GPS技術(shù)在礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用研究

王孟英，何曉玲，孫強(qiáng)

（攀鋼礦業(yè)有限公司白馬鐵礦，四川 攀枝花 617200）

近年來(lái)，GPS技術(shù)、GIS技術(shù)以及RS技術(shù)等的出現(xiàn)給工程建設(shè)事業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)。對(duì)于礦山生產(chǎn)而言，由于其作業(yè)環(huán)境相對(duì)特殊，所以存在較多的安全隱患，包括坍塌、邊坡變形等，為了盡可能的降低事故所造成的損失，需要對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，而GPS技術(shù)憑借自身獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，可以應(yīng)用到礦山監(jiān)測(cè)工作中，從而確保礦山工程建設(shè)的正常有序進(jìn)行。

1 礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)的重要性分析

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各行各業(yè)對(duì)于礦產(chǎn)資源的需求不斷擴(kuò)大，這就給礦山生產(chǎn)和建設(shè)提出了更高的要求。然而對(duì)于礦山生產(chǎn)而言，其日常運(yùn)營(yíng)面臨著諸多的風(fēng)險(xiǎn)，其中邊坡變形最為嚴(yán)重，一旦控制不到位，就可能造成礦山坍塌事故，不僅給企業(yè)造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也對(duì)生產(chǎn)工作人員的生命安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，因此科學(xué)合理的礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)就顯得十分關(guān)鍵，其作用主要體現(xiàn)在以下幾各方面：第一，礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)可以對(duì)施工建設(shè)過(guò)程進(jìn)行全方位的評(píng)價(jià)，特別是對(duì)其穩(wěn)定性和可靠性，并且可以作出很好的變形預(yù)警，讓工作人員可以第一時(shí)間掌握礦區(qū)崩塌和滑坡的特征信息，以便可以盡早制定防范措施，將事故造成的損失降至最低；第二，變形監(jiān)測(cè)工作的有效進(jìn)行，可以很好的防止滑坡和蠕變情況的發(fā)生，在出現(xiàn)問(wèn)題的早期就可以發(fā)現(xiàn)，這樣就可以將事故扼殺在萌芽階段；第三，變形監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施還可以為決策部門(mén)的后續(xù)工作提供數(shù)據(jù)指導(dǎo)，以便于制定相關(guān)的施工作業(yè)方案；第四，變形監(jiān)測(cè)工作還可以為礦區(qū)加固和維護(hù)處理提供幫助，以確保工作人員可以在安全的環(huán)境下開(kāi)展作業(yè)，同時(shí)也提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2 礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)的主要任務(wù)研究

通常情況下，礦山施工作業(yè)要想正常有序進(jìn)行，就必須要實(shí)施邊坡變形監(jiān)測(cè)工作，其主要任務(wù)體現(xiàn)如下：第一，礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)可以提供有效的觀測(cè)預(yù)警數(shù)據(jù)，讓工作人員可以及時(shí)掌握礦區(qū)的地質(zhì)情況，以便于及時(shí)作出應(yīng)對(duì)，確保生產(chǎn)環(huán)境下工作人員的生命安全和設(shè)備性能不受影響；第二，工作人員可以通過(guò)變形監(jiān)測(cè)相關(guān)數(shù)據(jù)的分析，判斷出不穩(wěn)定邊坡的位置，并且對(duì)其進(jìn)行加固和維護(hù)，將坍塌事故發(fā)生的概率降至最低水平；第三，礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)的任務(wù)還體現(xiàn)在日常生產(chǎn)和計(jì)劃中，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，可以幫助設(shè)計(jì)人員更好的開(kāi)展方案的設(shè)計(jì)規(guī)劃，制定安全高效的作業(yè)方案，同時(shí)也可以幫助他們隨時(shí)進(jìn)行方案的整改。

3 GPS技術(shù)在礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)的全站儀等測(cè)繪技術(shù)在礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)中應(yīng)用效果較差，無(wú)法達(dá)到預(yù)期的監(jiān)測(cè)目的。而GPS技術(shù)在變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，第一，觀測(cè)站之間不需要具備通視。傳統(tǒng)的測(cè)繪技術(shù)在進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)時(shí)，各個(gè)站點(diǎn)之間需要保持同時(shí)通視，這樣不僅降低了監(jiān)測(cè)效率，而且會(huì)消耗大量的人力。而GPS技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)就是不需要確保站點(diǎn)之間的通視性，也可以達(dá)到很好的監(jiān)測(cè)效果；第二，提供三維位置數(shù)據(jù)信息。在以往的全站儀人工監(jiān)測(cè)中，對(duì)于目標(biāo)平面位移和垂直位移的數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，需要分別開(kāi)展，這顯然降低了測(cè)繪效率，使得周期變長(zhǎng)，增加了成本投入，同時(shí)測(cè)繪結(jié)果準(zhǔn)確性也很難得到保障。而GPS技術(shù)的應(yīng)用可以提供監(jiān)測(cè)點(diǎn)的三維數(shù)據(jù)信息，最終確保監(jiān)測(cè)質(zhì)量的有效提升；第三，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。GPS技術(shù)在礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用還不會(huì)受到天氣和季節(jié)的影響，同時(shí)它可以在全天24h對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，有效確保問(wèn)題發(fā)生的第一時(shí)間進(jìn)行防護(hù)；第四，操作便利。GPS技術(shù)在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中并沒(méi)有過(guò)于復(fù)雜的操作環(huán)節(jié)，其操作便利的優(yōu)勢(shì)成為其應(yīng)用推廣的最關(guān)鍵點(diǎn)，所以被廣泛應(yīng)用到礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)工作中。

4 GPS技術(shù)在礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用要點(diǎn)

4.1 邊坡變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的確定

對(duì)于GPS技術(shù)的應(yīng)用而言，要想確保其發(fā)揮實(shí)質(zhì)性的作用，首先就必須要確定好基準(zhǔn)點(diǎn)的位置，這對(duì)于后續(xù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和可靠性影響較大。因此，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)工作中，需要做到以下幾點(diǎn)：第一，基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇需要盡可能的避開(kāi)周圍山體和干擾物的影響，使得觀測(cè)站所得到的數(shù)據(jù)具有準(zhǔn)確性的特征；第二，由于基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇范圍相對(duì)較小，主要根據(jù)當(dāng)前邊坡變形區(qū)域進(jìn)行布設(shè)，所以需要工作人員提前進(jìn)行地質(zhì)方面的勘測(cè)，判斷該區(qū)域地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與否，以便于及時(shí)作出調(diào)整；第三，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)除了要考慮當(dāng)前邊坡變形區(qū)域外，還需要考慮后續(xù)可能出現(xiàn)的邊坡不穩(wěn)定區(qū)域，所以基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇需要盡可能在底層穩(wěn)定區(qū)域，避免后續(xù)的更換和轉(zhuǎn)移。

4.2 設(shè)計(jì)變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)

如果說(shuō)基準(zhǔn)點(diǎn)的布設(shè)是邊坡變形監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)，那么變形監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)就是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其對(duì)于監(jiān)測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性影響更大，所以需要給予足夠的重視，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：第一，在實(shí)際的監(jiān)測(cè)網(wǎng)設(shè)計(jì)中，相關(guān)人員需要結(jié)合變形監(jiān)測(cè)主要目的和企業(yè)實(shí)際情況，選擇不同等級(jí)的監(jiān)測(cè)網(wǎng)和基準(zhǔn)點(diǎn)的坐標(biāo)，確保其符合要求和規(guī)范；第二，監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)計(jì)是監(jiān)測(cè)網(wǎng)建立的重要內(nèi)容，根據(jù)礦山的實(shí)際情況選擇原有監(jiān)測(cè)基點(diǎn)，四等三角點(diǎn)及礦山重要部位新測(cè)點(diǎn)可以作為GPS系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)點(diǎn)；第三，需要注意的是，變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置選擇大都是與礦山邊坡相垂直，并且隨著監(jiān)測(cè)網(wǎng)等級(jí)的提升，其測(cè)量精準(zhǔn)度也會(huì)不斷提高。

4.3 監(jiān)測(cè)工作中的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換工作

通常情況下，野外作業(yè)數(shù)據(jù)采集使用雙頻或單頻GPS接收機(jī)，在監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)上固定安置接收機(jī)，以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)觀測(cè)，其它接收機(jī)依次布設(shè)于各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。對(duì)重要監(jiān)測(cè)點(diǎn)觀測(cè)的時(shí)段為2h，且要求2個(gè)或2個(gè)以上的觀測(cè)時(shí)段，一般監(jiān)測(cè)點(diǎn)為1個(gè)觀測(cè)時(shí)段，時(shí)段長(zhǎng)為1h。GPS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)通常采用WGS-84坐標(biāo)系，最常采用的數(shù)據(jù)形式為經(jīng)度、緯度和高程。對(duì)于礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)工作而言，其可以不進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，即通過(guò)比較不同時(shí)間觀測(cè)結(jié)果，便可直接求出相應(yīng)的差值和位移量。但是需要注意一點(diǎn)，在分析和評(píng)價(jià)以前通過(guò)常規(guī)測(cè)量手段獲得的結(jié)果，或要將GPS測(cè)點(diǎn)作為工程地質(zhì)測(cè)繪圖的控制點(diǎn)時(shí)，則需要進(jìn)行坐標(biāo)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換，具體方法是將GPS系統(tǒng)采用的WGS-84坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成礦區(qū)采用的地方坐標(biāo)系，以建立兩者之間的聯(lián)系，便可分析和評(píng)價(jià)歷年的累計(jì)變形及其發(fā)展變化趨勢(shì),最終達(dá)到礦山邊坡變形監(jiān)測(cè)的主要實(shí)質(zhì)性目的。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于礦山施工和作業(yè)而言，要想其順利開(kāi)展，就需要實(shí)施變形監(jiān)測(cè)工作，具體是應(yīng)用GPS技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，包括基準(zhǔn)點(diǎn)的選擇、監(jiān)測(cè)網(wǎng)的設(shè)計(jì)以及坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)，只有確保各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，才能達(dá)到邊坡變形監(jiān)測(cè)的實(shí)質(zhì)性目的，最終確保礦山事業(yè)的順利發(fā)展。