摘要：在我国不断发展的背景下，我国的煤矿资源越来越紧缺，针对露天矿边坡暴露日趋增大，边坡稳定性对安全生产的危害愈来越严重，调研了神华露天矿目前在用的边坡实时监测系统应用情况，通过对GNSS边坡监测系统和边坡雷达监测系统工作原理，实际应用中的优缺点以及边坡实时监测预警案例进行分析，认为目前GNSS边坡监测系统较常规人工监测精度高，基本能够满足露天边坡监测需求，边坡雷达监测系统较GNSS系统精度高，监测范围大，适合地质复杂的边坡监测。
关键词：露天矿;边坡监测；应用
引言
我国地域内坍塌、滑坡等地质灾害发生频繁，给安全生产、生态环境和人类生存等带来了严重的危害，甚至造成人员伤亡。滑坡发生的主要原因是难以准确地预报发生的时间、地点和强度，以致于在灾害来临之前，不能做出防灾、减灾、抗灾措施。矿山地质灾害事故也时有发生，仅“内蒙古平庄矿”自1958年以来有记载的滑坡事故就多达66起，造成了巨大的损失;云南楚雄州吕合煤矿在2000年排土场发生的重大滑坡事故，造成多处变压器供电中断，公路、池塘、围墙被毁，造成了极大的损失，2001年由于降水矿区发生特大山体滑坡，对广大铁路及下游的农田、公共设施等构成了严重的威胁。灾害事故反应出预防矿山滑坡事故，刻不容缓，而实现矿山滑坡灾害的预防，有效手段是监测边坡稳定性状况，制定并实施针对性的防范、治理方案，确保灾害的预警预报，对安全生产具有重大意义。
一、国外露天煤矿边坡监测技术
整体而言，国外露天煤矿较我国居多，主要分布在澳大利亚、加拿大等国家，目前国外露天煤矿边坡监测技术应用较多的有GPS监测系统、CSIRO监测系统及近几年发展起来的微震技术。澳大利亚研制的CSIRO边坡监测系统，服务寿命较短为5年，仪器设备简单，可安装在钻孔深150m以上，可以监测边坡岩体内部的移动，主要依靠的是传感器。加拿大很多露天矿采用GPS边坡监测技术，仅几年逐步引入TDR监测系统，由电脉冲信号发生器、传输线（同轴电缆）、信号接收器三部分组成。
二、国内露天煤矿边坡监测技术
根据调查总结，国内边坡监测技术主要包括GPS监测技术、边坡雷达监测技术、传感器系统传感器监测系统、三维激光扫描系统等。
1、GPS监测技术
GPS边坡监测系统有4部分，分别是监测区观测点、调度中心、客户端以及报警系统，分别对GNSS数据进行采集、解算、存储、分析和发送，客户端可实时查看边坡位移监测数据。该技术具有全天候、高精度、自动化、高效益、观测时间短等优点，在露天煤矿边坡变形监测方面具有广泛的应用前景。但GPS边坡监测系统也有很多缺点，比如：GPS自动监测设备防水防潮设施不完善，硬件更新周期短；防寒保暖设施不完善，冬季维护工作量很大；数据跳变较大且时间较长，容易引发错误判断；解算软件易崩溃，从而影响数据的连续性和时效性；监测数据变化较大，需要人工纠错，或者延长数据采集时间，以保证数据的精确度。山西平朔安家岭露天煤矿以及神华集团下属多处露天煤矿均采用该监测系统。
（1）CORS监测技术
连续运行卫星定位导航服务系统（CORS）是测绘的基础设施建设，也是信息社会、知识经济时代必备的基础设施。它可应用于城市规划、交通、地震、气象等多个领域和行业。系统目前使用GPSCORS应用广泛，由若干个连续运行的GPS基准站、数据处理控制中心数据传输与发播系统和移动站组成。该系统具有工作效率高、测量精度高等优点，将CORS系统应用于露天煤矿的边坡监测，实现了一种迅速精准的边坡监测方法，为边坡预防提供可靠的原型数据。
（2）GNSS监测系统
GNSS边坡监测系统包含了美国的GPS、俄罗斯的GLONASS、中国的Compass、欧盟的Galileo系统。采用成熟的INTERNET技术、高精度卫星导航准动态算法等技术，该系统的优点是位置布设灵便，便于全天候实时在线监测，测取待测点的数据，数据实现自动化处理，目前以国内设备为主，价格较低。缺点是只能监测浅表层位移，监测点数增加费用也增加，监测点数不宜布设过多，对陡峭、会有滚石损坏设备或滑坡埋葬监测点的坡体，不宜布设等。目前应用较多的是神宝露天煤矿、大南湖二矿、黑山露天煤矿、扎尼河露天煤矿、准东露天煤矿等。应用较多的系统类型有广州中海达定位技术有限公司的GNSS高精度形变监测系统，MK300型GNSS全自动监测预警系统，华测GNSS边坡位移监控系统等。
2、边坡雷达监测技术
边坡雷达监测技术是目前边坡位移监测中最先进的技术，其原理是向测量岩体某处发射电磁波，通过测量前后两次返回电磁波相位差的变化，来确定岩体位移量。边坡雷达系统结合了干涉测量技术、步进频率连续波技术、合成孔径雷达技术，具有距离向分辨率和角度向分辨率，将待监测区域分割成很多的单元，采集每一个单元的位移信息，再将所有的信息结合起来，这样就得到了待测体表面的信息数据。该系统的优点是：数据为无线传输，可实时在线监测，可采集的数据量较大，监测距离远；缺点是需要结合人工处理和分析，引起误差；布设监测设备成本较高，设备以进口为主，价格昂贵，实际应用不多。2009年，我国黑岱沟露天煤矿从澳大利亚引进国内第1台边坡稳定性雷达，其全称是GroundProbeT-SeriesSlopeStabilityRadar，简称SSR。鄂尔多斯哈尔乌素露天煤矿引入IBIS-M边坡雷达监测预警系统对采场边坡进行稳定性分析，该系统由意大利IDS公司联合佛罗伦萨大学共同研发而成，融合了差分相位干涉测量技术、SFCW技术、SAR技术和永久散射体等技术，可应用于大型的露天生产矿。神华集团胜利露天煤矿、宝清露天煤矿均引入了该系统。
3、三维激光扫描系统
三维激光扫描技术又名实景复制技术，出现于上世纪90年代中期，紧跟GPS之后。利用激光测距原理，通过高速激光扫描测量的方法，大面积、高分辨率快速获取物体表面各个点的坐标、反射率、颜色等信息，从而进一步复制出实景模型，为后续数据分析工作提供依据。其优点是：可以全天候作业；不需要特别的光线角度，可以根据距离确定数据密度，数据获取速度快。可以对变形体进行全方位的扫描，不需要人为寻找变形体的特征部位。但目前以国外设备为主（国产系统多数组件也是进口），价格贵，只能监测表面形变，不能監测深部位移。还可用于三维建模和方量测算。数据需要人工处理，对人员素质要求较高。目前设备的可靠性、稳定性、耐用性有待进一步完善。
三、结论
综上所述，目前国内外露天煤矿边坡监测技术多以GPS监测技术为主，其主要优点是价格较低，设备安装较容易，而近几年也陆续有使用雷达监测技术及三维激光扫描系统，实现实时监测、远距离监测，但价格相比GPS较贵，设备多为国外引进设备。
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