露天井工联合开采的监控及预测

如题所述

露天井工联合开采的监控与预测一般是在原有的露天开采或井工开采监控与预测系统基础上,根据露天井工联合开采的类别进行拓展、补充与升级,使之适应露天井工联合开采安全监控预测复杂化、多元化的特点。

(1)监控问题

监测技术已从人工皮尺简易工具的监测手段过渡到仪器监测,正向着自动化、高精度及远程监测系统方向发展。

地表位移监测是露天开采边坡稳定性监测的重要组成部分之一,也是井工开采地表沉陷变形监测的重要组成部分。它可以准确掌握露天矿边坡整体与井采沉陷的变形特征,圈定滑坡与变形破坏的范围,具有测程远、操作简便、可及时直观反映变形规律的特点。目前地表监测的仪器可分为两类,一类是控制测量中采用的经纬仪、水准仪、红外测距仪、全站仪及全球卫星定位系统等;另一类是用于地表位移监测的专用仪器,如裂缝计等。由于露天开采或井工开采特殊的使用条件,对固定的测量设备的量程、测距、通视条件提出了很高的要求,且防护困难,易受损害。

采用快速静态法进行地表变形测量,与传统的测量技术相比,具有全球范围、全天候、全时域、连续快速、高精度、能同时测定点的三维位移以及易于实现全系统的自动化等优点,对于运动的观测点还能精确测出其运动的速度。因此,在露天矿边坡监测与井工开采沉陷变形监测等方面具有广泛的应用前景。

(2)预测问题

依据研究范围和目的不同,滑坡与变形预测大致可分为三类,即区域性预测、地区性预测和场地预测。空间预测的基础是边坡破坏形成条件的分析,通过工程地质调查,具体分析各种因素在边坡破坏中所起的作用,然后将各因素按一定的原则和方法进行组合,来预测不同地段发生失稳的可能性。其中,场地预测基于详细的工程地质勘察,确定可能发生的滑坡地质结构类型,调查和预测滑动面的位置及边界,分析可能影响边坡稳定性的主要因素,并对滑动面和滑坡体进行相关岩土体参数测试。通过采用相适应的稳定性计算模型,计算滑坡或边坡在可能的人工或自然因素作用下的稳定性系数,或采用可靠性分析模型预测滑坡或边坡的破坏概率,为滑坡工程治理提供定量的参考依据。

根据预测预报模型数学表达式的特点,可分为确定性数学模型、非确定性模型、类比分析及半定量模型、宏观变形破坏迹象定性分析等几类。

确定性模型具有显式的数学方程,包括斋藤迪孝模型、边坡失稳前的总变形量和位移速率的综合预报法、黄金分割模型、梯度—时间正弦法、曲线拟合模型、蠕变—样条联合模型、Verhaust模型。非确定性模型包括时间序列分析模型、非线性动力学模型、灰色模型、灾变模型、神经网络模型等,这类模型无确定的数学表达式。类比分析及半定量分析方法,通常考虑多种因素对稳定性的影响,包括类比分析预测方法、模糊数学模型、专家系统等。宏观变形破坏迹象定性分析是指在边坡失稳前,宏观上往往均有一定的变形破坏迹象,如监测的变形速率明显加大,宏观调查可发现裂缝明显加大,地下水、声发射监测异常,动物活动异常等,这些现象预示滑坡即将发生,可作为临滑预报的重要依据。

(3)露天井工联合开采监控及预测特点

露天井工联合开采监控预测的特点主要体现在监测预测对象受力的影响是复杂、多元的。边坡、岩体或地表变形不是由一种开采因素决定、影响的,而是由露天与井工两种开采因素相互影响、复杂叠加而成,无论是应力与变形的方向、分布、大小都是复杂多元的。因此监控与预测系统需要针对这一特点多方位进行拓展、补充与升级。

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