。

參考文獻

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