GNSS边坡监测系统在伊敏露天矿的应用

阐述了GNSS边坡监测系统的原理、组成及其优势。通过合理布设监测点,结合伊敏露天矿东端帮、内排土场边坡位移情况,分析监测数据,针对数据所反应问题采取合理措施;对各区域稳定性综合分析,总结出各区域的发展趋势。     

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。     

基于GNSS技术的矿区地表三维形变监测研究

利用GNSS实时监测技术,建立矿区地表三维形变监测网,地表形变参考初值位置以N期观测值的平均值方式确定。首先以GNSS监测点为基础建立Delaunay三角网格为形变监测骨架,然后依据Delaunay三角形区域归属建立规则格网形变监测点,规则格网点的三维形变量根据其所属Delaunay三角形顶点的形变量,利用三维仿射变换模型计算而得;最后,以某矿区GNSS监测数据为例计算了其地表三维形变场,展示了GNSS监测地表形变的实际效果,表明利用GNSS监测技术进行矿区地表三维监测是可行的。     

基于自适应Kalman滤波融合技术的边坡变形分析

为对滑坡体的稳定状态及变形趋势做出更加准确的分析,利用自适应Kalman滤波融合技术,建立了基于位移参数的自适应Kalman滤波融合预测模型,对多个位移监测点的监测数据进行滤波融合处理。以大孤山铁矿废弃排土场边坡为研究对象,对该工程球团厂监测区域的4个位移传感器数据进行了滤波融合分析,结果表明:各监测点累积位移滤波估计值与实际累积位移监测值呈现相同的变化趋势,其中垂直位移偏离值要高于水平位移偏离值。经该方法滤波后,残差随时间由大减小,后期波动性较小,最后趋于收敛,滤波效果稳定。融合曲线中垂直累积位移变化要远大于水平累积位移变化,可看出滑坡变形主要由沉降导致。在2017年8～10月与2017年12月～2018年2月,曲线呈现先下降后上升的趋势,与监测区域受夏季降雨影响处于活跃期以及冬季冰雪冻胀影响的情况相符,可看出降雨对监测区域的影响要大于冰雪冻胀的影响。各监测点的滤波融合曲线与实际累积位移监测曲线呈现相同的变化趋势,经过自适应卡尔曼滤波融合处理后的累积位移监测曲线能更加准确、真实地反映监测区域的整体变形趋势。研究成果可为后期施工及灾害防治提供依据。     

GNSS实时形变监测系统在岩质高边坡中的应用

该文主要介绍了GNSS地表位移监测系统在露天铁矿山采区岩质高边坡监测中的应用,结合工程实例和真实数据验证了其监测边坡整体稳定性的可行性,同时总结了监测系统在点位布置和预警值设置上的经验。     

基于GNSS技术的排土场边坡监测及稳定性研究

本文介绍了边坡工程监测技术和方法,并以大孤山铁矿废弃排土场边坡监测项目为例,运用GNSS在线监测技术,综合分析边坡变形监测数据,对大孤山排土场边坡的安全状态及稳定性进行评价。研究表明:①大孤山铁矿废弃排土场边坡各监测区域内沉降位移普遍要大于水平位移,且沉降位移的波动趋势显著高于水平位移,可知大孤山排土场边坡变形主要由沉降导致;②各监测区域的沉降位移曲线在2017年7～9月及2017年12月～2018年2月波动显著,呈现先下降后上升的趋势,与监测区域受夏季降雨影响处于活跃期以及冬季冰雪冻胀影响的情况相符,其中,降雨对监测区域变形的影响大于冰雪冻胀的影响;③球团厂、黄岭子村以及滑坡区监测区域的下部变形普遍大于上部变形,邻近滑坡区的尾矿库监测点水平位移及沉降位移要略高于尾矿库其他监测点,由于边坡底部紧邻厂区或居民生活区,应重点关注边坡底部变形,加强监测力度,确保该区域边坡稳定及安全;④综合分析可知,大孤山铁矿废弃排土场边坡划分的四个监测区域中,球团厂变形最大,黄岭子村及滑坡区次之,尾矿库稳定性良好。研究成果对同类矿山边坡工程的监测及预警具有重要借鉴意义。     

基于R/S分析法的尾矿坝坝体位移趋势研究

尾矿坝坝体位移是影响尾矿坝稳定的一个重要因素,为了研究坝体位移的发展趋势,根据某尾矿坝坝体竖向位移的监测数据,利用R/S分析法分析其位移发展趋势,进而揭示该发展趋势对尾矿坝稳定性的影响。结果表明:该尾矿坝各监测点的Hurst指数值介于0.82~0.93之间,均大于1/2,且第4和第5监测点的Hurst指数值达到0.9以上,说明该尾矿坝坝体竖向位移有增强趋势,尤其第4、第5监测点增强趋势最明显,是重点监测的部位;通过研究可以看出R/S分析法在尾矿坝监测预警中具有较好的应用价值。     

基于GNSS的抚顺西露天矿北边坡变形监测方法研究

以抚顺西露天矿北边坡沉降变形监测分析为目标,在探讨了GNSS用于边坡变形监测的方法优势及特点的基础上,对变形监测设计方案,尤其是对监测点的布设、监测数据的采集、数据处理方法、监测结果的分析进行了深入研究。根据三年的变形监测成果分析,给出了抚顺西露天矿北边坡变形范围、沉陷变形速率、以及GNSS变形监测的优势和应注意的问题,对GNSS在露天矿边坡监测中的广泛应用具有指导意义。     

基于GNSS的煤矿地表移动观测系统

文中采用现代观测手段结合传统方法提出一种基于GNSS的煤矿地表移动观测系统,核心为GNSS实时监测系统。该系统继承了GNSS高精度、全天候测站间无需通视等优点,实现了原始数据记录的无纸化、系统的高可靠性、数据处理及预警的自动化和信息化,实时监测点获取不间断的海量数据,对沉陷特征和机理的解释提供基础。通过工程实例证实了系统易于布设、可操作性强,对其它工程类似工程具有重要的借鉴意义。     

微变监测雷达在扎哈淖尔露天煤矿的应用

为实现扎哈淖尔露天矿边坡工程的稳定性监测及临滑预警,基于合成孔径雷达（SAR）/真实孔径雷达（RSR）和差分干涉雷达（DInSAR）的技术,应用在地基轨道上形成微变监测雷达,采用微变监测雷达对观测场景（地质隐患点、露天矿山边坡等地质体）进行地表微小形变数据信息的提取,获取雷达监测区域位移及速度数据。结果表明:微变监测雷达可获取边坡形变数据,并分析出所处的变形阶段,为后续的采掘设计和排土方案等提供技术保障。     

露天矿GNSS与边坡雷达监测技术对比分析

为研究2种边坡监测技术在露天矿边坡监测体系中的运行机制,对GNSS和边坡雷达的技术原理、工作模式、技术参数及技术差异进行分析。总结了2种边坡监测技术的特点和局限性。结果表明：GNSS比较适用于倾角较小或台阶宽度偏大的平缓边坡,边坡雷达比较适用于倾角较大或曲面弧度偏大的高陡边坡。2种技术可以相互补充、协同监测。     

普通数码相机的坡面位移监测适用性研究

利用近景摄影软件PhotoModeler Scanner设计了一套简单的坡面位移观测方法。使用标定后的普通数码相机快速获取坡面位移监测点的多角度图像,图像经过增强处理后导入软件,利用相关功能模块进行处理后,导出各位移监测点的X、Y、Z三分量坐标。在长期多次测量后,得到坡面各监测点的各位移分量曲线。在每次进行摄影测量的同时,利用0.5′高精度全站仪获得各点的三维坐标作为真实值。待坡面位移基本稳定结束观测后,整理数据,以摄影测量值对比真实值计算出均值平方根（Root Mean Square Error,RMSE）,以评估近景摄影法的精度。结果显示,除部分点误差较大外,多数点测值RMSE值在±2.0 mm左右,三分量总RMSE值为±2.8 mm。说明该研究提出的基于PhotoModeler Scanner的近景摄影测量方法满足一般坡面工程的位移监测要求,可运用于坡面安全状态的评定。     

GNSS在线监测系统在高陡露天矿边坡的应用

为建设安全矿山,研山铁矿引进了GNSS边坡在线监测系统,通过在东帮-42及-67 m水平建立监测点,实现了对边坡变形量实时监测,在此基础上,通过设定位移最大变化量警戒值,利用网络功能发送预警信息,从而实现对滑坡的实时预警。根据目前监测数据研究,发现边坡变形量受雨季影响较大,呈锯齿状增加,雨季过后,位移变化量相对较平稳,为后期增加监测点位置的选择提供了有利依据。     

三维激光扫描技术在华亭东峡煤矿塌陷区监测中的应用

三维激光扫描技术可以获取被测区域的真实数字地表模型,能够以面状形式整体反应塌陷区的变形趋势,因此,在形变监测中的应用日益广泛。文中利用三维激光扫描技术所获取的两期点云数据进行叠加,所提取的特征点形变量与GNSS监测点成果吻合较好,验证了三维激光扫描技术监测应用的可行性和可靠性。同时,利用获取的典型监测断面和塌陷区沉降等值线图精确划定了塌陷活跃区的范围和沉降幅度,为塌陷区形变机理研究提供了科学依据。     

基于小波的运营地铁隧道自动化变形监测数据处理

受邻近基坑施工影响的运营地铁隧道的位移变形监测常采用基于测量机器人的自动化监测系统,得到的变形监测数据具有观测周期长、监测精度高、累计位移小的特点,难以从观测数据中辨别真实位移和观测误差。该文采用小波变换方法对监测数据进行去噪声处理,提取变形趋势,从而可以清晰地得到变形规律,为优化基坑施工方案,指导类似工程提供有效的技术支持。     

真实孔径边坡雷达系统现场工作布置研究

为了确保真实孔径雷达系统的稳定运行及准确监测,分析了真实孔径雷达系统的构成和设备局限性,提出了多种重点监测区域情况下雷达设备最优布置范围的确定原则,讨论了通讯系统和监控中心平台布置的基本要求。在扎哈淖尔露天煤矿北帮监测案例中进行实践表明：按照原则严格布设真实孔径边坡雷达监测系统,能够获取精确有效的监测数据,监测运行稳定可靠。     

二氧化碳封存异地定向持续监测技术研究

针对国家能源集团二氧化碳捕集与封存(Carbon Capture and Storage,简称CCS)示范工程压覆补连塔煤矿五盘区煤炭资源的问题,提出了异地定向钻井持续监测技术及方案,并完成了监测孔的现场施工,获取了关键层位监测压力与温度数据。通过异地监测前后数据对比显示,地层压力、温度监测数据基本一致,延续性较好,变化趋势相同,且变化幅度也较接近,表明该异地定向监测项目实施效果较好,实现了CO2地质封存异地持续监测目标,延长了该示范项目监测数据序列,丰富了CO2地质封存手段,对于深入研究CO2长期封存于深部储层的物性变化、安全性以及CO2封存对地质环境的影响具有重要的意义。     

2种边坡监测雷达在露天矿的应用分析

为了研究不同技术原理的边坡监测雷达在露天矿边坡稳定性监测预警体系中的运行机制,对2类雷达的技术原理、技术参数及技术差异进行分析,总结了不同类型雷达的技术特点和适用范围.结果表明:真实孔径雷达比较适用于倾角较大或曲面弧度偏大的高陡边坡,合成孔径雷达比较适用于坡度较缓或曲面弧度较小的低缓边坡.     

基于改进遗传算法的露天煤矿失稳边坡临滑预警方法

为解决当前使用的基于GNSS监测系统和边坡雷达监测预警技术容易陷入局部值,而导致位移监测结果不精准的问题,提出了基于改进遗传算法的露天煤矿失稳边坡临滑预警方法。以白音华3号矿的边坡工程地质情况为研究对象,通过编码、适应度评价基本的遗传操作,将初始解向最优解进化;采用Powell法构造全局搜索过程所需的变异遗传算子,在全局搜索结果中提取边坡最危险滑动面的安全系数,由此构建的临滑预警模型,定义各个要素,确定全局搜索条件;以全局搜索数据为基础,分析滑坡变形时间曲线3个阶段演化情况,确定滑坡变形时间。2020年2月滑体及其黄土台阶坡2个监测点监测结果表明：该方法与实际数据值存在2 mm左右的最大监测偏差,具有精准位移监测效果。     

地基真实孔径雷达精度验证方法与实验研究

常规形变监测手段受限于数据精度、监测范围、适用环境等因素,严重制约滑坡、坍塌灾害的预警预报工作。基于差分干涉技术的微波遥感方法是进行非接触表面微小位移高精度监测的先进技术在应急救援、防灾减灾、矿山安全生产、边坡稳定性评估等方面均有有效应用。本文应用自研的地基真实孔径雷达系统,在分析信号模型的基础上,归纳了强散射特性目标回波数据处理流程,提出了适用于验证该类型雷达系统形变监测精度的方法。据此开展了基于三角板角反射器的点目标静止与位移实验,通过雷达回波幅值分析与点云数据拟合,判别预设目标空间位置并确定目标位移标准值,证明了所提方法的有效性和系统0.1 mm监测精度。在内蒙古黑岱沟露天煤矿进行边坡监测实验,结合若干点目标形变数据说明了系统良好的实用性。