GNSS技术在矿山地质灾害监测中的应用

1、GNSS技术在矿山地质灾害监测中的应用摘要：利用现代测量设备对矿区山体发生地质灾害后的稳定性进行科学分析， 并采集变形数据，在矿山地质灾害预防中是不可或缺的重要环节，对探究山体的 变化特征有十分重要的意义。以下主要对山体发生灾害时变形监测进行了概述， 研究了常用的监测方法，并在地质灾害发生应急变形监测中有效应用GNSS技术 进行了有效的分析，希望能给相关单位提供一定的参考与借鉴。关键词：GNSS技术；矿山地质灾害；监测金属矿山尾矿库的安全关系到矿山环境以及其影响区域内人民生命财产的安 全。国务院将非煤矿山企业全面开展安全达标、强制推行先进适用的技术装备、 强制淘汰落后技术产品等内容列入国务院关

2、于进一步加强企业安全生产工作的 通知（国发201023号）中，并提出明确要求和政策措施，要求对三等以上 尾矿库要在2011年底前达到安全标准化最低等级，2013年底前，所有金属非金 属矿山和尾矿库要达到安全标准化最低等级，并明确要求100万立方米以上尾矿 库要安装全过程在线安全监控系统。基于GNSS技术的尾矿库安全监测监控系统 的应用对于加强尾矿库的安全监管，掌握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故 发生具有重要意义。1矿山地质灾害与地质环境1.1矿山地质灾害的主要类型及成因自然地质自身的变化及移动或造成矿山地质环境的变化，但同时人类在生产 中造成的地质改变也会引起地质环境变化，矿山地质灾害的发

3、生具有不可抗拒性， 其实际的预测与防治存在较大的困难，其对人类生产及生活实践造成的影响也是 非常巨大的。当前主要的矿山地质灾害类型及成因如下：1.1.1坍塌滑坡矿山坍塌滑坡主要是由于矿区自然环境及隐患区域地质条件变化及人为因素 等造成的，对坍塌滑坡引起的主要因素进行分析，是有效的稳定并控制矿山开采 中滑坡灾害的关键措施。1.1.2矿山地下水位变化引起的灾害。矿山地下水位变化后造成的自然灾害，主要以矿坑涌水突水为主，这类地质 灾害危害性较大。在矿山开采的过程中，首先要对矿坑的涌水量进行准确的估算， 然后再采取一定的采矿措施，对矿坑涌水量估算后如果出现地下水位的大幅度变 化，应加以重视。矿区地下水

4、位的变化会造成坑内溃沙涌泥，即采矿过程中遇到 蓄水溶洞，在溶洞中不仅存在大量的水，还具有一定数量的泥沙及石屑，在水涌 入的过程中，溶洞中的泥沙及石屑也一起融入矿区。地裂缝的存在及透水断层等 也会将部分沉淀物带入坑内，大量的泥沙将矿坑堵塞，对采矿设备及采矿人员造 成严重的威胁，情况严峻时会造成矿山的毁灭。1.1.3矿体内因引起的灾害。矿体内因造成的灾害是指由于矿山自身地质环境变化后，一些偶发性因素造 成的突发性、灾难性的后果，主要以矿层自燃、瓦斯爆炸、矿山火灾、地热等为 主，在矿井中主要以瓦斯爆炸为主，一些硫化矿床中常出现矿坑火灾。这类自然 灾害造成的损失一般比较大，要对其进行科学的防治。1.2

5、地质环境在矿山开采的过程中，相关人员可以结合地质环境的实际特点，按照地质运 动的规律对地质环境进行分析，预测矿物开采过程中可能发生的灾害，并做好相 应的准备工作，以降低因为人为因素造成的自然灾害及相关损失。1.3矿山地质环境与地质灾害之间的关系矿山地质环境与地质灾害之间是相互制约的，在一定基础条件下地质环境规 模会发生一定的变化，地形地貌及地质构造等变化及自然灾害的发生，比如矿层 岩性作为矿山地质灾害的内部影响因素，对区域地质结构的实际发展具有直接决 定作用。2观测法具体条件对比大地测量法监测范围比较大，而且对矿区地表变形的范围有较高的精准度， 不仅可以对边坡区域的绝对位移量和区域变形过程进行

6、监测，还能监测到边坡区 域的信息，其具有操作灵活和精准度高的特点。但是其连续观测性比较差，主要 是受地形和天气等外界条件的影响。比如在山体位移量比较大的情况，由于精准 度比较低，所以在监测过程中应用近景摄影测量法时，需要采用多个切换方式， 并且只局限于小范围监测，对远景监测的效果不够显著。GNSS监测法，不仅要 利于监测优化、操作简单，还要克服天气等外在因素，做到无需要通视且监测时 间长，目前在我国滑坡变形监测中，已经广泛应用了 GNSS观测技术，其不仅有 明确的周期性，更加清楚整体监测效果，还可以有效提高滑坡应急监测效率，并 在短时间内表征监测的变化。精度的要求，在山体变形监测中，由于矿山地

7、质的 不同来直接决定。地质灾害发生过程中，地表裂缝的观测误差为0.5mm，垂直位 移监测高程中差3mm，水平位移监测点中误差为6mm；垂直位移监测高程中差 10mm，水平位移监测点在矿区山体土质变化精度中误差12mm，地表裂缝的观 测误差为5mm内；监测周期要综合考虑的因素不仅是上面我们说的精度要求， 还要考虑变形速率和地质条件以及测物的特征。对灾害易发生区域进行监督预防需要采用多种不同方式，并且观测周期尽量 与方法一致，并监测仪器和环境大体的相同；在监测范围内选择监测点，结合实 际情况，形成一定的监测网，不仅可以达到理想的监测效果，还可以全面性评估 其整体的地理位置。3GNSS技术在滑坡监测

8、中的应用探究中海达V30接收机与TS09全站仪在山体变形监测中，是常规的监测仪器。中 海达V30接收机测距精度为2.5mm+1x10-6d，TS09全站仪的测距精度为 1.5mmm+2x10-6d，测角精度为1。例如：在山区不但山高林密，而且雨雾天气 频繁，所以在地区的监测中，对监测仪器的选择上面，常规的监测方法已经无法 在适用，并根据对精度的要求以及个体分析的测量成果，最终在监测仪器上选择 了中海达V30接收机，根据工程的实际情况，其监测要求为：动态监测点12个 和土体含水率计3支、GNSS基准站1个以及布设雨量计1套；土体含水率计分 别埋深于土体表层下，并在附近相对稳固的监测站内设置了基准

9、点，用于测定山 体灾害稳定间和降水量的相关性，重点监测在监测仪器的整体选择过程中，对变 形区域多安置的仪器，并评估其变形状态，主要累计从倾伏角和变形方位角以及 平面位移等方面，累计倾伏角和变形方位角以及累计平面位移，以此来实现最好 的监测效果。通过八个月的监测数据，雨季变形量比较大，且属于稳定型灾害，降水后约 两周经应力调整又趋于稳固，秋季山体监测点整体变化速率较小，且体形变量不 大，后期倾伏角在2.7度左右，相对比较稳定。在后期进行分析时，可以针对采 集到的山体变形监测数据，运用非线性滑坡问题通过模型参数进行处理，有助于 科学预测矿区山体形变特征，非线性回归分析和BP神经网络以及灰色GM模型

10、 等是常用的建模方法，以此来实现对监测数据的拟合分析；建立地质灾害自动化 GNSS动态监测系统，在控制技术和数据传输以及电子传感器的逐渐应用中特点 重要，在主控中心通过GNSS动态采集数据三维传输、坐标，并实时展示和输出 完成的数据，不仅对滑坡监测系统自动化水平进行了有效的提高，还根据阈值实 现了快速预警播报。4结语综上所述，本文深入探讨了矿山地质灾害导致山体变形预报技术与变形监测， 并详细分析了 GNSS控制网监测和近景摄影测量观测以及大地测量常规观测等手 段，有效探究了在灾害监测中应用GNSS观测技术，然后从监测点地质灾害监测 的监测周期和滑坡监测技术的精确性进行了论述；并且对山体变形监测数据处理， 提出了非线性回归分析和BP神经网络以及灰色GM模型等应用方法，以此来有 效提高变形监测数据预测的准确率。参考文献：苗树平.基于GNSS技术的矿区地表三维形变监测研究J.现代矿业，2015 （03）.汤运涛.GNSS技术在滑坡应急变形监测中的应用J.黄金，2016（05）.武文波，张国辉，梁洪武，王国君.采