地基干涉雷达露天矿边坡监测分级预警模型

在安家岭露天矿北帮实测数据的基础上,对地基干涉雷达监测的关键技术、露天矿边坡稳定性分析方法、边坡变形监测分级预警进行了探讨论证;确立了露天矿边坡变形监测预警级别及相应的预警阈值,建立地基干涉雷达边坡监测分级预警模型。试验表明,地基干涉雷达能够准确判断变形等级,提供相应的预警信息。     

基于地基干涉雷达成像的露天矿边坡变形成因

基于地基干涉雷达对安家岭露天矿边坡变形成像,总结边坡变形主要形成条件、成因和破坏模式,研究了变形成因与地基干涉雷达图像表现形式之间的关系,并通过露天矿实例阐释了地基干涉雷达图像成像机理,证明了地基干涉雷达监测露天矿边坡变形的有效性。     

基于地基干涉雷达成像的安家岭矿边坡变形预警

露天矿区边坡比较长,而且暴露岩石多,地质条件差异大,自上而下的形成过程导致上下边坡的服务年限存在差异,稳定性要求不同,井下开采活动致使稳定性也在不断发生变化且受多种因素的影响,边坡产生变形事故时有发生。为避免天气以及开采等因素引起的边坡变形对矿区造成人员伤亡和财产损失,因此对边坡变形的实时监测显得尤其重要。传统的监测边坡变形手段效率低,危险系数大,而地基干涉雷达无需接近观测目标,可进行实时监测。文中基于地基干涉雷达对安家岭露天矿边坡变形的监测,对边坡变形情况进行研究。通过对安家岭矿北帮三个工作面进行的地基雷达监测,获得了1330、1360和1390平盘的累积形变值和形变速度,了解边坡变形程度并根据变形预警等级为矿区生产可能出现的危险作出预警,对保障露天矿安全生产具有重要意义。     

复杂地质条件下安家岭矿北帮边坡稳定性评价

由于安家岭矿是露天和井工协调开采开采模式,安家岭露天矿北帮边坡在井工二矿形成了井工采动与断层破碎带双重影响,对露天矿安全有序生产带来威胁,随着井工二矿29211工作面的推进,安家岭露天矿北帮出现变形,通过采用Morgenstern-price法对断层影响区域内边坡进行稳定性评价,当工作面推进至设计停采线时,边坡安全储备系数不足,存在地质灾害危险,结合边坡稳定雷达与GPS监测数据分析,调整井工二矿29211工作面原设计停采线位置,以保证露天矿安全开采。     

凹山铁矿边坡自动监测下的靠帮开采

针对马钢集团铁矿石需求和凹山露天矿生产条件,提出了通过边坡自动监测保证露天矿靠帮开采回收残余资源期间生产安全的方法。通过矿山动态地质数据库分析凹山露天矿残余铁矿资源的赋存形态、储量、采剥关系等信息,确定回收范围为东南帮。在露天矿西北帮边坡稳定区域布置1台边坡雷达,对东南帮资源回收区及边坡影响区进行分区域、连续、反复扫描,实时反馈边坡位移和速度,为靠帮开采生产计划编制提供安全保障。通过边坡雷达的连续监测,掌握了边坡形态变化、爆破震动、连续降雨等因素对边坡变形的影响规律。控制爆破会打破原有裂隙的力学平衡状态,但边坡变形只发生在爆破时段,后期通过加强监测可保证爆破影响区边坡安全;降雨对凹山露天矿边坡变形的影响是可逆的,强降雨期间可根据边坡监测结果采取人员、设备疏散等措施。凹山露天矿安全回收挂帮残余铁矿石资源逾5 Mt,创直接经济效益逾1.2亿元。     

地基干涉雷达在露天矿边坡监测中的应用

为预防边坡失稳对露天矿的安全生产造成影响,做到边坡地质灾害的预警预报,平朔东露天矿采用了意大利IBIS-M合成孔径地基雷达对边坡进行远程智能信息化监测,实现了传统的点监测到面监测的跨越,也由原来的人工测量、智能监测发展到了无人值守式信息化监测。该雷达在露天矿边坡监测中的成功应用对保障矿山安全生产、提高经济效益具有重要意义。     

唐山马兰庄铁矿露天开采边坡变形监测的GB-InSAR技术

高精度实时变形监测是露天矿边坡安全监测的重要思路。与常规的测量方式相比,地基差分干涉雷达(Ground-based differential interferometric radar,GB-InSAR)具有全天候、非接触、高精度、宽角度、实时监测等优点,适合于对露天矿危险边坡进行监测,是目前露天矿边坡安全监测的主要技术装备。马兰庄铁矿露天矿区边坡为典型岩质边坡,边坡标高落差大,边坡较陡(边坡角为38°~47°),采场存在雾霾、粉尘,能见度较小。为确保该矿边坡稳定,确保矿区安全生产,在详细分析GB-InSAR技术原理、系统组成及工作流程的基础上,将其应用于该矿露天矿区边坡稳定性实时监测中。在露天矿区东坡监测出一90 m×40 m椭圆形变形区域,该区底部的变形量和变形速率均大于顶部,11 d(2016年12月10日—2016年12月20日)的最大变形量累计达到-270 mm,部分点位的变形速率稳定于-1 mm/h。根据监测结果,及时对该变形区域进行了边坡处理,有效避免了灾害发生。研究表明:采用GB-InSAR对露天矿区边坡稳定性进行实时监测,可以达到边坡灾害预警的目的,对于确保矿区边坡稳定具有重要作用。     

井工开采对露天矿边坡变形的影响规律研究

研究平朔集团公司井工二矿9#煤开采对上方安家岭露天矿北帮边坡的影响,利用合成孔径雷达监测技术对安家岭北帮边坡进行长期地表位移监测,充分考虑采区地质构造、露天矿及井工矿生产进度等条件影响,通过采用数值模拟计算、安全系数计算与边坡地表实际位移监测数据进行对比分析研究,基本确定了该区域井工开采对边坡影响的变形规律。     

端帮陡帮控制开采技术在安家岭露天矿的应用

因煤层抬升,在回收道路压煤后4#煤底板形成1条80 m宽的运输道路而造成端帮压煤。为了尽可能多回收煤炭资源,在综合考虑安家岭露天矿运输系统布置、开采现状和边坡稳定性的基础上,设计了"4#煤底板以下北扩40 m"的端帮陡帮开采方案。通过采取"分2个阶段采掘、2次内排压帮"的生产组织方式,实现了快速采掘、尽早内排压帮,并在开采过程中辅助以边坡监测监控的保障措施,形成了适合安家岭露天矿生产实际的端帮陡帮控制开采技术体系。     

雷达技术在露天矿边坡监测预警中的应用*

为了保证露天矿地质环境治理及残矿回收工程的安全实施,避免边坡发生片帮、滑坡等地质灾害而造成人员生命及设备财产损失,凹山铁矿采用雷达技术,构建一套边坡稳定性监测预警系统。该系统可以对凹山铁矿的高陡边坡进行24 h不间断监测扫描,通过边坡雷达的位移云图、位移曲线及速度曲线快速识别出潜在的不稳定区域,依据滑坡历时位移曲线,预测未来一段时间内不稳定区域的变形演化趋势,实时掌握边坡的动态情况。当不稳定区域出现加速变形并达到预警阈值时,系统及时发出临滑预警,人员及设备撤离,有效保障凹山铁矿的安全生产。雷达技术不仅可以对高陡边坡的异常变形进行准确预测、预报,也可以为凹山铁矿编制突发地质灾害应急预案及制定残矿回收开采计划提供技术支持和决策参考。     

边坡雷达系统在露天矿边坡监测中的应用

针对广东省大宝山矿业有限公司露天作业面岩体破碎、含硫量大、易风化等特点,采用原人工边坡表面位移监测不能实时准确得出位移变形数据而且耗费大量人力物力。为了保证矿山安全生产,防止滑坡灾害的发生,广东省大宝山矿业有限公司引进了S-SAR合成孔径边坡雷达监测系统,该系统通过差分干涉技术对大范围边坡进行全天候实时位移监测,提高了大宝山矿露天开采边坡监测的可靠性,降低了滑坡灾害发生的概率。试验应用的结果表明:此监测方法不受地形、视通条件和气象条件的影响,外业作业量小。     

爆破测振及位移监测对边坡的综合控制研究

首先深入探讨了爆破监测和地表位移监测原理及规律分析;然后,基于南芬露天铁矿工程实例,结合爆破测振和地表位移监测双系统的联合应用,对矿山高陡边坡进行连续监测;最后,在掌握边坡演变特征的基础上对采矿决策做出有效调整,促使采矿工程向有利于边坡稳定方向发展,为矿山安全持续开采提供技术保障。     

无人机航测技术在大型露天采坑监测中的应用

在露天采坑深凹开采过程中,边坡形成结构破碎、坡度陡峭的高危临空面,极易促生崩滑地质灾害,深入研究快速、有效的监测技术,对有效防控边坡工程灾害和安全开采监管具有重要意义。研究采用固定翼无人机航测技术获取大型露天采坑三维点云数据,经点云去噪、剔除植被等预处理,生成露天采坑DEM数据,分析采坑的开采范围。根据DEM数据,提取矿山边坡坡度数据,开展边坡风险性分析。并利用露天采坑多期DEM进行差值,获取采坑相关变化量。研究结果表明：无人机航测技术可以快速、有效获取大型露天采坑的三维实景模型,能够为政府和企业开采监管提供可视化数据支撑|大型露天采坑的DEM数据,经地形分析提取坡度数据,可以有效发现边坡的崩滑现象,进行有效的监管。     

高寒地区露采高边坡合成孔径雷达在线监测预警研究

露天矿山边坡稳定性是安全可持续开采的关键,且边坡稳定状态随着采动影响不断发生变化,采用先进实用的监测技术对大范围露天边坡稳定性进行不间断监测和实时预警对于保障矿山安全生产意义重大。本文在高寒地区的露采高边坡构建合成孔径雷达监测系统,并对露采高边坡表面位移在线监测预警研究。监测数据表明,合成孔径雷达监测预警技术相对于传统的GNSS等点监测技术具有明显的技术优势,较少受到高寒地区恶劣气候和天气条件的影响,能够实现对边坡表面位移形变的高精度面监测,并且可对边坡形变进程进行不间断持续跟踪,能够准确识别出边坡滑移的重点区域,及时发出预警信息,为高寒地区露采高边坡的安全管理提供准确的数据依据和有益的技术参考。     

陡帮分区开采工艺在穆利亚希露天铜矿的应用

利用陡帮分区开采工艺进行穆利亚希露天铜矿的采剥工作,可以调整采剥顺序、降低基建剥离量、均衡生产剥采比,同时可以尽早采出硬岩矿石,均衡湿法选冶厂软岩矿搅浸、硬岩矿堆浸的生产。陡帮分区开采工艺对穆利亚希露天铜矿采剥具有实际效果,同时可供类似矿山参考。     

露天矿边坡局部破坏形式分类及破坏机理分析

针对露天矿开采过程中高陡边坡破坏形式的分类及损伤机理进行研究。以金川集团露天石英矿边坡监测预警项目为研究背景,运用Matlab软件对位移监测数据进行分析,将边坡的位移场与边坡的破坏形态相结合,对边坡破坏形态进行分类,可分为下滑式、张拉式、侵蚀式、复合式。其中下滑式、侵蚀式破坏发展迅速、破坏程度大,张拉式破坏发展缓慢、破坏程度小。又进一步研究了边坡各破坏形式发生的内部机理,并针对边坡的破坏形式提出了具体的加固措施。     

一种露天矿高边坡形变监测的新方法

针对露天矿高边坡监测精度要求高、实时性强、难以全面覆盖、接触困难等问题,分析了地基雷达测量的技术特点,研究了基于地基雷达的露天矿高边坡形变监测方法及大气扰动改正、时序分析等关键技 术。结合三友矿边坡变形监测试验,给出了地基雷达数据的处理流程,基于振幅离散指数、估计的稳定性指数、位移精度等参数的雷达数据质量评价方法。针对露天矿边坡长时间、远距离监测中的大气扰动问题,探 索了基于PSC网的大气校正方法,取得较好的大气改正效果,监测结果与高精度测量机器人的监测结果相一致,验证了所提监测方法的有效性。研究结果表明：监测目标区域稳定边坡雷达影像的振幅离散指数优于0.1 ,相位估计的稳定性指数大于10,位移精度优于0.2 mm。PSC网大气校正能有效消除昼夜温差和湿度引起的相位变化,实现亚毫米级测量精度。基于时序分析技术,实现露天矿高边坡微形变监测,为矿山边坡安全提供 了一种新的监测方法。     

基于靠帮开采的局部陡帮开采方式研究

基于靠帮开采下部境界外扩法和上部境界收缩法2种开采方式,结合露天边坡地层层序律和时效性特点,提出了下部边坡外扩陡帮和边坡内缩陡帮2种局部陡帮开采方法,并分别推导出剥采比计算公式。采用控制变量法研究了煤层厚度、岩层厚度、局部陡帮高度对剥采比的影响,得出上部境界收缩法与边坡内缩陡帮法对煤层厚度、岩层厚度的变化较为敏感的规律。以霍林河露天矿南区西帮为例进行分析,边坡内缩陡帮法为霍林河露天煤矿最佳陡帮开采方案,可减少5 605.95万元的生产投资。     

陡帮开采采掘进度计划编制系统

本文扼要地介绍了陡帮开采采掘进度计划编制系统的原理、构成及功能。该系统以分层条带矿床模型为基础,结合CAD技术、模拟技术和优化技术,较好地解决了陡帮开采时台阶间歇性推进、生产剥采比的调整与优化以及开采参数的优化选择等问题。这套系统的研制将有助于陡帮开采技术的推广使用。     

下盘无台阶边坡开采工艺在新桥露天矿的应用

针对新桥矿床地质情况和开采技术条件,突破常规露天开采设计,在国内首次采用下盘无台阶边坡开采工艺,形成了176 m高的光帮边坡;并对光帮边坡稳定性开展了研究,采取了一系列防治措施,解决了高陡边坡稳定性难题。多年实践表明,下盘无台阶边坡开采工艺在新桥矿的应用是成功的,取得了良好经济效果,可为类似矿山开采提供借鉴。