gps技术在露天矿边坡位移监测中的应用

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1、GPS技术在露天矿边坡位移监测中的应用凌成①王徳佳②邢徳龙①包曙光①（1、中煤国际工程集团沈阳设计研究院，辽宁沈阳1100152、东北煤田地质局物探测量队，辽宁沈阳110101）摘要：在分析露天矿边坡特点的基础上，介绍了露天矿边坡变形监测的重要性，以及GPS技术在变形监测的任务、内容、观测方法与手段，并结合霍林河露天矿边坡实例探讨了GPS技术在边坡治理方面的具体措施。关键词：露天矿边坡监测GPS-RTK技术监测过程1、引言高陡边坡的稳定性一直是露天矿开采中倍受关注的重要安全问题之一。露天矿高陡边坡在发生跨塌破坏前，会有一个缓慢的位移过程发生。因此，通过对高陡边坡微小位移的监测可以

2、实现对其发生灾难性跨塌的预测。随着以GPS为代表的空间定位技术的兴起与逐步完善，使得采用GPS由原来的周期性观测向高精度，实时，连续，口动监测成为可能。本文着重介绍了适用于露天矿边坡位移监测的高精度的GPS技术-RTK技术，阐明了基于GPS-RTK的露天矿边坡位移自动监测系统、边坡安全预警准则及监测实施的应用。2、矿区简介及边坡治理的重要性霍林河矿区位于内蒙古自治区东部科尔沁草原，煤m面积540平方公里，探明储量129亿吨优质褐煤，而且覆盖层浅，地质结构简单，便于露天开采。崔林河露天矿对缓解我国东北地区能源紧张局面发挥了重要作用。随着我国近年来经济快速的发展，对能源的需求量也急剧

3、加大，各大露天矿也都在加大生产规模，以满足国民建设的需要。边坡及排土场的治理对整个露天矿来说，是其保证生产的重要一环，治理的好坏直接影响到露天矿生产和人员设备的安全，所以说意义重大。3、采场概况与监测点布设方案及优化3.1、采场概况本次监测的是露天矿北矿一采、二采两个采场。面积4平方公里，采坑呈南北向分布，西侧为掘进场，东侧为排土场，受地形限制，东侧排土场紧邻采坑，从排土场顶至采坑底落差很大，部分地段已有较明显的滑坡迹像。3.2、监测点图上设计本次监测釆用地表监测和地下监测两种形式进行。地表监测主要是监测整个排土场及边坡表层的滑动情况，地下监测孔主要是通过测斜仪来监测滑坡体内部变

4、形趋势，做到地表与地下监测相结合的方法。根据露天矿所提供的矿区平面图，布设了50个地表监测点和16个地下监测孔监测整个滑坡体。这里主要介绍地表监测点的布设及监测情况。排土场位于采坑东侧，和采坑边坡连为一体。本次监测共布设50个点，分16条监测线垂直于排土场及边坡的方向，监测整个采区。一采和二采各布设8条监测线各有25个点。3.3、静态GPS布网3.3.1、静态GPS精度分析各等级GPS网相邻点间弦长精度计算公式及各等级GPS网的主要技术要求：8二Va2+（bd）2式中6一标准差（基线向量的弦长中误差mm）a一固定误差（mm）b—比例误差系数（1*10°）d—相邻点间的距离（km）

5、表1GPS网的主要技术要求等级平均距离(km)a(mm)b(1*10%)最弱边相对中误差二等9W10W21/120000三等5W10W51/80000四等2W10W101/45000一级1W10W101/20000二级<1W15W201/10000本次监测所采用的美国产阿什泰克GPS接收机，静态观测精度为：水平:5mm4-0.5ppm,垂直:10inm+0.5ppmo所布各监测点平均距离小于lkm,所以布设成二级GPS网，满足监测精度要求。3.3.2、GPS静态观测图上布网本次监测共用四台套GPS接收机，采用边连的方法布设成大地四边形的网形以增加同步观测时段。针对位移监测的特点，

6、布网时充分考虑位于同一条监测线上各点之间的相对精度要求，同一条监线上及相邻监测线上位于平一坡层上的监测点必保有同一观测时段，确保精度以满足监测的技术要求。以二采为例布网情况见下图：二采监测点分布及布网情况3.3.3、监测网优化图上布网完毕，我们采用RTK技术，把设计各监测点放样到了实际位置。根据现场实际情况，考虑到监测点及GPS选点的具体要求，对网形进行了优化。主要体现在如下方面。(1)、所布设监测线尽量垂直于边坡方向,最大可能地体现边坡位移量的变化。(2)、所布监测点尽量位于边坡的坡顶及坡底，相对应布设。(3)、所布监测点要尽量位于交通较好，又不易被破坏的区域。便于点位的保存和

7、后续监测工作的顺利进行。(4)、所布监测点要便于仪器操作，视场内障碍物的高度角不宜超15°,远离大功率无线电发射源及高压线和微波无线电信号传送通道等。4、外业监测4.1、监测点的埋设本次所埋设的监测点均是在现场浇筑。埋深2米，超过本地的冻土层，桩径0.3米,挖坑后满坑浇筑C20混凝土，确保桩体和所监测的土体接触严密，避免混凝土桩本身的变动误认为监测体本身的滑动。混凝土内放置钢筋笼以保证混凝土的抗剪性。测量标志采用*25mm的钢筋，顶端刻有十字标志。桩顶端安有强制对中盘，以便日后的