矿山边坡变形监测中GPS技术的运用

江 晨

（安徽省地质矿产勘查局324地质队，安徽 池州 247100）

1 矿山边坡变形监测的意义

我国矿产资源丰富，现有矿产储藏种类多达数百种，能够全面推动社会经济的发展。各地为了增加产量，过度扩大矿产生产规模，由此所带来的问题会极大影响边坡稳定性。

在边坡工程建设期间需要监测边坡工程安全，其作用主要表现在以下方面：第一，能够对边坡施工和边坡稳定性进行评价，并且做好相关预测报告，掌握滑坡体演变过程，及时了解和掌握崩塌与滑坡灾害特征信息。第二，为避免滑坡和滑动能够提供支持，能够对滑坡边界条件，滑动方向和危害程度进行预测和预报，全面减轻和防止灾害损失问题。第三，能够已经出现滑动破坏和加固处理后滑坡问题进行监测，监测结果能够对滑坡处理效果尺度进行评价[1]。

2 矿山边坡变形监测任务和内容

（1）监测任务。第一，提供边坡发生恶性滑坡报警，这样能够确保施工人员和设备的安全，在变形稳定时能够将警报解除掉，便于后期生产。第二，可以提供可靠性的监测文件资料，这样能够对不稳定边坡变形情况进行识别，便于制定减灾和防灾措施[2]。第三，提供矿山边坡信息，这样能够便于山矿整采和挖掘，还能够对设计方案进行修改调整。

边坡监测主要是为了观测可能会出现滑坡危险的边坡，能够明确滑动性和规模，并且能够对滑坡情况进行准确预报。

（2）矿山边坡变形监测内容。第一，选定变形监测基准点。矿山边坡变形监测基准点选择能够对GPS监测数据的可靠性造成极大影响，这就要求确保GPS监测基准点可靠，不会受到其它因素影响。第二，设计GPS变形监测网：GPS变形监测网主要是借助GPS技术监测矿山边坡变形情况，并且按照不同监测目的选择适宜的监测网和基点坐标。第三，GPS监测和坐标转换：在野外作业时需要采集数据，并且使用单频GPS接收机，其中除了在监测基点布设接收机，这样能够实现连续不间断观测，其他接收机则应当布设在各相应监测点中。GPS监测系统所常用的数据形式为经纬度和高程。在监测边坡变形情况时不需要转换坐标，对在不同时间观测结果进行比对分析能够计算出相应位移量。

3 边坡变形监测实施

在布置观测点时需要优先选择以下地段：岩层节理发育，风化带以及破碎带等地质条件比较复杂的地段；服务年限长且形成较高边坡的地段。观测线的布设数量主要与滑坡范围的边坡岩石力学性质，滑坡范围以及地质条件复杂程度具有较大关联性。通常情况下，需要在沿预计最大滑动速度方向和滑体中央位置布设一条，在以上位置两侧再布设数条。当滑体存在特殊性部位时应当设置独立的观测点进行监测。

对于水准基点来说，不需要将其建立在高程控制系统中，可以非移动区的不同台阶上进行建立，并且确保不同观测点不少于三个。在观测期间需要在同级水准基点间进行监测。为了确保工作点矿区的高程值统一，可以使用外水准方式联合测量各组水准基点。

4 矿区边坡变形监测实例分析

（1）监测矿区介绍。某矿区位于该省X镇境内，与市区的距离为38km左右。初步设计将该矿区作为地区采矿场进行建设。

（2）矿区边坡GPS监测网系统。使用GPS技术进行位移监测通常具备两种方案：方案一：第一种方案是在监测点上建立无人值守GPS观测系统，利用软件控制能够实现变形分析预测和实时监测效果。

第二种方案是使用多台GPS接收机，定期观测监测点情况，在对监测数据处理之后可以分析和预报变形情况。第一种方案可以实现实时监测分析，具有较高的自动化效果。第二种方案虽然在自动化程度以及劳动强度方面都不如第一种方案，但是监测成本比较低，如果存在多个监测点，会充分凸显出监测优势。所以应用GPS监测该矿区边坡变形情况时需要采用第二种方案，这样能够降低监测系统的成本。

图1 设计方案图

（3）边坡平面位移监测网。优化设计边坡安全监测网以及开展首次监测时，首先需要分析增强网型结构的优化设计，并且分析到高精度测量仪器的现状发展情况，在平面位移监测中共设置8个监测点，图1为设计方案图。

（4）参数化选择与对比分析。第一，高度截止角对比。使用20°和25°高度截止角，并且利用专业软件开展基线解算。利用GPS和常规边角网观测值比较结果，认为选择20°高度截止角的效果最佳。第二，对比分析时段长度：此次研究对所观测到的数据进行比较分析，将高速截止角设定在20°，并且分解为3h，6h和12h，使用专业计算软件对不同时间所监测的数据进行解释和计算，通过分析基线影响能够看出，在观测时间为3h时就能够满足相关要求，在观测时间为6h和12h时，矿区边坡变形参数观测值无明显差别。第三，起算点坐标精度。以基准点的单点定位坐标作为起算点。使用相关专业软件解释和计算精密基线，通过对比分析联测精确的地心坐标结果，得出以下结论：起算点联测精确的地心坐标能够提升基线解释计算的精度，其对结果的影响比较大。第四，估计流层参数。选择对流层参数估计和无对流层参数估计方法，通过专业软件解释和计算精密基线，通过分析不同基线精度影响之后可以发现，无对流层参数估计解算结果明显优于对流层参数估计结果。

5 结语

本文通过对某矿区边坡变形情况的监测分析，了解了导致矿区边坡变形的各影响因素，在此基础之上，设计了监测控制网，通过对比分析验证了GPS技术在矿区边坡变形监测中的应用价值，明确了最佳观测参数，希望可以对生产实践起到参考作用。