烏蘭圖嘎露天礦邊坡監(jiān)測設計論文

主要內(nèi)容、基本要求、主要參考資料等：主要內(nèi)容：設計出該露天礦的邊坡監(jiān)測方案以及變形監(jiān)測周期。闡述了觀測完成后變形監(jiān)測數(shù)據(jù)如何進行處理。對邊坡的穩(wěn)定性提出了意見和建議?；疽螅和ㄟ^老師的幫助和自身所掌握的知識和搜集到的資料，結合實際情況完成這次畢業(yè)設計論文。并鍛煉和提高自己調(diào)查研究、搜集資料、查閱文獻、使用工具、總結等的學習能力。主要參考資料：[1]李海蒙,李軍財.國內(nèi)外礦山邊坡監(jiān)測技術應用的最新進展[J].中國礦業(yè),2006：(15)4[2]李征航,黃勁松.GPS測量與數(shù)據(jù)處理[M].武漢大學出版社[3]趙強.蒙庫鐵礦露天礦邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測[J].新疆鋼鐵，2011：（1）[4]岳建平,田林亞.變形監(jiān)測技術與應用[M].國防工業(yè)出版社[5]張雷韜,梁建軍,于春剛.烏煤公司露天礦采掘場邊坡穩(wěn)定性分析及治理[J].[6]張國良.礦山測量學[M].中國礦業(yè)大學出版社,2008.311-327完成期限：第八學期第十五周指導教師簽名：專業(yè)負責人簽名：年月日I目錄中文摘要 I英文摘要 II前言 11烏蘭圖嘎露天礦概述 21.1位置與交通 21.2露天礦開采境界特征 21.3氣象 21.4地震 31.5建設與生產(chǎn)情況 32露天礦邊坡概況 42.1采掘場邊坡 42.2排土場邊坡 73作業(yè)依據(jù)和精度設計 103.1作業(yè)依據(jù) 103.2精度設計 104變形監(jiān)測控制網(wǎng)的建立與布設 124.1平面控制的建立 124.2高程控制網(wǎng)的建立 165邊坡監(jiān)測設計 195.1邊坡監(jiān)測站和監(jiān)測線的布設 195.2監(jiān)測周期的確定 205.3監(jiān)測內(nèi)容 205.4邊坡監(jiān)測 216邊坡監(jiān)測資料的整理分析和保存 256.1邊坡監(jiān)測資料的整理 256.2邊坡監(jiān)測資料的分析 256.3邊坡監(jiān)測資料的管理 257總結 27致謝 29參考文獻 30附錄 31烏蘭圖嘎露天礦邊坡監(jiān)測設計烏蘭圖嘎露天礦邊坡監(jiān)測設計摘要邊坡一般由巖石和粘土物質(zhì)組成，幅度隨著露天礦的逐漸開采而增高，坡度相對較陡，當受到外界因素的影響如當?shù)氐牡刭|(zhì)構造、邊坡的巖性、降水、地震、爆破、的侵蝕、設備動態(tài)負載和其他因素會發(fā)生滑坡、坍塌等地質(zhì)災害。會對人員，設備以及生產(chǎn)造成危害。因此，高效、準確的監(jiān)測露天礦的邊坡的變形十分重要，本文通過對烏蘭圖嘎露天礦的邊坡監(jiān)測設計，分析了露天礦滑坡的形成原因；設計出該露天礦的邊坡監(jiān)測方案以及變形監(jiān)測周期；闡述了觀測完成后變形監(jiān)測數(shù)據(jù)如何進行處理，并根據(jù)已知數(shù)據(jù)資料對邊坡的穩(wěn)定性提出了意見和建議。關鍵詞邊坡；地質(zhì)災害；邊坡監(jiān)測設計烏蘭圖嘎露天礦邊坡監(jiān)測設計PAGEIITHEOPENPITMINESLOPEMONITORINGDESIGNOFWULANTUGAABSTRACTWithopen-pitmineslopeisrockymaterialcommonly,amplitudeofincreasedgraduallyandmining,therelativelysteepslope,whenaffectedbyexternalfactorssuchaslocalgeologicalstructure,lithologicslope,precipitation,earthquake,demolition,erosion,equipmentofdynamicloadandotherfactors,landslides,collapseandothergeologicaldisasters,thepersonnel,productionequipmentandproduction,therefore,efficientandaccuratemonitoringofopenpitmineslopedeformationisveryimportant,thisarticlethroughtoWulantugaopen-pitmineslopemonitoringdesign,explainstheformationreasonsoftheopen-pitminelandslide.Designoftheopen-pitmineslopemonitoringplan,aswellasthedeformationmonitoringcycle.Expoundshowobservationafterthecompletionofthedeformationmonitoringdataprocessing,andaccordingtotheknowndataputsforwardopinionsandSuggestionsonthestabilityoftheslope.KEYWORDSSlope；geologicaldisasters；slopemonitoringdesignPAGE4前言露天礦的邊坡一般是臨時或半永久性的，煤礦的開采有一定年限，當資源開采完后，就要回填。露天礦開采中普遍存在的問題是邊坡變形，當變形到一定程度時就會發(fā)生滑坡。為了避免災害發(fā)生，如果發(fā)現(xiàn)邊坡在豎直方向或水平方向上的位移變化速度急劇增大時，應立即撤出工作人員、采掘、運輸設備，以確保人員和財產(chǎn)的安全。通過監(jiān)測變形的規(guī)律，可以進一步的研究邊坡變形的原因，預報災害，為以后的邊坡設計積累經(jīng)驗。提供邊坡穩(wěn)定性分析的基礎資料。還可以通過分析觀測資料了解和掌握滑坡形成的原因、形態(tài)、規(guī)模和發(fā)展趨勢，以便及時采取相應的處理措施，保證露天礦山生產(chǎn)安全、高效、經(jīng)濟的開采[1]

1烏蘭圖嘎露天礦概述1.1位置與交通(1)地理位置烏蘭圖嘎露天礦區(qū)位于內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特市勝利煤田的西南端，錫林浩特市西偏北約12km處，緊鄰原Ⅱ采區(qū)露天鍺礦，行政隸屬于錫林浩特市寶力根蘇木。其地理坐標為：東經(jīng)115°53′00″～115°55′15″北緯43°57′30″～43°59′00″(2)交通勘探區(qū)位于錫林浩特市西偏北12km，有公路相通。由錫林浩特沿省道S101線西行370km到達蘇尼特右旗賽漢塔拉鎮(zhèn)與集二線相連；自錫林浩特市沿錫桑鐵路南行150km到達桑根達萊與集通線相連；錫林浩特沿207國道南行290km到達河北省張家口市；錫林浩特市每天有飛往北京及呼和浩特市的飛機，交通甚為方便。1.2露天礦開采境界特征露天礦開采境界特征為，地表境界南北傾向長2.78km，東西走向?qū)?.38km，面積4.635km2；6-1號煤層底部境界南北傾向長2.538km，東西走向?qū)?.105km，面積3.569km2。露天礦最終邊坡角為26°，最大開采深度為160m。1.3氣象錫林郭勒盟屬中溫帶半干旱大陸性氣候，草原的夏季時間短且炎熱，冬季時間長十分的寒冷，寒暑溫差較大，。根據(jù)錫林郭勒盟氣象站近年來氣象觀測資料統(tǒng)計，6月到8月為夏季，溫度較高晝夜溫差大，11月至次年的3月氣溫最低。霜凍期時間較長，一般為10月開始到第二年的4月結束。平均凍土深度2.39m。降水一般集中在6月～9月，冬季降雪較多。年平均蒸發(fā)量1788.93mm/a。1.4地震根據(jù)內(nèi)蒙古地震資料，本地區(qū)地震動峰值加速度0.05g，對照烈度為Ⅵ度。據(jù)了解本區(qū)歷史上無破壞性地震發(fā)生的記載。區(qū)內(nèi)無泥石流、滑坡及塌陷等不良地質(zhì)災害現(xiàn)象發(fā)生。1.5建設與生產(chǎn)情況烏蘭圖嘎鍺煤露天礦為改擴建露天礦，原有鍺煤生產(chǎn)能力為0.05Mt/a，全部用于冶煉提鍺，年可加工GeO210t/a。烏蘭圖嘎煤炭有限責任公司為順應市場發(fā)展的需要，相應國家的節(jié)能減排、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的號召，在原有的單一鍺煤加工提煉的基礎上，增加煤炭的生產(chǎn)能力,擴建后露天礦建設規(guī)模為1.20Mt/a，主要產(chǎn)品為鍺煤及褐煤兩種產(chǎn)品，在生產(chǎn)過程中利用提鍺產(chǎn)生的余熱可進行發(fā)電和褐煤的脫水提質(zhì)處理。露天礦現(xiàn)已完成礦區(qū)劃定范圍批復、地質(zhì)勘探、資源/儲量核實以及評審備案、開發(fā)利用方案及可研報告編制等工作。于2009年12月完成鍺煤露天礦初步設計的編制工作并審批通過。目前正在籌劃下階段設計、礦山建設前期籌備等項工作。2露天礦邊坡概況2.1采掘場邊坡（1）采掘場邊坡地質(zhì)條件露天礦首采區(qū)采掘場兩側(cè)邊坡分別位于正斷層附近，斷層傾角為75°，皆大于邊坡角度，隨著工程的推進，斷層破碎帶將被剝離掉，對邊坡的穩(wěn)定性不會產(chǎn)生影響。邊坡部位的工程地質(zhì)條件與礦區(qū)基本一致。（2）影響采掘場邊坡穩(wěn)定性的因素1）露天礦設計的邊坡的高度、邊坡臺階的寬度和邊坡的坡面角都會直接影響邊坡的穩(wěn)定性。2）組成邊坡的物質(zhì)，這些物質(zhì)理力學強度，該地區(qū)巖層的傾向、傾角和走向都對露天礦邊坡有極大影響；3）露天礦在開采過程中會對邊坡有一定的影響，從而破壞巖體的整體性。4）雨水對邊坡有著較大的影響，當雨水通過裂隙滲入邊坡巖體，會減少巖體間的摩擦和降低巖體的物理強度，從而使邊坡失穩(wěn)。（3）邊坡穩(wěn)定計算指標的選取由于地質(zhì)報告中缺少邊坡部位詳細的工程地質(zhì)資料，沒有關于巖石節(jié)理、裂隙密度的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，只能根據(jù)經(jīng)驗確定減弱系數(shù)λ=0.045。依據(jù)礦區(qū)勘探地質(zhì)報告提供的相應巖性有限資料及參照鄰近勝利一號露天礦的實際資料，類比礦山經(jīng)驗數(shù)據(jù)，確定土、巖的物理力學指標見表2-1

表2-1邊坡巖體強度力學指標表巖種Φ（°）C（Mpa）R（t/m3）泥巖38°30′0.751.768煤27°24′0.061.240粘土13°54′0.061.817砂質(zhì)泥巖27°0.042.12粉砂巖28°0.051.98粗砂巖31°0.031.97中砂巖29°0.041.98細礫巖32°0.041.94泥質(zhì)礫巖28°0.041.95炭質(zhì)泥巖37°0.031.97沙類土32°02.63（4）預想滑動模式及計算方法選擇1）計算剖面位置的選擇露天礦在不同的開采階段，其邊坡位置、狀態(tài)、工程地質(zhì)條件有所不同。在初期（首采區(qū)）采場的北部端幫邊坡深度大、暴露時間長是影響邊坡穩(wěn)定的關鍵部位。當首采區(qū)采掘完了轉(zhuǎn)向二采區(qū)后，隨著工作幫向北推進，邊坡高度逐漸加大，接近二采區(qū)終了時其邊坡高度最大，本次設計選取V-V勘探線為邊坡穩(wěn)定的計算剖面。在下一階段根據(jù)邊坡工程地質(zhì)的詳細勘探結果，再做出進一步的計算與修正。2）預想滑動模式計算部位的邊坡主要由表土、軟巖和煤層構成。根據(jù)巖性組合特征，巖層產(chǎn)狀，依據(jù)經(jīng)驗得出的地質(zhì)情況及采礦邊坡形成的條件，來確定未來邊坡滑動模式主要是切割巖層產(chǎn)生的圓弧滑動。滑動模式見圖2-1所示。3）計算方法選擇設計采用Bishop法進行計算，數(shù)學模型如下：(2-1)

式中：(2-2)(2-3)(2-4)(2-5)對每一條塊必須滿足的條件：(2-6)(2-7)式中：F――穩(wěn)定系數(shù)C′――瞬時粘結力γ――巖石容重h――條塊高度γw――水位的高度Ф′――瞬時內(nèi)摩擦角ΔX――條塊寬度αi――條塊底面傾角Q――張裂隙水的水平作用力σ′――有效正應力4）計算結果和預想滑面經(jīng)計算，當邊坡高度為120m，邊坡角為26°時，穩(wěn)定系數(shù)為1.31，滿足露天礦邊坡穩(wěn)定性要求。滑坡模式見圖2-1。圖2-1采掘場邊坡滑動模式及穩(wěn)定計算示意圖5）臺階坡面角的估算根據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查，以及鄰近礦山勝利一號露天礦的生產(chǎn)實際經(jīng)驗，結合本礦地質(zhì)條件、臺階設計高度（10m）、開采工藝等因素，確定本礦表土臺階工作坡面角為50°，軟巖及煤層臺階為60°。2.2排土場邊坡（1）內(nèi)、外排土場基底及排棄物料概述外排土場位于露天礦地表境界南側(cè)外200m，外排土場基地第四系（Q）覆蓋層為混合型草原堆積，由沖積、風積、洪積和坡積物組成，以黃褐色、灰白色、淺黃色、雜色粉砂、細砂、亞砂土、砂土、殘積礫石及灰黃色、淺灰色含礫粗、細砂等組成。揭露地層厚度2.50m～35.43m，平均14.84m。排土場基底較穩(wěn)定、平坦，對露天礦邊坡穩(wěn)定影響小，不受地表水影響。露天礦外部排棄物料由表層沙土、各種泥巖與砂巖的混合物所組成。大部分為泥巖，占所有剝離物的75％以上。內(nèi)排土場位于6－1號煤層底板以上，基底為泥巖，基本呈水平狀態(tài)。排棄物料一般按地層順序排放，只有局部存在混排現(xiàn)象?；资艿叵掠克按髿饨邓挠绊懀袣堄嗨嬖?。（2)影響排土場邊坡穩(wěn)定性的主要因素1）排土場的高度、排土場各個臺階高度、寬度；2）排棄物是由什么物質(zhì)組成的；3）不同的物質(zhì)之間的摩擦力不同，所造成的力學性質(zhì)也不同；4）排土場所處的環(huán)境對其穩(wěn)定性也是有影響的，比如其基地的傾角大小，基地是由什么物質(zhì)構成的；5）由于北方冬季時間長，所以凍土時間也長，排土場會積雪，當天氣轉(zhuǎn)暖，晝夜溫差大，白天時會雪水融化會滲入土里，而到了晚上溫度低，滲入排土場的水又會凍住產(chǎn)生裂縫，這些也會對其穩(wěn)定性有影響；（3）穩(wěn)定計算指標的選取排土場的邊坡穩(wěn)定性驗算主要以外排土場的最終邊坡為驗證對象。內(nèi)排土場只有在首采區(qū)的北側(cè)存在端部非工作邊坡，排棄標高按1110考慮，暴露邊坡高度為70m。轉(zhuǎn)向二采區(qū)后只有工作幫邊坡暴露，而且角度較小為10°左右，根據(jù)現(xiàn)有礦山實際情況及設計經(jīng)驗，對排土邊坡的穩(wěn)定影響較小。排土場初始排棄的物料較為松散，隨時間的推移物料逐漸壓實重塑，穩(wěn)定計算指標取土巖混合后的松散系數(shù)為1.10，內(nèi)摩擦角為22°，凝聚力0.01Mpa，容重1.78t/m3。（4）預想滑面及計算方法的選擇排土場邊坡體是由土沙和巖石混合物分層排棄而成，沙土和巖石經(jīng)過上面的排棄物壓實。所以滑坡破壞模式也是上部垂直裂縫，下部呈圓弧面滑落，如果基底不穩(wěn)定，還將牽動基底隆起或基底順層滑坡?；履Ｊ揭妶D2-2。圖2-2排土場預想滑面示意圖計算方法采用Bishop法計算。計算公式及參數(shù)意義見采掘場邊坡穩(wěn)定計算。（5）計算結果經(jīng)計算，外排土場排棄高度60m，邊坡角18°，穩(wěn)定系數(shù)為1.37。內(nèi)排土場排棄高度為70m，邊坡角20°，穩(wěn)定系數(shù)為1.33。設計所取用的邊坡角滿足露天礦排土場邊坡的穩(wěn)定性要求。3作業(yè)依據(jù)和精度設計3.1作業(yè)依據(jù)（1）《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》GB50197—2005（2）《煤礦安全規(guī)程》(2009版)（3）《煤礦安全監(jiān)察條例》（國務院2000年11月14日）（4）《煤礦測量規(guī)程》（5）《GPS城市測量技術規(guī)范》（6）《國家三、四等水準測量規(guī)范》3.2精度設計根據(jù)有關規(guī)范，結合烏蘭圖嘎露天礦實際情況，邊坡變形監(jiān)測首級控制網(wǎng)采用城市四等GPS控制網(wǎng)，GPS四等控制網(wǎng)精度要求如表3-1表3-1GPS四等控制網(wǎng)精度要求相鄰點最小距離≥1km相鄰點最大距離≤10km相鄰點平均距離2-5km固定誤差aa≤10mm比例誤差b最弱邊相對中誤差b≤20ppm≤1/4.5萬數(shù)據(jù)來源：《全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)范》相鄰點間弦長中誤差用下式表示：（3-1）式中：σ——網(wǎng)中相鄰點間的距離誤差(mm)；a0──與接收設備有關的常量誤差(mm)；b0──比例誤差(ppm或10-6)；D──相鄰點間的距離(km)；根據(jù)《煤礦測量規(guī)程》有關規(guī)范，變形監(jiān)測控制網(wǎng)的高程測量采用三等水準測量。精度要求如表3-2表3-2三、四等水準測量的精度測量等級三等四等M△3.05.0Mw6.010.0數(shù)據(jù)來源：GB12898-1991《國家三、四等水準測量規(guī)范》每公里水準測量偶然中誤差M△。按式3-1計算：（3-2）式中：△——測段往返測（或左右路線）高差不符值，mm；R——測段長度，km；n——測段數(shù)；每公里水準測量全中誤差Mw。按式3-2計算：(3-3)式中：W——經(jīng)過各項改正后的水準環(huán)閉合差，mm：F——水準環(huán)線周長，km；N——水準環(huán)數(shù)：平面聯(lián)測采用I級光電測距導線的精度（表3-3），高程聯(lián)測采用四等水準的精度；表3-3測距儀精度等級測距中誤差（mm/km）測距儀精度等級≤5Ⅰ6~10Ⅱ11~20Ⅲ數(shù)據(jù)來源：《煤礦測量規(guī)程》4變形監(jiān)測控制網(wǎng)的建立與布設4.1平面控制的建立（1）方案的確定變形監(jiān)測必須布設基準點，它是計算變形體自身變形的基礎?；鶞庶c應在邊坡體外，它的布設原則：1）建立在邊坡巖體外固定的巖體上；2）對于垂直基準點要布設至少一組，每組不少于3個點，以便檢核；3）參考點應選在地勢平坦，便于觀測，易于保護的地方； 4）不會收到外界影響，如爆破，滑坡等；5）保證在所選的參考點可以進行所有的觀測工作，不會因為其他的生產(chǎn)工作而影響觀測工作；該露天礦南北方向要比東西方向?qū)?.4km，露天礦的建筑物一般比較分散，首級控制要求精度高，如果采用傳統(tǒng)導線測量方法布設首級控制網(wǎng)，需要的時間長，它受觀測條件因素的影響大，如觀測者的認為誤差，氣象條件和觀測時間不同的影響，觀測儀器的本身精度，還可能與其他的工作發(fā)生沖突，內(nèi)業(yè)繁瑣，由于傳統(tǒng)大地測量方法有這些諸多因素影響，所以選擇了用GPS布網(wǎng)，GPS可以全天候觀測，操作方便，點與點之間不需要同時，工作量小，觀測時間短，且可以達到精度要求。（2）選點埋石1）選點的要求測站四周要開闊，高度角15°以上不允許存在成片的障礙物。測站上應環(huán)境良好便于安裝天線和GPS接收機，可不受影響地進行觀測，要遠離大功率的無線電信號發(fā)射源，以免損壞接收機天線。要與高壓運輸線，變壓器等保持一定距離，避免干擾。測站應遠離建筑物、大的遮擋物，水庫等信號反射物，以免出現(xiàn)嚴重的多路徑效應。測點應選在地質(zhì)條件良好、點位穩(wěn)定、易于保護的地方，并考慮交通等問題，充分的利用符合要求的原有控制點和標識觀測墩。盡可能使所選的測站附近的小環(huán)境與周圍的大環(huán)境保持一致，以避免或減少氣象元素的代表性誤差[2]。在進行GPS觀測選點工作前，收集到了烏蘭圖嘎露天煤礦地表境界拐點坐標（附錄1）和露天礦底部境界拐點坐標（附錄2），這些已知坐標是該露天礦邊界點。還收集到了烏蘭圖嘎露天礦總布置平面圖，在圖上選出點位，在實地觀察后，選出符合基本要求的點位。應為用到已知點，所以點名不需要更改。布設不少于3個高級點來保證GPS網(wǎng)圖形精度。結合該礦實際情況，在符合精度要求的前提下，分別在工業(yè)場地、組裝場地、殘留破碎站選點，選出3點和邊界點P4為高級點，分別在露天礦的東西兩側(cè)選出基準點G31、G20、K24、P11、P9進行聯(lián)測。點位分布如圖4-1圖4-12）埋石的要求由于是GPS四級網(wǎng)，級別低為節(jié)省資金不需要天線墩，但應滿足標石穩(wěn)定，易于長期保存。標石應設有中心標志，標石的中心可用鐵或堅硬的復合材料制成。標志中心應刻有清晰、精細的十字線，十字線相交的中心點直徑不大于0.5mm。埋石時可以應用混凝土灌制，各層標志中線應嚴格位于同一鉛垂線上，其偏差不得大于2mm。利用舊點時，應確認該標石完好，并符合同級GPS點埋石的要求，埋石后至少需經(jīng)15天左右，才可以觀測。3)觀測方案完成埋石后，就可以進行外業(yè)觀測，編寫外業(yè)觀測調(diào)度計劃表十分有必要，由于GPS天線和接收機數(shù)量的限制，GPS網(wǎng)的布網(wǎng)形式采用同步圖形擴展式，其具有擴展速度快，圖形強度較高，作業(yè)方法簡單的特點，遷站方案選擇翻轉(zhuǎn)式?？紤]到GPS網(wǎng)的精度指標和完成所需要的時間還有資金的問題，GPS網(wǎng)的圖形選擇多邊形網(wǎng)，雖然不如幾何強度三角形網(wǎng)，但可以依據(jù)GPS測量規(guī)范（表4-3）對邊數(shù)加適當限值，仍可以滿足要求，有較強的幾何強度。而且當發(fā)現(xiàn)某一條基線超限可以將其棄用，不影響其它基線，這樣可以不必返工。表4-3CJJ73-97對最簡獨立閉合環(huán)或附合路線邊數(shù)的規(guī)定等級二等三等四等一級二級閉合環(huán)或附合路線邊數(shù)≦6≦8≦10≦10≦10數(shù)據(jù)來源：全球定位系統(tǒng)城市測量技術規(guī)程CJJ73-97理論的最少觀測時段數(shù)是滿足所規(guī)定的重復次數(shù)的前提下，完成GPS網(wǎng)外業(yè)觀測理論所需的作最少觀測時段數(shù)，用下4-1式來計算：（4-1）式中：n——GPS網(wǎng)點數(shù)；m——每點的重復設站觀測次數(shù)；N——接收機個數(shù)。觀測時要使用GPS靜態(tài)觀測，每條邊觀測時段應大于2次，經(jīng)計算理論所需的作最少觀測時段數(shù)為9，保證視野內(nèi)有效的觀測衛(wèi)星大于4顆，觀測時間每段應不少于45分鐘，GPS天線對中誤差小于1mm。保證點位PDOP小于6。接收機要有專人看護，觀測前要檢查接收機和天線等連接無誤方可進行觀測，操作時要嚴格遵守技術規(guī)定，觀測時要協(xié)調(diào)好，按規(guī)定的時間同時進行，觀測前和完成后，要量取天線高，取兩次的平均為天線高，但兩次量取的差不大于3mm。作業(yè)人員要及時填寫測量手薄，所有的觀測項都進行已完成，且符合要求，記錄無誤后才可遷站。4）數(shù)據(jù)處理觀測完成后，數(shù)據(jù)導入計算機后，檢查、修改外業(yè)數(shù)據(jù)，設定基線解算的控制參數(shù)，基線解算完成后，不能馬上進行后續(xù)的工作，必須進行基線質(zhì)量檢驗，對基線的質(zhì)量進行評估，質(zhì)量合格才能繼續(xù)處理，質(zhì)量的檢驗包括同步環(huán)閉合差、異步環(huán)閉合差、重復基線較差還有GPS網(wǎng)無約束網(wǎng)平差基線向量改正數(shù)。各種改正數(shù)絕對值滿足的要求如表4-4。表4-4各種改正數(shù)絕對值滿足的要求同步環(huán)閉合差異步環(huán)閉合差腹側(cè)基線長度較差無約束網(wǎng)平差基線向量殘差注：σ—基線的精度。如計算結果不滿足上表的要求，則認為其所對的基線或其附近的基線向量可能存在質(zhì)量問題。應剔除粗差已達到精度要求。完成基線解算后，還不能網(wǎng)中點的絕對位置，進行三維無約束平差后，可選擇國家坐標系或地方獨立坐標系下進行三維空間或二維空間平差。平差結果應該有基線向量改正數(shù)、方位、基線邊長、轉(zhuǎn)換參數(shù)在所選的坐標系下的三維或二維的坐標和精度信息。根據(jù)GB/T18314-2009要求，GPS網(wǎng)的約束平差中，基線向量的改正數(shù)與剔除粗差后的無約束平差結果的同名基線相應改正數(shù)的較差應符合公式（4-2）：(4-2)式中，σ為對基線精度要求。當超限時可認為作為約束的已知坐標、距離、已知方位與網(wǎng)不兼容應采用軟件提供的或人為的方法剔除某些誤差較大的約束值直至符合上式要求[9]?；鶞庶c建立完成后，就可以建立工作基點，應用監(jiān)測點有一定的距離。它分為測點和照準點。在離邊坡較近且穩(wěn)定地方選出21個工作基點與基準點構成水平位移監(jiān)測點。采用一級邊角網(wǎng)與已知點邊界點進行聯(lián)測保證精度，點位誤差小于±1.6mm。由于烏蘭圖嘎露天礦的土質(zhì)條件較不穩(wěn)定需要加固且定期與基準點進行復測。4.2高程控制網(wǎng)的建立（1）方案的確定GPS雖然同時確定出點的三維坐標，但確定出的高程是相當于一個選定的參考橢球，即大地高，不是在實際應用中的采用的與地球重力場密切相關的正常高，所以選擇水準測量，儀器采用天寶電子水準儀DINI03，以露天礦的基本高程點為水準基點。水準基點至少布設一組且大于3個點，2個基準點1個檢測基準點。水準控制點布設為7組每組2個點構成閉合圖形，為了減少點數(shù)可以用水平基準點構成三維坐標。水準控制點與水準基點要定期復測。（2）外業(yè)觀測高程控制測量按《國家水準測量規(guī)范》表4-5

表4-5水準測量的主要技術要求等級每千米高差全中誤差（mm）路線長度（km）水準儀的型號水準尺觀測次數(shù)往返較差、附合或環(huán)線閉合差與已知點聯(lián)測附合或環(huán)線平地（mm）山地（mm）二等±2—DS1銦瓦往返各一次往返各一次—三等±6≤50DS1銦瓦往返各一次往一次DS8雙面往返各一次四等±10≤16DS8雙面往返各一次往一次數(shù)據(jù)來源：《國家水準測量規(guī)范》注：L為往返測段，附合或環(huán)線的水準路線長度（km）；n為測站數(shù)。在測量前要進行儀器檢驗，水準尺是否配套，檢驗水準尺上的圓水準器等工作。精度應滿足國家三等測量規(guī)范的要求，往返測高差不符值、環(huán)閉合差和檢測高差較差的限差不超過表4-6的規(guī)定。表4-6往返測高差不符值、環(huán)閉合差和檢測高差較差的限差規(guī)定等級測段、路線往返測高差不符值測段、路線的左、右路線高差不符值附合路線或環(huán)線閉合差檢測已測測段高差的差平原山區(qū)三等四等數(shù)據(jù)來源：GB

12898-1991《國家三、四等水準測量規(guī)范》在兩相鄰測站上，應按奇、偶數(shù)測站的觀測順序進行觀測：1）往測：奇數(shù)站為后—前—前—后偶數(shù)站為前—后—后—前2）返測：奇數(shù)站為前—后—后—前偶數(shù)站為后—前—前—后（3）數(shù)據(jù)處理平差前每條水準路線若分測段進行施測時，應按水準往返測段高差較差計算，每千米水準測量的高差偶然誤差中誤差，可按公式3-1計算，每條水準路線應按附合路線和環(huán)形閉合差計算，每千米水準測量高差全中誤差，應按公式3-2計算，觀測結果超限必須重測。5邊坡監(jiān)測設計5.1邊坡監(jiān)測站和監(jiān)測線的布設本礦邊坡高度平均約65m，最大開采深度為160m。煤、巖臺階高度為10m，單臺階滑坡的可能性不大。采場整體邊坡為煤層、巖層、土層混合構成，主要采煤工作面均沿煤層傾向布臵，走向推進，各剝離工作面與最下部采煤臺階形成平行追蹤關系。實際生產(chǎn)中，工作幫坡角遠遠小于最終工作幫坡角，一般為9°~11°，而且始終處于變動中，完全可以人為地保持一種動態(tài)平衡關系，生產(chǎn)時期的危險邊坡主要表現(xiàn)在相對靜止的到界端幫邊坡，需要隨時予以觀察和預防，首采區(qū)生產(chǎn)中應在界端幫布設邊坡監(jiān)測線與監(jiān)測點，定期進行地表位移觀察，監(jiān)測線的布設間距按200m布設一條，監(jiān)測點按50m間距布設一個，同時，排土場的到界端幫也同時布設監(jiān)測線，規(guī)格相同。生產(chǎn)時端幫邊坡隨時間推移陸續(xù)被內(nèi)排土臺階掩埋，但仍需對深部未掩埋邊坡進行監(jiān)測。采場邊坡巖層以軟弱巖石為主構成，各巖層厚度分布不清，缺少工程地質(zhì)資料，邊坡內(nèi)部是否存在弱層也無確切的資料，巖體節(jié)理不了解，地質(zhì)資料欠缺，建議下一步進行工程地質(zhì)方面的補充工作，也可以就近收集類似礦山實際資料以資借用。礦田所在地區(qū)地下水不豐富、年平均降水量294.10mm/a，地表降水較少，相對缺水，水文地質(zhì)類型為二類一型，對邊坡穩(wěn)定較為有利。根據(jù)該礦實際情況，按下述原則布設監(jiān)測線監(jiān)測點：1）監(jiān)測點均勻的布設在穩(wěn)定性較差，變形速率較快的邊坡上。較穩(wěn)定的區(qū)域也應布設適量的監(jiān)測點；2）監(jiān)測線的布設間距按200m布設一條，監(jiān)測點按50m間距布設一個；3）監(jiān)測點均勻的布設在穩(wěn)定性較差，變形速率較快的邊坡上。較穩(wěn)定的區(qū)域也應布設適量的監(jiān)測點。在水平方向、豎直方向和斜向基本能連成直線便于對比；4）監(jiān)測點位置要具有代表性，不能布置在局部散點上，監(jiān)測點連線所形成的監(jiān)測剖面應在重點區(qū)域，如節(jié)理發(fā)育、掩體破碎地段，高差較大部位等[3]。在臺階上至少設2個測點，1個在邊坡頂，1個在邊坡低；5）監(jiān)測點應與邊坡體牢固結合；6）保證監(jiān)測點在采用GPS技術進行監(jiān)測時，應保證監(jiān)測點上的接收機能連續(xù)接收衛(wèi)星信號；7）監(jiān)測點應考慮到便于觀測和保證工作人員安全；8）監(jiān)測線要沿著預計的邊坡移動方向，大致垂直露天礦邊坡走向；在首采區(qū)布設4條監(jiān)測線，每條監(jiān)測線由控制點和監(jiān)測點組成，控制點為3個監(jiān)測點個數(shù)由臺階數(shù)決定。監(jiān)測點用1.2m的鋼管上端焊接固定檢測標志，埋設在邊坡體上。5.2監(jiān)測周期的確定不同的邊坡工程，由于邊坡類型、規(guī)模、所處階段，環(huán)境、以及邊坡變形速率的不同，其檢測期限和頻率也不盡相同。施工階段的邊坡檢測要貫穿整個施工過程，從邊坡開挖或爆破前進行第一次監(jiān)測，直到整個邊坡結構施工和表面處理完成，還要依據(jù)變形情況監(jiān)測適當延長[10]。露天礦邊坡監(jiān)測要一直進行，因為露天礦再生產(chǎn)過程中，深度在不斷增加，巖體的壓力也不斷在增加，所以監(jiān)測要貫穿整個生產(chǎn)過程，以免給生產(chǎn)造成不利影響。檢測周期的確定要依據(jù)很多因素，生產(chǎn)生活、季節(jié)更替和邊坡的穩(wěn)定性這些都會影響到監(jiān)測周期的確定。新施工的邊坡要做到1天1測，甚至1天2測。施工階段1星期至少檢測1次，當進入運營階段，變形和變形速率在控制的允許范圍內(nèi)，以月為單位以水文年為周期，在雨水較多的季節(jié)應加大監(jiān)測力度，至少在1個月里檢測1次到2次，對于重點監(jiān)測的邊坡，遇到暴雨時應及時監(jiān)測。該煤礦處于中溫帶半干旱大陸性氣候，草原的夏季時間短且炎熱，冬季較長而且嚴寒，寒暑變化劇烈，早晚的溫差大。所以在春季解凍時要加大監(jiān)測力度，每年的6月～8月份是雨季年平均降水量294.10mm/a，應在這幾個月增加觀測次數(shù)。5.3監(jiān)測內(nèi)容邊坡的監(jiān)測內(nèi)容取決于露天礦地質(zhì)情況和露天礦的規(guī)模大小。了解了露天礦邊坡的各種地質(zhì)條件，結合邊坡變形的范圍、方向，給出合理的監(jiān)測內(nèi)容，即要兼顧整體，更要突出重點，既滿足了檢測要求，又考慮到資金。依據(jù)上述條件結合實際情況，烏蘭圖嘎露天礦邊坡監(jiān)測內(nèi)容如下：1）邊坡巖體上監(jiān)測點的空間移動位移；2）如果有滑落的邊坡，應記錄它的位置、大小、形狀和滑落方向；5.4邊坡監(jiān)測開采順序為：首采區(qū)→二采區(qū)→三采區(qū)→四采區(qū)。采區(qū)分布如圖5-1，監(jiān)測區(qū)域為首采區(qū)、原鍺礦采坑還有排土場。圖5-1采區(qū)分布圖（1）監(jiān)測儀器GPS、全站儀、徠卡ts-30全站儀一套、天寶電子水準儀DINI03一套。（2）監(jiān)測方法本露天煤礦首采區(qū)生產(chǎn)時，采場北端幫邊坡角度較大，暴露時間長，邊坡穩(wěn)定性相對較差，應重點監(jiān)測，并力爭從中找出斷層的產(chǎn)狀與礦坑邊坡規(guī)律性的東西，一旦發(fā)生對邊坡不利的情況，應立即采取抗滑工程措施，防止邊坡滑落。首先監(jiān)測點要與水平基準點和垂直基準點要進行兩次聯(lián)測，平面聯(lián)測采用一級光電測距導線；高程聯(lián)測采用四等水準。若兩次的導線閉合差和高程閉合差符合要求取平均值作為原始數(shù)據(jù)。1）首采區(qū)GPS監(jiān)測方便，可以不到現(xiàn)場實時監(jiān)測。但是為了達到精度需選兩個基準點，監(jiān)測一個點就需要至少3臺接收機機造價太高。采用一機多天線技術就可以大大的降低成本。監(jiān)測點監(jiān)測點GPS監(jiān)測點GPS監(jiān)測點GPS監(jiān)測點GPS監(jiān)測點GPS露天礦GPS監(jiān)測點數(shù)據(jù)采集器（有線）基準點GPS基準點GPS基準點GPS數(shù)據(jù)采集器（無線）雙測數(shù)據(jù)采集線服務器狀態(tài)、總控、變形分析數(shù)據(jù)庫終端數(shù)據(jù)處理平差計算變形顯示圖5-2露天礦邊坡變形GPS自動監(jiān)測系統(tǒng)2）排土場因輸煤皮帶走廊w101機道建設在原有內(nèi)排土場，基礎全部為回填土，為保證w101機道運行安全，在w101機道共布設邊坡監(jiān)控點15個，每周進行定點觀測工作，水平位移測量采用按小角度法進行觀測，垂直位移采用水準測量的方法。并進行記錄分析結果。南排土場布設了三條應力錨鎖，用于監(jiān)測南排土場位移情況，保證預建工業(yè)廣場安全。用GPRS遠距離無線傳輸技術傳輸數(shù)據(jù)，可以直接在計算機顯示實時數(shù)據(jù)，測量人員不用直接到現(xiàn)場。并沿w101東側(cè)排土場、w102機道南側(cè)排土場及烏煤公司南排土場布設了共8條24個邊坡監(jiān)測點，保證機道運行安全，布設監(jiān)測樁，采用徠卡ts-30全站儀進行監(jiān)測。3）監(jiān)測精度觀測點移動觀測的精度水平方向為±2mm，垂直方向位移中誤差為±3mm。見表5-1。表5-1變形監(jiān)測的精度項目位移中誤差限值滑坡體和高邊坡水平位移±（0.3～3.0）mm垂直位移±3.0mm裂縫±1.mm4）邊坡水平，垂直移動計算垂直位移的計算是同一點的兩次測量值高程的變化值，該點的累積沉降值為第一次測量所得高程與本次測量所得的高程的差值。計算公式如下：(6-1)(6-2)式中dhi+1——本次沉降量hi——本次標高hi+1——上次標高Dh——本次累計沉降量水平位移的計算同理垂直位移，計算如下。(6-3)(6-4)采用小角度法進行觀測監(jiān)測點相對后視的夾角，4測回取平均值A。光電測距量出測站至監(jiān)測點邊長S。同一測點相鄰兩次測角差dA=Ai-Ai-1，計算公式如下：(6-5)(6-6)式中DS——本次位移量；dAi——本次角度變化量；β——常數(shù)β=206265；DS——累計位移量；6邊坡監(jiān)測資料的整理分析和保存6.1邊坡監(jiān)測資料的整理無論是哪項測量工作，觀測完成后，整理觀測數(shù)據(jù)是必不可少的工作，邊坡監(jiān)測屬于變形監(jiān)測中的一種，它的觀測數(shù)據(jù)尤為重要，數(shù)據(jù)可以作為原始資料，為以后的測量工作做基礎。觀測前、觀測后要做如下工作：（1）在監(jiān)測前應設計出外業(yè)記錄表（見附錄3），記錄人員要寫清監(jiān)測時間、監(jiān)測內(nèi)容監(jiān)測數(shù)據(jù)、如果有異常情況及時記錄地點可能的原因，并及時報告，記錄的資料要保證真實性，不得有虛假、不能杜撰，數(shù)據(jù)不能隨意更改，必須更改時要有說明。并有記錄人還有觀測人的簽字；（2）觀測完成后及時依據(jù)監(jiān)測內(nèi)容分類，檢查觀測結果，盡快的導入到計算機里，處理觀測數(shù)據(jù)，求得變形量、變形速率等。觀測數(shù)據(jù)和處理結果要及時上交；6.2邊坡監(jiān)測資料的分析當獲得一定的觀測資料后，就要進行測量結果分析，測量人員要結合一段時間的監(jiān)測結果和有關的資料對邊坡的狀態(tài)進行判斷。還應該及時的繪制邊坡監(jiān)測線地質(zhì)斷面圖、監(jiān)測點的點位分布圖、地表位移向量圖、深度—水平（垂直）位移過程線、時間—水平（垂直）位移過程線、水位—位移過程線。根據(jù)一段時間內(nèi)的邊坡監(jiān)測結果分析，得出邊坡的位移增加量，變形速率，通過這些結果找出超過預警值的點和該點所在的位置，繪制該點的位移變化曲線和位移向量圖，通過變化曲線得出監(jiān)測點的變化趨勢，通過位移向量圖得出變化量和位移方向。從而得出邊坡變形的特點和規(guī)律，分析出變形與影響因素之間的關系。提出一些對邊坡監(jiān)測，治理有意義的建議。6.3邊坡監(jiān)測資料的管理邊坡監(jiān)測資料管理的是否合理同樣是十分重要的，監(jiān)測貫穿整個生產(chǎn)過程，直到露天礦到了服務年限。這些監(jiān)測數(shù)據(jù)十分的多，不合理的規(guī)劃，那么就會造成數(shù)據(jù)混亂，甚至丟失。這樣就會讓以前的測量工作付諸東流，不能有效的利用已知數(shù)據(jù)分析邊坡的變形趨勢，還可能因為數(shù)據(jù)的丟失，沒發(fā)現(xiàn)邊坡的異常而造成危險。合理的管理監(jiān)測資料是有必要的，我提出以下建議：（1）觀測工作完成后要及時的觀測結果錄入計算機，計算機要一人一臺，計算機要設有密碼，以免其他人誤刪；（2）觀測完成后要把外業(yè)記錄表、相關圖件及時上交，管理人員要按監(jiān)測時間和監(jiān)測內(nèi)容按時間順序整理好；（3）要有專門存放監(jiān)測資料的地方，不要隨意存放，以免丟失；7總結露天礦邊坡穩(wěn)定性研究工作不可能一次完成，而應貫穿于該露天礦服務年限的全過程。因此，生產(chǎn)中應根據(jù)實際及時測定排棄物料的物理力學指標，計算邊坡角和穩(wěn)定系數(shù)，必要時可通過調(diào)整工作面寬度來調(diào)整工作幫邊坡角，保證露天礦安全生產(chǎn)。邊坡穩(wěn)定的監(jiān)測是防止滑坡和預報滑坡的重要手段，有助于露天礦的安全生產(chǎn)。監(jiān)測方法可根據(jù)不同邊坡條件及不同時期分階段監(jiān)測地面建筑均建在露天采區(qū)及排土場境界以外，并有足夠的安全距離。根據(jù)《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》（GB50197-2005）規(guī)定，地面建筑及設施與露天采區(qū)及排土場兩者之間的距離應大于200m，以免受露天開采的影響而發(fā)生降沉或因滑坡造成重大損失。根據(jù)礦田的大小，工程及水文地質(zhì)條件對露天采場定期進行觀測，在分析觀測資料的基礎上，對邊坡的管理采取相應的措施，保證生產(chǎn)的正常進行和人身設備的安全。對于采掘場的建議和意見：1）加強地面防水和坑下排水工作，防止地面水流入坑下影響邊坡的穩(wěn)定，防止坑下積水影響內(nèi)排基底的穩(wěn)固性；2）在出現(xiàn)滑坡征兆時，根據(jù)具體條件，對滑坡體進行合理的補救措施，應用現(xiàn)在的技術對其加固，以免滑坡；3）把已經(jīng)滑落的邊坡和滑落體的上部清理掉，減少下滑力，使其正常，以免二次滑坡；4）換填與“壓腳”。換填是指在滑坡體的重要部位將軟層滑面清除掉，換填塊石，提高抗滑力學強度。壓腳是在滑落體的下步回填物料，增加抗滑力[12]；排土場對于排土場的建議和意見：1）排土場形成后隨著其發(fā)展，亦應定期進行觀察和分析，采取相應的防滑措施；2）在內(nèi)排前應弄清基底巖層的賦存狀態(tài)，清除基底上不利于邊坡穩(wěn)定的松軟巖土；

3）內(nèi)排土場最下一個臺階的坡底與采掘工作面之間應留有足夠的安全距離，按《煤炭工業(yè)露天礦設計規(guī)范》其間距不得小于50m規(guī)定，本設計取65m；4）制定露天礦邊坡出現(xiàn)異常時或滑坡的應急救援預案；5）當排土場范圍內(nèi)有出水點時，必須在排土之前用盲溝等方法將水疏出；致謝隨著畢業(yè)設計的完成，短暫的大學生活很快就要結束了。通過畢業(yè)設計，讓我明白了要做好一件事情，需要有完整的計劃和正確的方法。對待要問題要有耐心、要善于運用已有的資源來發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題。本設計從選題、構思、寫作、初稿直至最后定稿，都是在沙從術老師的悉心指導下完成的，老師的治學態(tài)度、敏銳的學術洞察力、淵博的專業(yè)知識、寬闊的學科思路、豐富的實踐經(jīng)驗和勤懇的工作作風，使我受益匪。在此，謹致以衷心的感謝和崇高的敬意。學院的良好環(huán)境使我可以安心學習；院領導的關懷和無私的幫助使我在學習和生活上提供方便；老師孜孜不倦地教導，使我們掌握了專業(yè)知識，學校安排的教學實習，使我們理論聯(lián)系實際，提高了動