紫金矿业集团股份有限公司
摘要：露天矿与室内矿具有明显的差异性，同时危险性也比较高，一旦出现严重的滑坡等地质灾害问题，不仅会直接造成周围环境遭受到严重的破坏影响，而且还有可能会造成严重的生命财产损失。所以在对露天矿进行开采和挖掘的时候，要结合实际情况，利用GPS技术对边坡变形问题进行监测和分析，这样可以提高监测率，同时还可以结合监测结果做好相对应的应对工作。
关键词：GPS技术；露天矿；边坡变形监测
1矿山边坡变形监测的重要性分析
随着社会经济的不断发展，各行各业对于矿产资源的需求不断扩大，这就给矿山生产和建设提出了更高的要求。然而对于矿山生产而言，其日常运营面临着诸多的风险，其中边坡变形最为严重，一旦控制不到位，就可能造成矿山坍塌事故，不仅给企业造成严重的经济损失，同时也对生产工作人员的生命安全构成严重威胁，因此科学合理的矿山边坡变形监测就显得十分关键，其作用主要体现在以下几各方面：第一，矿山边坡变形监测可以对施工建设过程进行全方位的评价，特别是对其稳定性和可靠性，并且可以作出很好的变形预警，让工作人员可以第一时间掌握矿区崩塌和滑坡的特征信息，以便可以尽早制定防范措施，将事故造成的损失降至最低；第二，变形监测工作的有效进行，可以很好的防止滑坡和蠕变情况的发生，在出现问题的早期就可以发现，这样就可以将事故扼杀在萌芽阶段；第三，变形监测工作的实施还可以为决策部门的后续工作提供数据指导，以便于制定相关的施工作业方案；第四，变形监测工作还可以为矿区加固和维护处理提供帮助，以确保工作人员可以在安全的环境下开展作业，同时也提高了企业的经济效益。
2GPS在露天矿边坡变形监测中的系统配置
GPS技术是全球卫星定位系统，该技术在实际应用过程中，其主要是由空间段、控制段以及用户段这三个部分相互组合而成。在对这些环节进行深入分析和研究时，发现空间部分主要是指GPS的卫星群，在其中总共有24颗卫星分别在6个不同的轨道上进行运行。与此同时，GPS技术在实际应用过程中，其自身相对应的工作卫星地面监控系统在构建和具体应用过程中，主要会涉及到1个主控站、3个注入站以及5个监测站。控制站在实际应用过程中，其主要目的是为了对卫星的整个运行过程进行实时有效的监督和控制，同时在对各种不同类型的无线电信号进行处理时，要保证处理的效果。用户系统在构建和具体应用过程中，其自身所涉及的硬件主要会涉及到基站的GPS接收机一套、流动站GPS接收机等，这些设备都是该系统在实际应用过程中非常重要的组成部分。在对露天矿边坡变形问题进行监测和分析的时候，为了从根本上尽可能避免出现严重的系统误差问题，在监测过程中，基站GPS接收机与流动站GPS接收机在运行过程中，所有的接收天线必须要卸掉基座。与此同时，还要结合实际情况的要求，直接将流动站GPS的接收机天线与固定的垂准杆进行有效连接。这样做的根本目的是为了避免基站的天线高与流动站天线高在测量时，会影响到监测的最终结果。通过这种方式在实践中的有效落实，可以促使露天矿的边坡变形监测精准度得到有效提升。
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
4.1监测矿区介绍
某矿区与市区的距离为38km左右。初步设计将该矿区作为地区采矿场进行建设。
4.2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。
4.3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。
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4.4参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，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。
参考文献
[1]浅析露天边坡变形监测技术[J].廖文康.世界有色金属.2019(23).
[2]GPS测绘技术在矿山地质测绘中的应用研究[J].吴梦红.世界有色金属.2019(24).