遂昌县卓远测绘技术咨询有限公司 浙江遂昌 323300
摘要：为了实现煤炭资源的合理开采，在矿井生产的各个阶段，都要进行矿山测量，测量的范围从地表至地下、从整体到局部。随着开采的不断进行，赋存状态好的浅部资源日渐枯竭，开采逐渐向深部、山区转移，常规的测量手段已无法满足矿井规划的需要。卫星定位是未来测量技术的主要发展方向，应该被广泛应用到矿山测量领域。本文主要针对GPS技术在矿山变形监测中的应用进行简要分析。
关键词：GPS技术；矿山变形；监测；应用
1系统简介
1.1系统的组成
变形监测系统主要包括通信系统、基准站、数据处理中心和用户系统四部分:通信系统主要是负责数据的传输工作，保证用户能够得到有关测量数据;基准站又叫参考站，是变形监测系统的重要组成部分，主要由接收机和天线两部分组成，负责相关数据的采集、记录;数据处理中心的主要功能是处理基准站搜集的数据，具体可分为数据误差控制以及误差校核，有效提高了测量的准确性;用户系统主要负责数据接收，方便使用者查阅相关测量结果。
1.2GPS技术的特点
GPS技术的定位准确度非常高，在方位上的误差低于1mm。随着技术的更新换代以及系统的不断完善，可进一步缩减探测的时间，一次探测过程常常在几秒钟内即可完成。在进行探测时，只需测站上空开阔即可，而无需测站之间互相通视，在一定程度上节省了造标的成本。应用多种不同的检测方法，不但可获得三维坐标，还能够实现准确测定。系统的自动化水平越来越高，操作方便、节省人力，可大大降低作业人员的工作強度。不会受到气候变化的影响，可用于全天候不间断作业，有利于野外测量工作的开展，同时能够得到更多的检测数据。数据信息传输速度快，能够实现信息的即时发布，从而提高了监测系统的运行效率。应用范围较广，在矿山变形、地质滑坡、裂缝等监测中都可以获得应用。
2 GPS监测的主要功能及特点
2.1 GPS监测的主要功能
实时监测。GPS技术的应用有着极高的实时性，实现了对矿山变形情况的实时监控，在不间断监测方面也能够完全满足对相关数据的要求。
高精度监测。通过采用高定位精度的GPS技术，对于变形情况的探测能够达到毫米数量级，精确度非常高，得到的数据极为准确。
自动化监测。随着计算机技术的飞速发展，将其与GPS技术有机的结合起来，可实现自动化监测。将监测站得到的各项数据传送到控制中心，数据的处理、分析、预警等多个过程可实现自动化运行。
全天候作业。GPS监测受到自然天气变化的影响极小，可以实现全天候的持续运转，有效的避免了测量疏漏的发生，保障了矿区的正常生产以及安全生产。
2.2 GPS监测的主要特点
因为对变形信息的连续不间断采集，获取的数据量非常庞大。
探测准确度高，应用算法先进，能够达到极高的数据精度。
报告充分，能够得到矿山变形的位移、速率等各项参数，以及变形曲线图、变形分布图等等。传输速度快，实现信息的即时发布，从而在必要的情况下能够迅速发出预警信息。应用范围较广，无论是矿山变形还是地质滑坡、裂缝等都可以应用。
通过上述分析可知，GPS技术的应用为矿山变形监测提供了一种安全可靠的手段，为矿区变形监测的自动化与实时化提供了技术上的支持。随着GPS技术的进一步发展，以及数据处理、通信传输、智能监测等技術的不断改进，GPS监测可以对矿山进行更加高效、精准的动态监测，可以充分掌握由矿山变形引发的地质灾害规律，并对可能出现的地质灾害做出提前预警，指导有关部门对可能出现的地质灾害做好防控措施，为矿山生产的规划和发展提供重要参考，对推动矿山生产的长期可持续发展也将起到关键性的作用。
3 GPS技术在矿山变形监测中的应用
3.1数据采集
主要包括了GPS参考站、变形监测站。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆前者起到的是基准点的作用，后者则设置于变形点上，对变形情况进行监测。
GPS参考站的确定原则为：周边地质条件良好，较为稳定。满足GPS探测条件，不存在明显的干扰效应。在条件允许的情况下，尽可能选择经应用实践、稳定性好的原基准点，因为这些点都经过前期勘探，且建有观测墩，可进行稳定分析。
变形监测站的确定原则为：能较为准确的反映矿山变形特征。变形关键点设置为持续运行的探测站。适用于GPS探测。
3.2数据通信
主要采用的是有线与无线传输相结合的通信模式，当地的移动信号稳定时，可直接应用移动通信模式进行信息传输；当地无移动通信服务或信号不稳定时，可以在搭建有线和无线通信两种模式中进行选择。
3.3数据处理
主要由以下部分构成：处理设备、显示设备、通信设备等。数据处理的最重要功能在于对获取到的GPS数据信息进行处理与分析，从中提炼出关键性的有用信息，对矿山变形情况进行实时监测，并对未来一段时间的变化趋势进行预估，给有关部门制定生产计划以及应对地质灾害提供参考，从而尽可能的避免因变形引起的各类地质灾害事故。
3.4监测预警
主要用于对数据处理环节得到的结果进行再分析，获得矿山变形的位移量等参数，并利用相关测绘工具绘制出变形曲线等；结合当地地质资料以及自然环境的变化规律，对矿山变形情况进行评价；依据提前设置的预警方案发出预警信息。
4在矿山测量中的实际应用
4.1建立矿区控制网
在使用GPS变形监测进行矿区测量时，需要根据各个矿区的实际情况在合理位置布置控制点，在保证控制点准确的条件下开展测量工作。在对开滦集团某矿井进行测量时，由于该矿井已经有60多年的开采历史，大部分控制点都发生了变化。相关的测量人员在矿区内重新布置了5个GPS控制点，提高了测量准确性。
4.2矿区地面变形测量
将开滦矿区地面变形发生前和变形发生后的数据进行对比，得到地面变形量，明确该矿井在一定时间内地面变形速率，对矿山的预测工作具有重要的指导意义。通常条件下，工作人员利用矿区范围内的基准点和基准站来测量地面变形量，使用全站仪和水准仪等测量设备进行数据处理，这是一种静态测量手段。但是随着GPS技术的不断成熟，有关专家发现利用GPS变形监测地面变形量准确性更高，实现了矿井地面变形的动态测量。开滦某矿井的监测点主要包括:主井井口、副井井口、风井井口、工业广场中心、索道装矿站。
4.3工程施工测量
矿山测量的一项重要工作就是矿山建筑施工测量，在对开滦矿区某矿井进行矿山施工测量时，测量的主要内容包括点、线的标定，施工控制网的分布等。工程施工测量要求精确度高，测量的工作量巨大，但是为了配合矿山的施工进度，需要在短时间内完成测量。传统的测量手段效率低、误差大，测量受外部条件影响大，在地形地貌、距离等因素的影响下，形成误差积累。但GPS变形监测技术不受这些条件的影响，操作简单，可以在任何时间段进行测量，同时测量的误差不会积累，满足建筑施工测量的要求，提高工作效率。
4.4矿区勘探
在对开滦集团某矿井进行勘探测量时，主要的测量内容包括地物、地形、矿井剩余储量以及矸石排放情况，主要目的是为了全面了解矿区概况。由于矿区范围较大，测量种类多，使用传统的测量设备设备如全站仪、水准仪效率低，同时无法满足高精度测量要求，就需要利用GPS变形监测技术。
5结束语
综上所述，与以往的变形探测技术相比，GPS技术的准确度更高，且能够实现全天候、自动化的运行，在矿山变形监测中获得了广泛的应用，有着极高的应用价值。通过GPS定位，能够获得准确的三维信息，迅速测得目标区域的变形值，为矿山生产的正常运行以及地质灾害的及时预警提供重要的参考。但是，在当前的矿山监测中，GPS技术的应用虽然有着诸多优势，但同时也受到了许多干扰因素的影响，使得测量数据存在着一定的误差。当然，只要严格遵照监测流程操作，现有的GPS技术是完全满足矿山变形监测需要的。为尽可能的减小误差，提高测量准确度，可以将GPS技术与其他监测技术结合起来使用，进而更好的发挥GPS的技术优势。
参考文献：
[1]GPS技术在地籍测量中的应用探讨[J].许江涛.河南科技.2015(22)
[2]河南省GPS连续运行参考站网的设计[J].王军见,远顺立,吴孔军,王金娜.地矿测绘.2017(04)
[3]基于多个GPS基准站的对流层延迟改正模型研究[J].熊永良,黄丁发,丁晓利,殷海涛.工程勘察.2018(05)
[4]基于神经网络的虚拟基准站自差分GPS定位的研究[J].高宪军,王珂,杨兆升.中国公路学报.2016(01)
论文作者:董水清
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第20期
论文发表时间:2018/11/15
标签：测量论文; 矿山论文; 矿区论文; 技术论文; 开滦论文; 矿井论文; 数据论文; 《建筑学研究前沿》2018年第20期论文;