礦山安全培訓：露天礦邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測方法
[日期：2023-08-11] 來源：云南技能考試網(wǎng) 作者：云南技能考試網(wǎng) 閱讀：503次
礦產(chǎn)資源是人類社會發(fā)展的重要資源，在國民經(jīng)濟建設中起著非常重要的作用。地下開采和露天開采是礦產(chǎn)資源開采的兩種形式，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國露天開采占礦山開采總量的87.1％，其中中小型露天礦山約占 94.9％。但由于礦山邊坡內(nèi)外界各種因素的影響，以及企業(yè)管理和安全生產(chǎn)投入等方面的問題，致使邊坡失穩(wěn)，經(jīng)常發(fā)生各類地質(zhì)災害，給人民的生命和財產(chǎn)安全帶來重大的隱患，嚴重制約區(qū)域經(jīng)濟和社會的可持續(xù)發(fā)展。為保證礦山的安全生產(chǎn)和管理，準確分析其穩(wěn)定性及變化趨勢，實現(xiàn)提前預警，國內(nèi)外學者采用不同的監(jiān)測方法和手段，從不同的角度對邊坡穩(wěn)定性進行監(jiān)測和分析，實現(xiàn)了從點到面、從坡體表面到坡體內(nèi)部、從人工測量到自動化和智能化監(jiān)測、從近距離監(jiān)測到遠程監(jiān)控等方向的轉(zhuǎn)變和發(fā)展。本文主要總結歸納當前監(jiān)測方法研究現(xiàn)狀。
傳統(tǒng)大地測量是一種對邊坡表面變形監(jiān)測點位置變化進行監(jiān)測的方法，其主要采用的儀器經(jīng)緯儀、水準儀和全站儀等。該方法通過對監(jiān)測進行定期監(jiān)測，計算出邊坡表面監(jiān)測點的水平和直位移，分析其穩(wěn)定性和變化趨勢。目前，該方的使用已相當成熟，并具有操作簡單、監(jiān)測精度高、成本低等優(yōu)點。但在監(jiān)測過程中由于需要布設大量的控制點和監(jiān)測點，而且受地形和外部環(huán)境、氣候等因素的影響，存在監(jiān)測效率低、周期長、工作量大、勞動強度高，以及難以實現(xiàn)連續(xù)、實時監(jiān)測等缺點，正逐漸被其他監(jiān)測方法所取代。測量機器人俗稱自動全站儀，通過內(nèi)置于全站儀中的步進馬達和 CCD 陣列傳感器對固定于邊坡表面監(jiān)測點上的棱鏡進行自動搜索、識別、照準和測量，以實現(xiàn)對邊坡監(jiān)測點角度、距離、高程及三維坐標等數(shù)據(jù)的采集，具有監(jiān)測效率高、測量精度高、自動化程度高和遠程無接觸監(jiān)測等優(yōu)點。自奧地利維也納技術大學的卡門教授 1983年首次將測量機器人用于監(jiān)測礦區(qū)地表移動以來，學者們相繼將測量機器人技術應用于露天礦邊坡監(jiān)測中。筆者所在課題組針對越堡露天礦滑坡的問題，設計和開發(fā)了一套基于 TM30的遠程變形監(jiān)測在線分析系統(tǒng)，對該礦山的安全生產(chǎn)和管理起到了指導作用。但該方法對點間通視有一定的要求，受外界環(huán)境（如霧雨天氣、礦區(qū)揚塵等） 的影響較大，測量邊長一般不超過 1km，且隨距離的增加，其精度逐漸降低，限制了其監(jiān)測范圍。全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)利用固定于邊坡表面監(jiān)測點的接收機連續(xù)接收空間衛(wèi)星信號，獲取地面監(jiān)測點的三維坐標，以實現(xiàn)對監(jiān)測點位變化趨勢的分析。與傳統(tǒng)測量相比，該方法不要求監(jiān)測點間相互通視，自動化程度高，具有操作簡單、遠程、全天候、實時位等優(yōu)點。目前，GNSS 技術廣泛應用于露天礦邊坡監(jiān)測中，其平差后的連續(xù)監(jiān)測精度可達毫米級。隨著我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)（BDS）的不斷完善和發(fā)展，其應用價值也逐漸凸顯，得到越來越多研究者的關注，但由于我國BDS仍處于發(fā)展階段，存在一定的不足，其單系統(tǒng)定位效果不如 GPS。為此，有些礦山中采用 BDS＋GPS 相結合的監(jiān)測方法，提高了定位精度和可靠性。但在連續(xù)監(jiān)測中，若其配備的太陽能電池板或蓄電池發(fā)生斷電， 將影響監(jiān)測精度。此外， 采用GNSS 監(jiān)測點分析，不易反映邊坡表面的全局信息，存在一定的片面性，而加密監(jiān)測點的布設，又將導致成本的增加。合成孔徑雷達 干 涉 測 量 （ InSAR） 技 術 是 近20 年來興起的一種新型對地觀測技術，以主動式微波遙感（SAR）和干涉測量技術為手段，依據(jù)獲得的不同時期同一地區(qū)的兩幅或多幅SAR 影像，對其進行干涉處理，計算出它們的相位差并形成干涉圖像，再進行相位解纏，提取邊坡表面任一點的位置信息和高程變化，以實現(xiàn)對邊坡整體變形趨勢的分析。該方法具有覆蓋范圍廣、全天候、遠距離、非接觸、低成本、高精度等優(yōu)點。時域反射技術由電脈沖信號發(fā)生器、傳輸線及信號接收器3 部分組成，是一種利用安裝在鉆孔中的同軸電纜局部變形而產(chǎn)生的反射信號，確定邊坡體內(nèi)部巖體發(fā)生狀態(tài)變化的位置，以實現(xiàn)對邊坡變化趨勢分析的方法，主要應用于邊坡變形發(fā)生之前。該方法具有檢測時間短、成本低、定位準、安全性高、觀測自動化、遠程控制等優(yōu)點。聲發(fā)射（微震）監(jiān)測技術是依據(jù)埋設在巖（土）體中的傳感器所接收到的聲發(fā)射信息，建立巖（土）體邊坡穩(wěn)定性與聲發(fā)射參數(shù)關系，確定巖（土）體的力學特性，并依據(jù)其破壞大小、集中程度和破裂密度，準確分析邊坡體內(nèi)部破裂區(qū)域及其變化趨勢，以評定邊坡的整體穩(wěn)定性。該方法不受外界氣候條件環(huán)境的影響，能自動、實時、連續(xù)地監(jiān)測巖（土）體內(nèi)部的動態(tài)變形，并實現(xiàn)對巖（土）體破壞失穩(wěn)的提前預警。
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