GPS技術在礦山邊坡變形監測中的應用研究

王孟英，何曉玲，孫強

（攀鋼礦業有限公司白馬鐵礦，四川 攀枝花 617200）

近年來，GPS技術、GIS技術以及RS技術等的出現給工程建設事業的發展帶來了優勢。對于礦山生產而言，由于其作業環境相對特殊，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，需要對其進行有效的監測，而GPS技術憑借自身獨特的優點，可以應用到礦山監測工作中，從而確保礦山工程建設的正常有序進行。

1 礦山邊坡變形監測的重要性分析

隨著社會經濟的不斷發展，各行各業對于礦產資源的需求不斷擴大，這就給礦山生產和建設提出了更高的要求。然而對于礦山生產而言，其日常運營面臨著諸多的風險，其中邊坡變形最為嚴重，一旦控制不到位，就可能造成礦山坍塌事故，不僅給企業造成嚴重的經濟損失，同時也對生產工作人員的生命安全構成嚴重威脅，因此科學合理的礦山邊坡變形監測就顯得十分關鍵，其作用主要體現在以下幾各方面：第一，礦山邊坡變形監測可以對施工建設過程進行全方位的評價，特別是對其穩定性和可靠性，并且可以作出很好的變形預警，讓工作人員可以第一時間掌握礦區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，變形監測工作的有效進行，可以很好的防止滑坡和蠕變情況的發生，在出現問題的早期就可以發現，這樣就可以將事故扼殺在萌芽階段；第三，變形監測工作的實施還可以為決策部門的后續工作提供數據指導，以便于制定相關的施工作業方案；第四，變形監測工作還可以為礦區加固和維護處理提供幫助，以確保工作人員可以在安全的環境下開展作業，同時也提高了企業的經濟效益。

2 礦山邊坡變形監測的主要任務研究

通常情況下，礦山施工作業要想正常有序進行，就必須要實施邊坡變形監測工作，其主要任務體現如下：第一，礦山邊坡變形監測可以提供有效的觀測預警數據，讓工作人員可以及時掌握礦區的地質情況，以便于及時作出應對，確保生產環境下工作人員的生命安全和設備性能不受影響；第二，工作人員可以通過變形監測相關數據的分析，判斷出不穩定邊坡的位置，并且對其進行加固和維護，將坍塌事故發生的概率降至最低水平；第三，礦山邊坡變形監測的任務還體現在日常生產和計劃中，通過監測數據的分析，可以幫助設計人員更好的開展方案的設計規劃，制定安全高效的作業方案，同時也可以幫助他們隨時進行方案的整改。

3 GPS技術在礦山邊坡變形監測中應用優勢

傳統的全站儀等測繪技術在礦山邊坡變形監測中應用效果較差，無法達到預期的監測目的。而GPS技術在變形監測中的應用體現出諸多優勢，第一，觀測站之間不需要具備通視。傳統的測繪技術在進行變形監測時，各個站點之間需要保持同時通視，這樣不僅降低了監測效率，而且會消耗大量的人力。而GPS技術最大的優勢就是不需要確保站點之間的通視性，也可以達到很好的監測效果；第二，提供三維位置數據信息。在以往的全站儀人工監測中，對于目標平面位移和垂直位移的數據監測，需要分別開展，這顯然降低了測繪效率，使得周期變長，增加了成本投入，同時測繪結果準確性也很難得到保障。而GPS技術的應用可以提供監測點的三維數據信息，最終確保監測質量的有效提升；第三，實現實時監測。GPS技術在礦山邊坡變形監測中的應用還不會受到天氣和季節的影響，同時它可以在全天24h對監測點進行監測，有效確保問題發生的第一時間進行防護；第四，操作便利。GPS技術在實際的應用過程中并沒有過于復雜的操作環節，其操作便利的優勢成為其應用推廣的最關鍵點，所以被廣泛應用到礦山邊坡變形監測工作中。

4 GPS技術在礦山邊坡變形監測中的應用要點

4.1 邊坡變形監測基準點的確定

對于GPS技術的應用而言，要想確保其發揮實質性的作用，首先就必須要確定好基準點的位置，這對于后續監測數據的真實性和可靠性影響較大。因此，在實際的監測工作中，需要做到以下幾點：第一，基準點的選擇需要盡可能的避開周圍山體和干擾物的影響，使得觀測站所得到的數據具有準確性的特征；第二，由于基準點的選擇范圍相對較小，主要根據當前邊坡變形區域進行布設，所以需要工作人員提前進行地質方面的勘測，判斷該區域地質結構的穩定性與否，以便于及時作出調整；第三，監測基準點的布設除了要考慮當前邊坡變形區域外，還需要考慮后續可能出現的邊坡不穩定區域，所以基準點的選擇需要盡可能在底層穩定區域，避免后續的更換和轉移。

4.2 設計變形監測網

如果說基準點的布設是邊坡變形監測的基礎，那么變形監測網的設計就是關鍵環節，其對于監測結果準確性影響更大，所以需要給予足夠的重視，具體體現在以下幾個方面：第一，在實際的監測網設計中，相關人員需要結合變形監測主要目的和企業實際情況，選擇不同等級的監測網和基準點的坐標，確保其符合要求和規范；第二，監測點設計是監測網建立的重要內容，根據礦山的實際情況選擇原有監測基點，四等三角點及礦山重要部位新測點可以作為GPS系統的主要監測點；第三，需要注意的是，變形監測點的位置選擇大都是與礦山邊坡相垂直，并且隨著監測網等級的提升，其測量精準度也會不斷提高。

4.3 監測工作中的坐標轉換工作

通常情況下，野外作業數據采集使用雙頻或單頻GPS接收機，在監測基準點上固定安置接收機，以進行長時間的連續觀測，其它接收機依次布設于各個監測點。對重要監測點觀測的時段為2h，且要求2個或2個以上的觀測時段，一般監測點為1個觀測時段，時段長為1h。GPS監測系統通常采用WGS-84坐標系，最常采用的數據形式為經度、緯度和高程。對于礦山邊坡變形監測工作而言，其可以不進行坐標轉換，即通過比較不同時間觀測結果，便可直接求出相應的差值和位移量。但是需要注意一點，在分析和評價以前通過常規測量手段獲得的結果，或要將GPS測點作為工程地質測繪圖的控制點時，則需要進行坐標系統的轉換，具體方法是將GPS系統采用的WGS-84坐標系統轉換成礦區采用的地方坐標系，以建立兩者之間的聯系，便可分析和評價歷年的累計變形及其發展變化趨勢,最終達到礦山邊坡變形監測的主要實質性目的。

5 結語

綜上所述，對于礦山施工和作業而言，要想其順利開展，就需要實施變形監測工作，具體是應用GPS技術進行監測，包括基準點的選擇、監測網的設計以及坐標的轉換等環節，只有確保各個環節的質量，才能達到邊坡變形監測的實質性目的，最終確保礦山事業的順利發展。