一种露天矿边坡安全监测方法与流程

1.本发明涉及煤矿监测技术领域，尤其涉及一种露天矿边坡安全监测方法。


背景技术：

2.露天矿边坡是一种临时性或永久性的边坡，随着开采深度的不断增加，边坡的规模越来越大，一旦发生滑坡，可能造成人员伤亡或重大的经济损失。
3.在实现本发明过程中，发明人发现现有技术中至少存在以下问题：目前露天矿边坡监测方法主要有地表大地测量、深部岩体变形监测、应力监测等，其中变形监测仪器主要有gnss、全站仪、测距仪等，但这些单一设备无法获得露天矿边坡三维形变。另外，一些边坡监测系统易受露天煤矿爆破、滑坡等影响，监测系统或许会产生错误的报警信息。


技术实现要素：

4.本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本发明的目的在于提出一种避免误报的露天矿边坡安全监测方法。
6.为达到上述目的，本发明提出的一种露天矿边坡安全监测方法，包括：
7.将若干三轴加速度传感器布设在边坡监测区域，获取监测点的边坡振动速度，生成第一测量值；
8.将若干卫星定位器布设在边坡监测区域，获取监测点的边坡位移，生成第二测量值；
9.判断第一测量值与第二测量值的比值是否大于预设阈值；
10.在判断结果为是的情况下，将监测点标识为异常状态，在此期间内不把第二测量值作为边坡异常形变的依据；
11.联合第一测量值和第二测量值对边坡进行动态监测。
12.本发明的露天矿边坡安全监测方法，能够通过三轴加速度传感器与gnss系统采集边坡位移，实现露天矿边坡三维形变的动态监测。当发生边坡滑坡或者爆破作业时，能够排除边坡振动速度的异常波动带来的数据不准确的影响，从而获得准确的边坡动态监测数据。
13.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：
14.将一个所述三轴加速度传感器和一个所述卫星定位器集成在一起，形成一个监测单元。
15.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：
16.所述三轴加速度传感器获取边坡监测区域的三轴加速度值，根据加速度值得出空间中两两垂直的三轴振动速度分别为va、vb、vc。
17.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：将得到的三轴振动速度进行矢量合成为所述边坡振动速度v，v的计算公式为
18.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：
19.将所述第一测量值和所述第二测量值发送至服务器，服务器对所述第一测量值和所述第二测量值进行存储，输出监测点的监测信息。
20.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：
21.将远程监测平台与所述服务器进行通信耦合，远程监测平台对监测点的监测信息进行分析和筛选。
22.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：
23.所述卫星定位器实时接收gnss中卫星发射的无线信号，将接收到的卫星报文中提取到的地理位置信息发送至所述服务器，所述服务器对所述卫星定位器前后时间的位置变化进行对比，获得监测点的边坡位移。
24.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：
25.在边坡监测区域设置至少3条监测线，所述三轴加速度传感器和所述卫星定位器安装在监测线上的监测点，监测线沿横向每间隔200-400米布置一条。
26.根据本发明的一个实施例，露天矿边坡安全监测方法还包括：
27.所述监测点在监测线上的间距为30-50米。
28.本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
29.本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
30.图1是本发明一实施例提出的一种露天矿边坡安全监测方法的流程示意图。
具体实施方式
31.下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。相反，本发明的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
32.图1是本发明一实施例提出的一种露天矿边坡安全监测方法的流程示意图。
33.参见图1，一种露天矿边坡安全监测方法，包括以下步骤：
34.步骤s102.将若干三轴加速度传感器布设在边坡监测区域，获取监测点的边坡振动速度，生成第一测量值。
35.步骤s104.将若干卫星定位器布设在边坡监测区域，获取监测点的边坡位移，生成第二测量值。
36.卫星定位器需要与gnss(全球导航卫星系统)系统结合使用，gnss目前常用的有gps、glonass格洛纳斯卫星导航系统、伽利略卫星导航系统和北斗卫星导航系统。
37.步骤s106.判断第一测量值与第二测量值的比值是否大于预设阈值。
38.预设阈值时根据实际生产经验来设定的，可以根据实际需求来设定。
39.步骤s108.在判断结果为是的情况下，将监测点标识为异常状态，在此期间内不把
第二测量值作为边坡异常形变的依据。
40.本步骤的目的是排除边坡振动速度的异常波动带来的数据不准确的影响,因为在露天煤矿实际开采过程中，爆破时会产生瞬时较大加速度，但爆破对边坡产生的影响程度不同，有些爆破会对边坡稳定性产生较大的影响，有些爆破对边坡稳定性的基本没有影响，边坡在爆破后仍能恢复至爆破前的稳定形态，但一般的监测方法会采集全部的数据，而这些数据会影响对边坡的稳定性的判断。
41.这就说明相关技术采集的数据会给人造成一种即将滑坡的假象，而本发明实施例正是基于排除滑坡假象的目的而产生。
42.步骤s110.联合第一测量值和第二测量值对边坡进行动态监测。
43.第一测量值和第二测量值的数据量足够多时，整体会产生某种趋势，这种趋势就可以分析出边坡位移方向和大小。
44.由于步骤s108已将爆破时的边坡振动速度数据排除，本步骤中将爆破时间段的加速度数据和爆破前后的位置数据分开考虑，爆破时间段内只考虑边坡位移数据，即联合了第一测量值和第二测量值对边坡形变进行动态监测。如果边坡滑坡的话，滑坡之前会有位移变形和位移速度的变化，将第一测量值和第二测量值参照一下得出是不是真的即将滑坡或者是滑坡的假象。
45.通过上述步骤，能够通过三轴加速度传感器与gnss系统采集边坡位移，实现露天矿边坡三维形变的动态监测。根据第一测量值和第二测量值提前预测边坡位移方向和大小。当发生边坡滑坡或者爆破作业时，能够排除边坡振动速度的异常波动带来的数据不准确的影响，从而获得准确的边坡动态监测数据。例如可以避免现有技术中边坡监测数据时常报警，但是现场从来都没有滑坡过的现象。
46.三轴加速度传感器和卫星定位器布置在边坡监测区域的方式，可以根据实际的需要来确定。也就是说三轴加速度传感器和卫星定位器布置在边坡监测区域的方式有很多种，无论预先配置哪种布置方式，只要该布置方式是用来监测边坡的动态的，都可以解决现有技术中的问题，并取得相应的效果。
47.以下对三轴加速度传感器和卫星定位器布置在边坡监测区域的方式提供两种可选的实现方式。
48.实施例一
49.本实施例中，上述步骤s102和s104中，按照以下方式布置三轴加速度传感器和卫星定位器：在边坡监测区域设置至少3条监测线，所述三轴加速度传感器和所述卫星定位器安装在监测线上的监测点，监测线沿横向每间隔200-400米布置一条。监测点在监测线上的间距为30-50米。监测点的位置主要是根据生产要求布置在一些边坡危险性较大的地方或者是建筑物旁，固定时要求固定的基础需稳定，否则对监测的数据有影响。可以理解的是，三轴加速度传感器和卫星定位器可以随着布置需求的不同进行移动。
50.这种布置方式，可以有效地对边坡的动态实施监测，满足露天开采实际生产需要和经济性上的平衡。
51.实施例二
52.本实施例中，上述步骤s102和s104中，按照以下方式布置三轴加速度传感器和卫星定位器：将一个三轴加速度传感器和一个卫星定位器集成在一起，形成一个监测单元。
53.其中，卫星定位器实时接收gnss中卫星发射的无线信号，将接收到的卫星报文中提取到的地理位置信息发送至服务器，服务器对卫星定位器前后时间的位置变化进行对比，获得监测点的边坡位移。
54.三轴加速度传感器获取边坡监测区域的三轴加速度值，根据加速度值得出空间中两两垂直的三轴振动速度分别为va、vb、vc，将得到的三轴振动速度进行矢量合成为边坡振动速度v的计算公式为
55.作为一种可能实现的方式，边坡振动速度的计算过程可以集成在三轴加速度传感器内置的计算模块内完成。
56.为了便于对监测信息进行计算和分析，可以将第一测量值和第二测量值发送至服务器，服务器对第一测量值和第二测量值进行存储，输出监测点的监测信息。将远程监测平台与服务器进行通信耦合，远程监测平台对监测点的监测信息进行分析和筛选。
57.本发明实施例方法利用三轴加速度传感器内置的加速度采集模块获取振动加速度值，通过对加速度值分析，综合考虑对比爆破时间段和爆破前后时间段数据，将筛选的加速度值转换为三轴振动速度，此振动速度为空间中两两垂直的三轴坐标振动速度，通过对三轴振动速度的矢量合成得到边坡振动速度，再利用gnss系统采集边坡三维位置(x,y,z)，通过对比时间前后的位置变化得出边坡位移，联合对比边坡振动速度和边坡位移对露天矿边坡形变进行监测。本发明实施例方法可以大面积高精度的获得露天矿边坡的形变位置与振动速度，方便监测露天矿边坡安全。
58.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
59.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
60.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
61.尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。