贵州某露天矿变形监测实例探讨及技术改进分析

在分析露天矿山边坡特点的基础上，介绍了露天矿变形监测的重要性，以及变形监测的任务、内容、常用的观测方法与手段，并结合贵州锦丰矿业边坡实例探讨了边坡滑坡预报的具体措施。

                               
登录/注册后可看大图

0前言

贵州锦丰矿业有限公司露天矿位于黔西南州贞丰县境内，距离贞丰县70km。西北至东南长约1000m，东北至西南长约450m，呈椭圆形分布，其中，东南角边坡高度超过200m，最低边坡高度位于西北角，其高度也超过130m，最大坡比近1:1.5，属高徒边坡。矿区的地质条件：该矿属卡林型金矿，从最高处750平台到490平台，边坡岩石因地下水、地表水影响，破碎易风化，含水层，断层和岩层节理发育，稳定性差，支护难度大，出现多次局部滑坡现象，属地质条件复杂的边坡。根据生产要求，需要开展露天采坑各边坡的变形监测。

1露天矿边坡特点

（1）边坡为岩石物质的较多，边坡幅度比较高，边坡相对较陡，安全系数比较低。

（2）因为矿体常年开采，所以露天矿边坡逐渐增高，因此，就有一定的开采。

（3）裸露状态是正常状态，自然风化直接影响矿体裸露地方，并经常受如爆破等因素影响。

（4）如果是金属类型的矿体，因为受到浅部构造的影响，具有比较复杂的工程地质条件。

2变形监测目的

（1）通过对边坡进行变形监测，掌握其变形移动规律和灾变征兆，为保护边坡稳定和施工人员安全生产提供信息。

（2）掌握、分析露天边坡治理的效果。

（3）积累矿山工程变形监测的工作经验，不断改进监测方法，提高监测水平。

3检验露天矿的边坡

3.1布置边坡换测站

一条直线上的工作点和控制点组成观测线，控制点布置在露天矿的边坡或表面，滑体上布置工作点，一条观测线上方两个控制点，第一个工作点到控制点的距离为50～100m，部分面线长度所在的工作测点要根据边坡的倾斜方向设定。一般以5～15m为一个工作测点的距离，具体参数需要根据露天矿的台阶的高度和宽度、本身的深度设定，同一个台阶上应该至少设有两个观测点，其中一个靠边坡低，另一个靠边坡顶，观测点要设置在每一个台阶上，观测人员的安全性和测量数据的方便性为首先考虑到的观测点所设位子。应布置在工程地质条件比较复杂的地方；受地下水和地表水危害较大；已形成的或以服务较长时间的边坡；正在治理的边坡；如：运输枢纽、断层、岩层、破碎带、风化带等地方。

要设有专门的观测点在该具有特征性的部位进行检测，当观测到移动的低端时，就在该观测点的左、右、上、下增加观测点，这样就能准确的确定边坡的移动范围了。

3.2边坡的检测

导线法是我们最常用的露天矿边坡检测法，在此基础上再配合水准测量法对工作点的高度进行测量。进行观测工作时要将全部观测点埋设10～15天后才可以，观测时要将露天矿的基本控制网点和观测站的控制点并联进行观测，平面联测工作5分经纬仪导线或5分小三角进行，四等级的水准进行高层联测。并联后的观测点，即可按露天矿I级高程和露天矿I级导线测量方法和精度要求对工作点的高程和片面位子进行测定，两次测定要相互独立，如果两次测量结果的平面坐标均符合露天矿I级经纬导航仪的精度要求，则原始数据位测量值的平均值。

如果想要在以后观测时能更方便一些，那么在计算各点的平面坐标时，应采用以观测线方向（以观测线两控制点方向为X轴，以据观测点较近的控制点为坐标原点的假定坐标系统）。露天矿边坡正常观测工作主要有如下内容：

（1）观测警戒：用来确定是否正常的边坡滑动，可根据观测

线及季节的具体情况进行水准测量。

（2）滑动其测量：根据边坡活跃程度确定滑动期测量周期。

（3）滑坡后观测：包括观测点高程及滑体的大小、平面位子、记录滑落时间的变化情况等。

如果是地势陡峭的露天矿边坡，常采用前方交会的方法对观测点的平面位子进行测定，也可使用边角交会进行测定。基点是观测法测定的，可以根据在矿区现有基本控制网点，因为要采用强制归心，所以，必须建设混凝土观测墩在基点上。控制点必须设在不容易破坏且非移动的地方。可用水准测量法观测高程，也可用三角高程测量，该方法与导线法几乎相同。正常观测与导线法有相同的周期、内容等。得到观测结果后，计算共工作点的作坐标是可以按平差解析方法，然后求的位移量与首次观测结果相比较。

观测结果整理的主要内容：根据观测点高程和平面位置，计算变形值和位移，绘制变形曲线和移动图。

（1）剖面图的检测：图上应表示边界在滑坡前后的外形，各台阶物质、标高、地质构造界限、岩层、其移动量及各观测点。如果又相差较大的观测方向和滑动方向，滑动方向剖面图需要另画。

（2）滑坡区平面图：图上应表示标高及地形、滑体边界、地物、观测线、裂缝或滑坡前后台阶等，绘出各观测点的移动向量。

（3）如果一些测点具有代表性，需绘移动速度或位移随时间的变化曲线。

4变形监测工作

4.1变形监测网的布设

按照变形监测网的布设原则，以远离采坑的测量控制点M10和JF28作为固定控制基点，在采坑边缘选取相对固定、观测视线较好的地方，新建D1、D2、D3、D4四个控制点作为观测站，随着生产的进度的进行，又增加了D5、D6、D7三个控制点作为观测站。实际位置如图所示：

                               
登录/注册后可看大图

图1露天矿变形监测控制网点分布图

4.2变形监测点布设的一般原则

监测点的布设按照岩石力学工程师的建议及生产的实际需要布设，以便更能反映边坡岩石的移动规律，在1200×600m2的采坑内，监测点的密度为40×40，在局部特殊区域应该加密布设。为了对所测数据的加工和整理，并能直观的反映局部地域的变化规律，我们将露天采坑分为6个区域，分别为：东部边坡、南部边坡、西部边坡、北部边坡、西部580，西部挡墙530。如图所示：

                               
登录/注册后可看大图

图2露天矿变形监测点分布图

表1变形监测点的精度要求表

                               
登录/注册后可看大图

4.3监测频率的确定

根据露天矿山生产工作的实际情况，按照变形监测的一般要求，每周、每日进行监测，在雨季或大爆破前后进行加密监测。根据边坡岩体的性质，对于硬岩、软岩和风化岩边坡，监测点水平或垂直位移分别大于14mm、20mm、和30mm时，即认为滑坡期开始，应进行全面监测。

4.4观测的方法

变形监测宜采用相同的测量方法，由固定的测量人员使用同一仪器和设备，在基本相同的条件下进行。我们目前使用的是全站仪，通过在已知观测点设站，后视另一个已知观测点，应用地形测量程序对所有监测点进行观测。

4.5变形监测资料的整理和分析

（1）数据采集后，及时将所测数据通过SURPAC软件加工成线性文件，然后，导出观测数据，通过EXCEL加工原始数据。

（2）预测：各观测点是否发生移动和移动的原因和特点。

（3）综合边坡地质工作，对可能发生滑坡的滑动面位置、形状、大小、倾角和滑动体的大小、形状、滑落方向作出判断。

（4）对边坡移动岩体的滑动地段、滑落的时间以及危害程度做出推断。

（5）图件

根据所测数据制作每个监测点的位移矢量图，直观地显示各监测点的变化情况。下面以西边坡530各监测点在3月份1至8日观测数据为例，显示变化如图3：

                               
登录/注册后可看大图

图3位移矢量图

通过图3可以看出总体变化很小，西部挡墙530边坡目前处于相对稳定状态。

5结论及技术改进

综上所述，通过每天都对重点监测区域进行监测，对矿山的安全生产起到至关重要的指导作用；对边坡岩体移动及塌陷起到预警作用。但是，其影响因素也有很多，如人为误差的加大，受气象条件以及观测时间不同的影响，因与其它测量工作发生冲突，不能实时进行监测，数据分析繁琐，精度差，以及耗费很大的人力和物力等。