礦山安全培訓(xùn):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:537次
礦產(chǎn)資源是人類社會(huì)發(fā)展的重要資源,在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(jì),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(zāi)害,給人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全帶來重大的隱患,嚴(yán)重制約區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。為保證礦山的安全生產(chǎn)和管理,準(zhǔn)確分析其穩(wěn)定性及變化趨勢,實(shí)現(xiàn)提前預(yù)警,國內(nèi)外學(xué)者采用不同的監(jiān)測方法和手段,從不同的角度對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行監(jiān)測和分析,實(shí)現(xiàn)了從點(diǎn)到面、從坡體表面到坡體內(nèi)部、從人工測量到自動(dòng)化和智能化監(jiān)測、從近距離監(jiān)測到遠(yuǎn)程監(jiān)控等方向的轉(zhuǎn)變和發(fā)展。本文主要總結(jié)歸納當(dāng)前監(jiān)測方法研究現(xiàn)狀。
傳統(tǒng)大地測量是一種對(duì)邊坡表面變形監(jiān)測點(diǎn)位置變化進(jìn)行監(jiān)測的方法,其主要采用的儀器經(jīng)緯儀、水準(zhǔn)儀和全站儀等。該方法通過對(duì)監(jiān)測進(jìn)行定期監(jiān)測,計(jì)算出邊坡表面監(jiān)測點(diǎn)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(dāng)成熟,并具有操作簡單、監(jiān)測精度高、成本低等優(yōu)點(diǎn)。但在監(jiān)測過程中由于需要布設(shè)大量的控制點(diǎn)和監(jiān)測點(diǎn),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(dòng)強(qiáng)度高,以及難以實(shí)現(xiàn)連續(xù)、實(shí)時(shí)監(jiān)測等缺點(diǎn),正逐漸被其他監(jiān)測方法所取代。測量機(jī)器人俗稱自動(dòng)全站儀,通過內(nèi)置于全站儀中的步進(jìn)馬達(dá)和 CCD 陣列傳感器對(duì)固定于邊坡表面監(jiān)測點(diǎn)上的棱鏡進(jìn)行自動(dòng)搜索、識(shí)別、照準(zhǔn)和測量,以實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡監(jiān)測點(diǎn)角度、距離、高程及三維坐標(biāo)等數(shù)據(jù)的采集,具有監(jiān)測效率高、測量精度高、自動(dòng)化程度高和遠(yuǎn)程無接觸監(jiān)測等優(yōu)點(diǎn)。自奧地利維也納技術(shù)大學(xué)的卡門教授 1983年首次將測量機(jī)器人用于監(jiān)測礦區(qū)地表移動(dòng)以來,學(xué)者們相繼將測量機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于露天礦邊坡監(jiān)測中。筆者所在課題組針對(duì)越堡露天礦滑坡的問題,設(shè)計(jì)和開發(fā)了一套基于 TM30的遠(yuǎn)程變形監(jiān)測在線分析系統(tǒng),對(duì)該礦山的安全生產(chǎn)和管理起到了指導(dǎo)作用。但該方法對(duì)點(diǎn)間通視有一定的要求,受外界環(huán)境(如霧雨天氣、礦區(qū)揚(yáng)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。全球定位系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)利用固定于邊坡表面監(jiān)測點(diǎn)的接收機(jī)連續(xù)接收空間衛(wèi)星信號(hào),獲取地面監(jiān)測點(diǎn)的三維坐標(biāo),以實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測點(diǎn)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(diǎn)間相互通視,自動(dòng)化程度高,具有操作簡單、遠(yuǎn)程、全天候、實(shí)時(shí)位等優(yōu)點(diǎn)。目前,GNSS 技術(shù)廣泛應(yīng)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(dá)毫米級(jí)。隨著我國北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)(BDS)的不斷完善和發(fā)展,其應(yīng)用價(jià)值也逐漸凸顯,得到越來越多研究者的關(guān)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(jié)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(diǎn)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(diǎn)的布設(shè),又將導(dǎo)致成本的增加。合成孔徑雷達(dá) 干 涉 測 量 ( InSAR) 技 術(shù) 是 近20 年來興起的一種新型對(duì)地觀測技術(shù),以主動(dòng)式微波遙感(SAR)和干涉測量技術(shù)為手段,依據(jù)獲得的不同時(shí)期同一地區(qū)的兩幅或多幅SAR 影像,對(duì)其進(jìn)行干涉處理,計(jì)算出它們的相位差并形成干涉圖像,再進(jìn)行相位解纏,提取邊坡表面任一點(diǎn)的位置信息和高程變化,以實(shí)現(xiàn)對(duì)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(yuǎn)距離、非接觸、低成本、高精度等優(yōu)點(diǎn)。時(shí)域反射技術(shù)由電脈沖信號(hào)發(fā)生器、傳輸線及信號(hào)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(hào),確定邊坡體內(nèi)部巖體發(fā)生狀態(tài)變化的位置,以實(shí)現(xiàn)對(duì)邊坡變化趨勢分析的方法,主要應(yīng)用于邊坡變形發(fā)生之前。該方法具有檢測時(shí)間短、成本低、定位準(zhǔn)、安全性高、觀測自動(dòng)化、遠(yuǎn)程控制等優(yōu)點(diǎn)。聲發(fā)射(微震)監(jiān)測技術(shù)聲發(fā)射(微震)監(jiān)測技術(shù)是依據(jù)埋設(shè)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(guān)系,確定巖(土)體的力學(xué)特性,并依據(jù)其破壞大小、集中程度和破裂密度,準(zhǔn)確分析邊坡體內(nèi)部破裂區(qū)域及其變化趨勢,以評(píng)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(dòng)、實(shí)時(shí)、連續(xù)地監(jiān)測巖(土)體內(nèi)部的動(dòng)態(tài)變形,并實(shí)現(xiàn)對(duì)巖(土)體破壞失穩(wěn)的提前預(yù)警。