李 歡，張小龍

（甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第四地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，甘肅 酒泉 735000）

地下開礦活動必然會使礦區(qū)地面失去一定的穩(wěn)定性。應(yīng)用全站儀、水準(zhǔn)儀測定地面變形程度的傳統(tǒng)方法，處理地形比較復(fù)雜、地表上植物繁茂的礦區(qū)地形數(shù)據(jù)，處理速度較慢、成本過高。GPS技術(shù)憑借著低成本、高準(zhǔn)確性以及高效率等諸多優(yōu)勢，被有效應(yīng)用到地形非常復(fù)雜的礦區(qū)變形監(jiān)測工作當(dāng)中，并且獲得了準(zhǔn)確的監(jiān)測效果。

1 礦山變形監(jiān)測工作開展的價值說明

礦山生產(chǎn)過程中存在諸多風(fēng)險，如果缺少管控，很可能會出現(xiàn)礦山坍塌事故，導(dǎo)致相關(guān)生產(chǎn)人員的人身安全無法獲得保障；讓礦山企業(yè)蒙受巨大的經(jīng)濟(jì)損失。所以，做好礦山變形監(jiān)測工作非常必要，且具有以下幾方面的實踐價值。①礦山變形監(jiān)測能夠科學(xué)評價施工安全性，及時進(jìn)行變形預(yù)警，使相關(guān)工作者提前了解礦區(qū)崩塌、滑坡等狀況，制定出合理的防控對策，降低安全事故的發(fā)生幾率。②礦山變形監(jiān)測能夠有效規(guī)避礦山地形產(chǎn)生滑坡、蠕變等現(xiàn)象，從源頭上消除了安全隱患。③礦山變形監(jiān)測能夠使有關(guān)決策人員獲取到準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)，編制出科學(xué)的施工策略。④礦山變形監(jiān)測工作的實施，能夠增強(qiáng)礦區(qū)地形加固與維護(hù)的效果，增加安全性，而且?guī)椭髽I(yè)獲得了更多的經(jīng)濟(jì)收益[1]。

2 礦山變形監(jiān)測工作的任務(wù)與相關(guān)內(nèi)容概述

（1）變形監(jiān)測工作任務(wù)的說明。①進(jìn)行礦山惡性滑坡報警，使相關(guān)施工設(shè)備與人員的安全獲得有效保障；當(dāng)?shù)匦翁幱诜€(wěn)定的狀態(tài)時，可以解除警報，有利于生產(chǎn)工作的順利進(jìn)行。②形成具有一定參考價值且真實的地形監(jiān)測資料，以便準(zhǔn)確識別出礦山變形狀況，及時進(jìn)行防治處理。③借采集和整理礦山信息及時改進(jìn)開采策略。礦山變形監(jiān)測工作的宗旨在于監(jiān)測到產(chǎn)生滑坡的邊坡，深入了解其滑動規(guī)模，同時準(zhǔn)確預(yù)報滑坡。

（2）變形監(jiān)測工作的相關(guān)內(nèi)容。①合理選取礦山變形監(jiān)測的基準(zhǔn)點。此項工作關(guān)系到GPS監(jiān)測數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性，所以，應(yīng)避免被不同因素干擾。②科學(xué)設(shè)計GPS變形監(jiān)測網(wǎng)。合理運(yùn)用GPS技術(shù)，監(jiān)測礦區(qū)各個監(jiān)測對象，明確具體的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)、基點坐標(biāo)。③進(jìn)行GPS監(jiān)測坐標(biāo)轉(zhuǎn)換借助單頻GPS接收機(jī)設(shè)備采集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，借助單頻GPS接收機(jī)設(shè)備進(jìn)行連續(xù)觀測，而其他接收機(jī)設(shè)備可以被布置到不同的監(jiān)測點當(dāng)中[2]。

3 礦山變形監(jiān)測過程中GPS技術(shù)的運(yùn)用策略

（1）明確礦山變形監(jiān)測的基準(zhǔn)點。運(yùn)用GPS技術(shù)的過程中，應(yīng)該明確礦山變形監(jiān)測的基準(zhǔn)點，具體有下述幾個方面的要求：①選取基準(zhǔn)點時，應(yīng)該盡量規(guī)避山體、障礙物的干擾，有效提高觀測站測定數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性。②基準(zhǔn)點選取的區(qū)間不大，需要根據(jù)現(xiàn)階段礦山變形區(qū)域合理設(shè)置。有關(guān)工作者應(yīng)該事先深入勘察該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，科學(xué)判定此區(qū)域的地質(zhì)結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定、安全。③設(shè)置變形監(jiān)測基準(zhǔn)點時，應(yīng)該將底層較為穩(wěn)定的區(qū)域作為基準(zhǔn)點的首選位置。

（2）做好礦山變形監(jiān)測網(wǎng)的設(shè)計工作。在礦山變形監(jiān)測工作中，設(shè)計變形監(jiān)測網(wǎng)十分重要，直接關(guān)系到最后監(jiān)測結(jié)果的精準(zhǔn)性，應(yīng)滿足下述幾點要求：①設(shè)計變形監(jiān)測網(wǎng)時，設(shè)計工作者應(yīng)該綜合考慮變形監(jiān)測的目標(biāo)與企業(yè)的具體狀況，將各個等級的監(jiān)測網(wǎng)與基準(zhǔn)點坐標(biāo)當(dāng)作首選；②變形監(jiān)測點具體應(yīng)該和礦山的邊坡相垂直。

（3）注重變形監(jiān)測時的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換管理。GPS監(jiān)測系統(tǒng)一般運(yùn)用WGS-84坐標(biāo)系，將經(jīng)緯度與高程作為數(shù)據(jù)形式，無需轉(zhuǎn)換坐標(biāo)，對比各個時間段測定結(jié)果即可獲取到對應(yīng)的差值與位移量。對從前用普通測定方式得到的結(jié)果進(jìn)行分析與評價時，應(yīng)該把GPS測點當(dāng)成地質(zhì)測繪圖的管控點，把原有坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為礦區(qū)地方坐標(biāo)系，并且構(gòu)建二者的關(guān)系，評價變形狀況，完成礦山變形監(jiān)測的工作任務(wù)。

4 GPS技術(shù)在地形復(fù)雜礦山變形監(jiān)測中的具體應(yīng)用案例分析

4.1 礦區(qū)概況

此次研究以某某礦區(qū)為例，該礦區(qū)地處xx省xxx市地區(qū)，距礦銅廠礦區(qū)1.6km。

4.2 礦區(qū)GPS監(jiān)測網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

合理運(yùn)用GPS技術(shù)實施位移情況的監(jiān)測，通常包括下述兩項措施：其一為在對應(yīng)的監(jiān)測點上，科學(xué)構(gòu)建GPS監(jiān)測系統(tǒng)。其二為借助GPS接收機(jī)設(shè)備，定期監(jiān)測礦區(qū)地質(zhì)變化，科學(xué)分析經(jīng)過處理之后的數(shù)據(jù)。第一類措施達(dá)到了實時監(jiān)測的效果，發(fā)揮出自動化的優(yōu)勢，不過因為各個監(jiān)測點均安設(shè)了GPS接收機(jī)設(shè)備，提高了監(jiān)測系統(tǒng)的費(fèi)用。第二類措施的自動化水平較差，需要更多的勞動力，不過費(fèi)用較低，在監(jiān)測點很多的情況下，優(yōu)勢十分顯著。最終明確應(yīng)用第二類措施，節(jié)省費(fèi)用。此礦區(qū)的GPS監(jiān)測網(wǎng)設(shè)置了2個～3個基準(zhǔn)點和眾多的監(jiān)測點，構(gòu)建出一個變形監(jiān)測控制網(wǎng)，如圖1所示。

圖1 礦區(qū)變形GPS監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖

4.3 礦山變形平面位移的監(jiān)測網(wǎng)分析

在礦山安全監(jiān)測網(wǎng)設(shè)計過程中，需要根據(jù)普通測量儀器設(shè)備的應(yīng)用狀況考慮相應(yīng)的網(wǎng)型結(jié)構(gòu)。平面位移的監(jiān)測網(wǎng)一共有8個點，相應(yīng)的編號為I01～I(xiàn)08，由此構(gòu)成了三個大地四邊形，如圖2所示，明確了最后的設(shè)計策略。

圖2 礦區(qū)監(jiān)測網(wǎng)的設(shè)計圖

4.4 科學(xué)選取參數(shù)，完成對比和分析任務(wù)

（1）對比高度截止角。應(yīng)用相關(guān)軟件計算15°、20°、25°的高度截止角的監(jiān)測效果。對比 GPS 監(jiān)測網(wǎng)和常規(guī)邊角網(wǎng)的監(jiān)測數(shù)值，明確20°的高度截止角能夠獲得最佳監(jiān)測值。

（2）對比時段的長度。選定高度截止角為20°，將監(jiān)測的12h相關(guān)數(shù)據(jù)依次分解為3h、6h、12h。借助相關(guān)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)解算。由計算結(jié)果得知，3h的監(jiān)測能夠達(dá)到相關(guān)規(guī)定。

（3）起算點坐標(biāo)的精度分析。將基準(zhǔn)點I01的單點定位坐標(biāo)作為主要的起算點，并且借助相關(guān)軟件完成解算基線，對比地心坐標(biāo)結(jié)果可以獲知，起算點聯(lián)測地心坐標(biāo)能夠提高基線解算的準(zhǔn)確性。

（4）準(zhǔn)確估計對流層參數(shù)?？茖W(xué)選擇對流層參數(shù)、無對流層參數(shù)的估計方式，借助相關(guān)軟件完成解算基線的任務(wù)。從中不難獲知，相較于對流層參數(shù)估計結(jié)果，無對流層參數(shù)更佳。

5 結(jié)語

為了保證礦山作業(yè)的有序進(jìn)行，應(yīng)該強(qiáng)化變形監(jiān)測管理，科學(xué)運(yùn)用GPS技術(shù)完成對基準(zhǔn)點的選取、監(jiān)測網(wǎng)的合理設(shè)計等監(jiān)測任務(wù)，在提升礦山變形監(jiān)測工作效率的同時，提升監(jiān)測效果。