礦山邊坡自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究

皮廷亮，蘭舜涯

（云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司，云南 馬關(guān) 663701）

露天開采過(guò)程中，主要會(huì)對(duì)邊坡的穩(wěn)定性產(chǎn)生影響的因素主要有以下幾種就是：交通狀況、地殼運(yùn)動(dòng)狀況、降水量的多少、開采的爆破運(yùn)動(dòng)、外力作用下的巖體產(chǎn)生風(fēng)華作用、季節(jié)影響等會(huì)對(duì)開采的安全性產(chǎn)生影響。本文對(duì)銅曼露天采場(chǎng)邊坡安全監(jiān)測(cè)進(jìn)行分析，進(jìn)行礦山邊坡自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究。

1 銅曼露天采場(chǎng)邊坡安全監(jiān)測(cè)實(shí)例分析

（1）銅曼露天采場(chǎng)情況。云南華聯(lián)鋅銦股份有限公司銅曼采場(chǎng)位于東經(jīng)104°42′，北緯22°58′。馬關(guān)縣都龍鎮(zhèn)地處云南省東南部省級(jí)自然保護(hù)區(qū)老君山腳下，距縣城23公里，距州府文山100公里左右，距省城昆明400多公里，東鄰麻栗坡縣猛硐鄉(xiāng)，西、北面分別與金廠、夾寒箐、馬白、南撈等鎮(zhèn)交界，南與越南河江省箐門、黃樹皮兩縣接壤，國(guó)境線58.4公里[1]。

（2）安全檢測(cè)流程。銅曼采場(chǎng)邊坡變形監(jiān)測(cè)項(xiàng)目采用徠卡測(cè)量機(jī)器人TM30代替人工進(jìn)行，自動(dòng)搜索、跟蹤、識(shí)別和精確照準(zhǔn)目標(biāo)并獲取角度、距離、三維坐標(biāo)以及影像等信息。銅曼采場(chǎng)的主要地質(zhì)災(zāi)害是滑坡，目前滑坡段已經(jīng)形成，面積大約500＊800米，滑動(dòng)方向?yàn)橛蓶|向西，滑坡前緣推進(jìn)距離約30m，后緣最大沉降約15m，采場(chǎng)底部有地下水涌出。為了清理滑坡體，保證人員與車輛安全，做到實(shí)時(shí)監(jiān)控。

（3）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)的流程。對(duì)于邊坡進(jìn)行穩(wěn)定性檢測(cè)的系統(tǒng)主要使用設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè)，但是與此同時(shí)需要一定的人員提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)還有一定的宏觀性的調(diào)查來(lái)提供幫助，在檢測(cè)的時(shí)候要注意就是設(shè)備和人員之間的這種結(jié)合共同進(jìn)行監(jiān)測(cè)提高監(jiān)測(cè)的全面性。

因此為了保證銅曼露天采場(chǎng)開采工作進(jìn)行的安全性因此一定要及時(shí)的進(jìn)行對(duì)于邊坡穩(wěn)定性的監(jiān)測(cè)，運(yùn)用監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)察的主要的監(jiān)測(cè)的對(duì)象就是開挖的結(jié)構(gòu)面，在對(duì)開挖結(jié)構(gòu)面進(jìn)行監(jiān)測(cè)是就需要一定人工的支持主要是對(duì)于結(jié)構(gòu)面的數(shù)據(jù)的收集還有整理以及對(duì)于結(jié)構(gòu)面進(jìn)行定時(shí)的檢查，對(duì)于邊坡在內(nèi)部作用力和外部共同的壓迫之下產(chǎn)生的變形的情況，將這些數(shù)據(jù)反饋給系統(tǒng)進(jìn)行分析，由系統(tǒng)對(duì)最終的穩(wěn)定性進(jìn)行一定的判定。

其實(shí)對(duì)于邊坡外部的變形的狀況進(jìn)行檢測(cè)的話其實(shí)可以借助變形觀測(cè)樁來(lái)進(jìn)行，尤其是在礦產(chǎn)的開采過(guò)程中起對(duì)于邊坡的檢測(cè)要更加的完整更加的詳細(xì)，其實(shí)可以將變形觀測(cè)結(jié)合了永久觀測(cè)兩種方法相結(jié)合，主要進(jìn)行檢測(cè)的就是對(duì)于邊坡的平面的變化的狀況還有對(duì)于邊坡的高程的檢測(cè)。

在對(duì)于邊坡進(jìn)行監(jiān)測(cè)之后還就需要對(duì)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理還有分析并最終得出的結(jié)果進(jìn)行講述，對(duì)于邊坡變形的分析對(duì)于整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)講是非常重要的，這對(duì)于系統(tǒng)及時(shí)作出預(yù)警是非常重要的，因此數(shù)據(jù)的收集整理還有分析在整個(gè)的檢測(cè)的過(guò)程中都是非常重要的，并且對(duì)于后續(xù)開采工作的進(jìn)行都有一定的指導(dǎo)的作用[2]。

（4）自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)的分析。本系統(tǒng)監(jiān)測(cè)優(yōu)勢(shì)：①其實(shí)在邊坡的穩(wěn)定性的檢測(cè)中對(duì)于各個(gè)檢測(cè)點(diǎn)事沒有影響的要求的，站點(diǎn)的選擇非常具有靈活性，因此是具有非常多的便利性的。②對(duì)于檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的誤差是不會(huì)發(fā)生累積的并且平均的檢測(cè)的精準(zhǔn)度都是比較高的，精準(zhǔn)程度分布的非常的均勻。③整個(gè)系統(tǒng)操作的難度是比較小的，雖然需要人工進(jìn)行監(jiān)測(cè)但是從整體上來(lái)講的話所耗費(fèi)的人力物力是比較少的，測(cè)角的精度一般都早零點(diǎn)五度或者是一度測(cè)距精度（1±1ppm×D）mm。⑤響應(yīng)快速，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)基線（3km左右）快速測(cè)量，其初始觀測(cè)時(shí)間僅需數(shù)分鐘。 ⑥可全天候作業(yè)，在大風(fēng)、大雨、低溫等極度惡劣氣候條件下也能夠進(jìn)行正常的檢測(cè)的活動(dòng)，受環(huán)境影響作用是比較小的。真正實(shí)現(xiàn)連續(xù)實(shí)時(shí)觀測(cè)。 ⑦邊坡檢測(cè)系統(tǒng)是沒有量程的限制的，直接可以提供準(zhǔn)確的立體坐標(biāo)還有相關(guān)發(fā)生變化的量無(wú)論是相對(duì)還是絕對(duì)的量都可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這就是本系統(tǒng)相對(duì)于其他的而檢測(cè)方式來(lái)講比如說(shuō)是傳感器監(jiān)測(cè)、聲吶類的檢測(cè)等都是有非常大的優(yōu)勢(shì)。⑧監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊的方式都是非常靈活的并且系統(tǒng)本身的自動(dòng)化程度還是比較高的在很多方面都具非常大的便利性尤其是在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)的傳輸、監(jiān)測(cè)、控制都是非常便利的，這主要得益于通訊的方式的多樣性和靈活性。⑨系統(tǒng)監(jiān)測(cè)發(fā)生預(yù)警的方式有多樣性的特點(diǎn)，并且在這種高自動(dòng)化之下系統(tǒng)會(huì)根據(jù)預(yù)警的等級(jí)或者是危險(xiǎn)的級(jí)別進(jìn)行不同方式的預(yù)警一般方式有短信、郵件、發(fā)出聲音等方式進(jìn)行，因此具有非常大的靈活性。⑩本系統(tǒng)既適用于施工期臨時(shí)監(jiān)測(cè)，也適合運(yùn)行期永久監(jiān)測(cè)。

本系統(tǒng)實(shí)施效果：①實(shí)現(xiàn)對(duì)銅曼露天采場(chǎng)邊坡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)能提供30S或1小時(shí)、12小時(shí)、24小時(shí)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及相應(yīng)分析報(bào)告。②采場(chǎng)邊坡自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能自動(dòng)分析邊坡變形情況，包括數(shù)據(jù)自動(dòng)采集、變形自動(dòng)分析、自動(dòng)預(yù)報(bào)預(yù)警。

（5）地面三維激光掃描技術(shù) 。就目前我們所采用的的一些設(shè)備的監(jiān)測(cè)的效率相對(duì)來(lái)講還是比較低的，就比如說(shuō)全站儀這種設(shè)備就一般都是單點(diǎn)測(cè)量的方式，但是與這些設(shè)備不同的是地面三維激光掃描系統(tǒng)測(cè)量的方式是具有非常大的先進(jìn)性的，采用“面式”的方式進(jìn)行測(cè)量，速度十分的快。這套系統(tǒng)主要的組成的設(shè)備有這幾種：激光掃描儀進(jìn)行掃描工作、對(duì)掃描進(jìn)行控制的平臺(tái)、可以旋轉(zhuǎn)的平臺(tái)、進(jìn)行圖像采集的外置數(shù)碼相機(jī)以及最終對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的平臺(tái)等不同功能的平臺(tái)所共同構(gòu)成。這個(gè)系統(tǒng)對(duì)于比較大型的、比較復(fù)雜的、大型的、不符合既定的標(biāo)準(zhǔn)的一些邊坡進(jìn)行測(cè)量，得到的數(shù)據(jù)都是比較精確的。

（6）系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)的流程。流程主要有三個(gè)一個(gè)就是在測(cè)量的前期進(jìn)行一定的設(shè)計(jì)還有規(guī)劃，之后就要進(jìn)行實(shí)際的測(cè)量還有掃描工作、最后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理還有分析得出結(jié)論和判定。即使是前期的繪畫的工作也是需要在野外進(jìn)行的實(shí)施的現(xiàn)場(chǎng)的一些規(guī)劃；但是掃描就要保證全面性保證沒有遺落的現(xiàn)象出現(xiàn)。

2 結(jié)語(yǔ)

在露天礦邊坡地表位移監(jiān)測(cè)中，采用了GNSS、三維激光掃描、機(jī)器人測(cè)量等先進(jìn)技術(shù)。GNSS方法具有較高的精度。測(cè)量可能不需要共同的視覺，可以高度集成的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)。整個(gè)的系統(tǒng)測(cè)量的范圍是比較大的，并且測(cè)量的速度非常的快，在最終的結(jié)果的呈現(xiàn)上是比較的立體直觀的，觀察起來(lái)比較的直觀對(duì)于一些變量也會(huì)比較容易觀察到，不需要安排人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行觀察，受到人為因素的影響是比較小的。尤其是開放式無(wú)線遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)方法這種程度比較高的自動(dòng)化，是邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)的發(fā)展方向。