淺析gps在露天礦邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

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1、淺析GPS在露天礦邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用　　【摘要】根據(jù)GPS系統(tǒng)定位的精度高，不受晝夜、氣候等影響的特點(diǎn)，結(jié)合我國的露天鋁礦邊坡的實(shí)際情況，重點(diǎn)介紹了GPS露天礦邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基本情況，并且對(duì)GPS在露天礦邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行探討。本文通過對(duì)某露天鋁礦邊坡的現(xiàn)場(chǎng)考察和理論分析，提出了利用GPS-RTK技術(shù)對(duì)該露天礦邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，做到準(zhǔn)確、高效和及時(shí)的預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生的目的，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工作方向逐漸向現(xiàn)代化管理的全面轉(zhuǎn)化?！　　娟P(guān)鍵詞】GPS；露天礦；邊坡；變形監(jiān)測(cè)　　1.前言　　露天礦山廢石

2、堆邊坡管理在安全生產(chǎn)管理工作中占據(jù)非常重要的位置，其一旦出現(xiàn)任何的滑坡或者其他類型的地質(zhì)災(zāi)害就會(huì)給礦山工程的生產(chǎn)和建設(shè)還有給社會(huì)帶來十分嚴(yán)重的影響，甚至?xí){到人們的安全和造成巨大的損失[1]。本文通過對(duì)某露天鋁礦邊坡的現(xiàn)場(chǎng)考察和理論分析，提出了利用GPS-RTK技術(shù)對(duì)該露天礦邊坡進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，做到準(zhǔn)確、高效和及時(shí)的預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生的目的，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)工作方向逐漸向現(xiàn)代化管理的根本性轉(zhuǎn)化?！　?、GPS露天鋁礦邊坡監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的組成　　2.1系統(tǒng)配置　　全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)主要是由用戶段、控制段和空間段三個(gè)

3、部分組合而成?？臻g段主要有24個(gè)衛(wèi)星在不同的6個(gè)軌道上運(yùn)行。而GPS的工作衛(wèi)星的地面監(jiān)控系統(tǒng)主要包括了五個(gè)監(jiān)測(cè)站、三個(gè)注入站和一個(gè)主控站?？刂频牟糠衷O(shè)置在美國的科羅拉多軸斯普林斯市，主要是由美國的空軍進(jìn)行管理?？刂普局饕潜O(jiān)控衛(wèi)星的運(yùn)行，經(jīng)過處理無線電信號(hào)有效的保證所要求的精度[2]。而用戶系統(tǒng)的硬件主要包括了流動(dòng)站GPS接收機(jī)和基站GPS接收機(jī)，系統(tǒng)軟件則主要包括了分析軟件、自主開發(fā)的邊坡穩(wěn)定監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)處理軟件和GPS-RTK系統(tǒng)本身攜帶的衛(wèi)星信號(hào)接收，主要見圖1?！　?.2建立動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)

4、系統(tǒng)　　2.2.1GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)和監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定　　觀測(cè)基點(diǎn)一定要進(jìn)行定期的檢查，確定它可能出現(xiàn)的位移，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的未知量一定要能夠代表礦山巖體邊坡的位移量。在選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)的點(diǎn)位過程中，必須要考慮到監(jiān)測(cè)人員的安全和測(cè)量的方便。按照規(guī)范規(guī)定要求，測(cè)量的精度必須要符合以下的相關(guān)規(guī)定：對(duì)巖質(zhì)邊坡的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置測(cè)量時(shí)誤差，水平的方向一般為±4mm；它的垂直方向必須是±2mm；對(duì)軟質(zhì)邊坡水平方向的誤差是±6mm，而垂直的方向誤差應(yīng)該為±3mm；對(duì)于風(fēng)化邊坡巖，水平方向的誤差為±10mm，垂直的誤差則為±5mm。對(duì)于風(fēng)

5、化巖、軟巖和硬巖的邊坡，監(jiān)測(cè)點(diǎn)的垂直或者是水平位移分別大于14mm、20mm和30mm時(shí)，可以確認(rèn)為滑坡期開始，所以要進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)；觀測(cè)的周期應(yīng)該要通過邊坡的變形活躍程度和分級(jí)等方面而綜合確定[3]。它的試驗(yàn)地點(diǎn)可以選擇在某一個(gè)露天鋁礦上。這個(gè)礦主要是采用堅(jiān)井和露天結(jié)合的開采方式，露天礦結(jié)束了開采，屬于深凹帶狀露天開采礦山，礦坑沿著走向?qū)挒?00m，長為2km，開采的深度大約是257-77m，開采的梯段高是10m，并且每五個(gè)梯段就會(huì)留下一個(gè)永久的臺(tái)階。根據(jù)邊坡的環(huán)境要求和地質(zhì)條件，可以把這個(gè)邊坡分

6、成3級(jí)。　　I級(jí)邊坡：主要位于采場(chǎng)東、南邊幫的盡頭。邊坡的巖體主要是不同類型的變質(zhì)巖所組成的，斷裂構(gòu)造較為發(fā)育，有3條斷層一般是順坡斷層，常常會(huì)發(fā)生小型的滑塌現(xiàn)象，不利于邊坡的穩(wěn)定性[4]。另外，邊坡有地下貫通的通風(fēng)井和充填井，該部位一旦出現(xiàn)塌方就會(huì)直接危及到地下礦山的正常安全和生產(chǎn)，所以應(yīng)該重點(diǎn)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)這個(gè)部位，進(jìn)行一級(jí)維護(hù)?！　I級(jí)邊坡：主要位于采場(chǎng)南偏西的部位，為采場(chǎng)垂直高度最大的邊坡，邊坡的總垂高超過180m，由于邊坡巖體的性能相對(duì)來說比較穩(wěn)定，因此，邊坡下設(shè)定了露天礦坑排水泵房和變電站等

7、?！　II級(jí)邊坡：位于采場(chǎng)的北東端幫，為采場(chǎng)轉(zhuǎn)折端，以半圓形的形狀呈現(xiàn)，垂直的高度很小，保安臺(tái)階平臺(tái)很寬，邊坡有著良好的總體穩(wěn)定性。而另外一個(gè)區(qū)則位于采場(chǎng)的北西邊幫，巖體的結(jié)構(gòu)主要是以塊狀結(jié)構(gòu)為主，破壞模式主要受到結(jié)構(gòu)組合的控制。因?yàn)榭紤]到這兩個(gè)區(qū)段的邊坡沒有重要的設(shè)施。穩(wěn)定性也是比較好一點(diǎn)，將它設(shè)定為III級(jí)的監(jiān)控邊坡。相對(duì)于監(jiān)測(cè)網(wǎng)的布置形式：主要可以分成基線交點(diǎn)網(wǎng)、射線網(wǎng)、十字交易網(wǎng)、任意方格網(wǎng)和正方格網(wǎng)等五種。采用哪一種監(jiān)測(cè)網(wǎng)必須要通過觀測(cè)區(qū)的地形條件才能確定?！　?.2.2布設(shè)露天礦邊坡G

8、PS基線向網(wǎng)量　　通過分析該露天礦邊坡的現(xiàn)狀得知，擬定布設(shè)14個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)和2個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，總共就是16個(gè)點(diǎn)。每一個(gè)點(diǎn)都設(shè)站兩次；同時(shí)觀測(cè)4臺(tái)接收機(jī)，那樣就可以滿足精度的最少的觀測(cè)時(shí)段數(shù)是8；總的基線數(shù)是48；必要的基線數(shù)是15，獨(dú)立的基線數(shù)是24.　　2.3動(dòng)態(tài)的監(jiān)測(cè)過程　　因?yàn)殪o態(tài)的觀測(cè)精度較高，一般GPS形變監(jiān)測(cè)都是采用雙頻靜態(tài)的定位方式。同時(shí)接收機(jī)進(jìn)行同步的觀測(cè)，并且最少要有一臺(tái)應(yīng)架設(shè)置在基準(zhǔn)站上，另外3臺(tái)則在待測(cè)點(diǎn)或者是另外一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行流動(dòng)觀測(cè)，最后求出流動(dòng)站相對(duì)