SSR雷达在露天矿边坡预警系统中的应用

1、    ssr雷达在露天矿边坡预警系统中的应用    祁晓鑫摘要：刚果（金）某露天应用ssr雷达建立了露天矿边坡片帮、崩塌、滑坡实时监控预警系统。通过ssr雷达监测边坡的位移值和位移速率的变化曲线来判断矿区边坡的稳定性，对边坡的片帮、崩塌、滑坡等危害进行实时、动态监控，并提供预报，以确保采场内生产作业安全。关键词：ssr边坡雷达；边坡监测；预警系统露天矿开采受剥采比的影响大都采用高陡边坡的开采方式，由于边坡角大、地质因素复杂，边坡极易受爆破震动和雨水冲刷的影响进而引发边坡事故，这也给采场内的人员和设备的安全带来了极大的安全隐患。因此，对边坡稳的稳定性进行

2、监测，以确保采场内的生产安全势在必行。本文主要介绍了刚果（金）某露天矿选用ssr雷达对露天矿边坡的稳定性进行实时动态监测，并且对边坡滑坡等地质危害进行了准确的预报，利用该边坡监测雷达最大限度地减少了露天矿边坡地质灾害事故所带来的危害。同时，还能在矿坑内存在边坡稳定性隐患的区段实现生产效率的最大化。边坡雷达在该露天矿运行期间，矿坑下作业人员伤亡率和作业设备损坏率均为零，为该露天矿的安全生产做出了突出的贡献1.ssr边坡雷达1.1ssr边坡雷达工作原理ssr边坡雷在监测边坡变型时，雷达扫描自边坡表面的顶部向底部反复进行，并将监测到的数据经由无线电传至初级监测站，工程技术人员通过对两次相邻扫描位移量

3、的变化进行比较来确定边坡的稳定性。ssr边坡雷达向边坡发射高频电磁波（rrx），信号指向岩壁，再接受边坡反射回来的电磁波（r）（），如图1所示。ssr边坡雷达对边坡进行重复扫描的过程中，ssr边坡雷达系统会对扫描到的相邻两次数据的相位差进行比较，来计算边坡岩体的位移，如图2所示。1.2ssr边坡雷达优势ssr边坡雷达可以沿整个岩壁表面并无需与岩壁发生任何接触，进行连续的，次毫米级精度测量。而且该系统的测量绝大部分不受雨水、灰尘或烟雾的影响。可以保证露天矿山的安全生产及经济效益和生产的连续性，达到对边坡进行实时监测并及时预报可能发生的边坡灾害事故。2.ssr边坡雷达的应用2.1矿区概况刚果（金）

4、某露天矿地处赤道南侧，属于热带草原气候，受赤道低压带和信风带的南北移动的交替影响，一年之中旱季、雨季分明，降水主要集中在11月份至次年3月份，历年平均降水量1188mm，占全年降水量的85%以上。采场上部边坡岩性主要岩性为土质，下部边坡岩性为滑石白云岩、白云质粉砂岩以及白云质等软质岩体，该部位断层、裂缝等构造发育且破碎，受长时间高强度的降雨极易诱发边坡灾害事故。由于该露天矿矿体赋存较深，随着开采时间的延续，采场目前为深凹开采以及高陡边坡。受上述因素的影响采场边坡极易发生片帮、滑坡、塌方等地质灾害，因此需要采取有效的监测手段加强对边坡的监测，以确保坑底人员和设备的安全。2.2监测位置采场东帮13

5、80平台至为1395平台为rgs岩组（白云质粉砂岩、泥岩）与cmn岩组（白云质砂岩）交界处，该部位岩体为强风化、碎裂状结构和散体结构，边坡稳定性较差，且该部位上部出现明显裂缝，因此该区域为重点观测区域，如图3所示。另一部位为采场东帮1335平台至1350平台，该部位边坡岩层主要为白云质砂岩粉砂岩，强度较低，且长时间受雨水冲刷的影响，岩体松散且破碎，因此该部位也为重点监测区域。2.3边坡预警情况2.3.1 2015年4月23日滑坡预警2015年4月22日0点，边坡监测人员通过终端计算机发现采场东帮1380平台至为1395平台边坡位移量不断增加，4月22日12点开始该区域位移速率开始加速，在23日

6、0点达到位移速率10mm/h的黄色预警值，且位移速率仍在不断增大，因此判断该区域边坡破坏处于加速蠕变阶段，启动滑坡黄色预警，如图4所示。4月23日6点位移速率达到20mm/h的红色预警值，同时通过ssrviewer suite 4软件绘出位移倒数曲线，并得出位移倒数曲线与变形量为0轴的交点即为预测的滑坡时间，如图5所示，预估滑坡时间在6：30-7：30之间，因此通知采场内停止作业，启动滑坡红色预警，采场内的人员和设备全部离场。根据雷达实时数据曲线图，选取2：30-6：30时间段将每个时间点位移速度的倒数数据导入excel表中，并绘制出位移速率倒数的趋势线，该趋势线与速率倒数0轴的交点，即为预估

7、的滑坡时间，如图6所示得出预测滑坡时间为4月23日7：00。采场东帮1380平台至为1395平台实际发生滑坡时间为4月23日8：17分，由图7可见岩体沿着裂缝发生了整体滑落。4月23日10点，监测人员通过观察发现该部位的边坡位移量和位移速率已处于稳定状态，红色预警解除，人员和设备开始进场恢复作业。2.3.2 2016年1月31日滑坡预警2016年1月31日19点，边坡监测人员通过终端计算机发现采场采场东帮1335平台至1350平台边坡位移速率突然增大。1月31日20：30分，该区域位移速率达到位移速率10mm/h的黄色预警值，且位移速率仍在不断增大，因此判断该区域边坡破坏处于加速蠕变阶段，启动

8、滑坡黄色预警，如图8所示。此时边坡监测人员通过ssrviewer suite 4软件绘出位移倒数曲线，预估滑坡时间在21：30-22：30之间，如图9所示。因此通知采场内立即停止作业，启动滑坡红色预警，采场内的人员和设备全部离场。根据雷达实时数据曲线图，选取19：00-20：30时间段将每个时间点位移速度的倒数数据导入excel表中，得出预测滑坡时间为1月31日22：00，如图10所示。采场东帮1335平台至1350平台实际发生滑坡时间为1月31日21：50分，由图11可见该部位平台发生了整体垮落，有图可以看出該部位岩体强度极差，构造松散且破碎，再加上降雨引起边坡内静水压力与动水压力增高是引起本次滑坡的主要因素。2月1日2点，监测人员通过观察发现该部位的边坡位移量和位移速率已处于稳定状态，红色预警解除，人员和设备开始进场恢复作业。4.结论和建议（1）通过刚果（金）某露天矿对ssr边坡监测雷达的实际应用表明，ssr边坡监测雷达能够及时、清楚、准确地边坡岩体的位移速率和位移量，为准确地预报边坡崩塌、滑坡、塌方等地质灾害提供了准确的预测和预报，为保证矿山的安全生产