摘要：通过边坡雷达实时监测采场边坡形变状态，了解采场边坡工作性态，判断采场边坡的滑动性、滑动范围及发展趋势，及时启动应急预案，提出整治措施，以减少经济损失，保护人员和财产安全。同时，建立监测对象的在线监测信息数据库，为滑坡理论和边坡设计方法的研究积累数据。
关键词：地基合成孔径雷达；高陡边坡；运用
1气象资料
监测区域位于亚热带向暖温带过渡地带，属暖温带大陆性季风气候，年均气温12.4℃，年日照2103小时，无霜期198天，年均降水量872.6mm（年降水量最高达1386.6mm，最少403.3mm）。
由于县境气候差异，形成三个小气候带。一是东北部热温带，包括潭头等，海拔460m左右，年均气温13.7℃，年均降水量737.9mm，日照2292小时，无霜期210天左右。二是中南部温凉湿润带，包括城关等地，海拔750m左右，平均气温12.0℃，平均降水量872.6mm，日照2102小时。三是西部寒冷湿润带，包括三川、冷水等地，海拔1250m以上，年均气温9.4℃，年均降水750mm，日照1800小时，光照不足，无霜期短（一般在150天左右），冬季长达105天以上。
2监测点位
2.1监测点位的总体布置原则
当前采场历经多年开采，采矿场北部边坡已到达边界，不再向北开采，但边坡最大高度落差已达到375米，属于危险边坡。而且局部出现断层裂隙，岩石破碎，现有边坡已出现多处开裂、小规模垮塌和岩体位移。针对矿区边坡场景实际形变特点，边坡雷达架设选址响应“距离放炮位置不小于200米”要求，拟建设在矿坑南部山顶上，可将山顶砍去小面积树木，将雷达房建设成二楼超出树木高度，视野较为开阔，便于监测整个矿坑北部边坡并可兼顾少面积东西边坡的形变状态。雷达架设位置距离采场北边坡直线距离约1500米。
通过边坡雷达实时对露天采矿边坡实时监测，当发现边坡危险源时，能通过软件软件系统实施查看其加速蠕变情况，通过分析爆破振动、雨晴监测数据来判断其产生危险源的因素，通过视频调阅实时查看边坡的情况。
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2.2监测设施布置
布设图：
视频通过光纤和电线传输，现场监测点位统一汇集到雷达房，由雷达房传输到矿山办公大楼数据中心。
3形变监测设计
3.1边坡雷达的技术要求
矿区所监测重点区域属于高陡边坡，依据临时变坡临时监测，最终边坡长期监测，小型边坡人工监测，高陡边坡在线监测的原则，对矿山重点监测区域采用非接触式位移监测的方法。为保证重点监测区域能够实现覆盖式表面位移在线监测，使得监测范围、精度等指标均能满足技术规范要求，采用适应性较强的边坡雷达在线监测系统对矿山重点监测区域实施监测。矿区重点监测区域为北侧高陡边坡和西部边坡，重点监测区域水平距离为800m，矿区南北最远距离为1.5km。
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边坡形变监测雷达能够对大范围内的地面目标实现雷达成像，并精确测量（优于0.1mm测量精度）被监测目标的位移变化及位移速度，从而实现对被监视目标的全天时、全天候、非接触、高精度的远程监测。边坡形变监测雷达能够15-20分钟实现一次监测，可以有效的控制数据量，同时保证从雷达观测结果中识别出对应的真实地形位置。主控计算机除了安装实时监测软件以外，也可以建立数据库。可采用有线/无线方式，实时查看观测结果。同时雷达具有以下功能：
三维显示功能：能够将雷达形变图像和被测区域地形扫描设备扫描数据进行配准融合，三维图形实时更新显示，支持在融合后的图像中选取像素点，读取位移、速度等参数；
查询功能：查询监测距离、采样频率、近远距、采样周期、扫描长度等监测参数，可通过
互联网实现设备运行的远程监控；可远程访问，数据自动处理；
数据处理：自动筛选相干性较强的动态监测点进行形变反演计算，便于分析边坡变形趋势；
基本功能：具备雷达数据在线和离线数据处理的基本功能，软件可以设定原始回波数据是否保存以便于内存管理；
数据选择：可以对点选结果形变曲线数值进行保存，也可以对区域选择数据进行分析；
数据输出：输出监测区域内像素点坐标及形变结果功能；具备雷达形变信息显示和查询功能、历史监测结果查询功能；
软件运行环境：支持Windows7、Windows10操作系统；
智能运行模块：可识别雷达状态，自动参数设置，自动上电，自动网络连接。雷达故障或断网断电时自动推送信息；
数据接口：开放，可为用户提供原始回波数据、SAR复图像数据、形变测量数据等不同等级的数据信息；
客户端软件：可具备多客户端，具备远程访问及控制功能；
数据交互方式：要求监测数据在系统内部各模块间通过有线网络交互，外部通过无线网络访问；
自动化：定时发送监测报告到指定邮箱功能；
数据存储：具备监测数据远程存储及分析功能；
预警数据库：监测预警要求内置不少于4种预警模型；
预警形式：具备设置报警阈值功能，并自动报警，预警支持声光电警报、短信平台报警等预警方式；
提供有资质单位出具的高低温环境检测报告，证明设备适合野外工况环境。
3.2边坡雷达基建设计
雷达房的基建采用地面下预埋四组钢筋混凝土做桩，桩上立四根2米高工字钢立柱支架，工字钢支架顶部设定稳定的钢结构平面，将防火雷达房至于工字钢支架上并固定，便于雷达监测北部边坡。
3.3雷达监测房供电和通讯
方案供电设计采用铠装电缆，从办公楼供市电到雷达房，保障常规供电。同时接入雷达配备的UPS，保障在断电情况下，雷达系统能够持续运行。
雷达通信拟采用有线方式兼无线方式（无线方式备用），其中有线部分采用雷达房向南预埋或架设约1000米光纤到采矿场办公楼，便于查看与操作。数据传输接口等设置隔离模块，隔离大浪涌冲击。光缆进入雷达分站前，光缆金属加强芯必须断开并接地；无线方式安装无线4G/3G网络，以备用户应急使用。
4专项监测设计
4.1爆破振动技术要求
已经形成最终边坡爆破振动速度监测点应设在主滑方向最底部坡脚处，未形成最终边坡或最终边坡出露高度小于50m时，设置在边坡主滑方向的临时边坡面坡脚处。目前露天矿采场边坡均未形成最终边坡。所以根据采掘边坡情况设置在边坡主滑方向的临时边坡面坡脚处。设置点位在1390高程两端。爆破振动速度监测精度应不大于0.001cm/s
4.2供电和通讯
爆破监测点由于布置在采场中部边坡坡脚处，不适合架设电缆。故采用太阳能光伏发电进行独立供电。通讯采用无线网桥与附近的高清视频监控点链接，然后通过有线将数据发送到数据中心。
5水文气象监测设计
5.1雨量监测技术要求
露天矿山企业应进行根据降雨量监测结果结合天气预报对灾害天气进行预警。安全监测等级为一、二、三级采场边坡的露天矿山企业，宜建立雨量监测系统。雨量监测系统应能够实时显示降雨量，统计日降雨量、月降雨量和年降雨量，并生成报表。
5.2设备安装位置
在采场边坡影响区域内设置1处降水量监测点。采场边坡降雨量监测点布边坡空旷区域与爆破在一起。
5.3供电、通讯和避雷
采场边坡雨量计安装在边坡附近，采用太阳能供电。
通讯无线传输。雨量计数据通过串口服务器转化为网络信号，通过网线和交换机将数据传输服务器。
结语
1）通过边坡监测雷达在矿山高陡边坡的应用，表明该雷达非常适用露天矿边坡的监测。矿山高陡边坡在边坡稳定性监测方面采取了全新的监测方法，即根据雷达测量的数据来调整采掘方案和爆破方法等；实际上实现了边坡监测的高精度、大面积、非接触、全天时、全天候、早发现的现代化边坡监测目标，真正保障了露天矿生产安全。边坡形变监测雷达是现代化边坡稳定监测发展的重要一步。设备必定具有较好的应用前景。
2）实时性：雷达自动化监测实施传输，满足在恶劣天气正常监测，为管理者提供高精度测量成果，填充了人工测量在极端恶劣天气下无法测量的空白区，同时也降低了人工测量在恶劣天气的危险性
3）精度高：雷达自化监测不受天气、时段的影响，全天候监测，实现了人工在不同情况下测量精度要求
4）实施对比：能够与其他内观监测形成实时的校核，为露天矿的健康监测提供有效的数据
5）大数据：实现B/S架构和手机客户端无特定场景查看现场露天矿变化情况
参考文献
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论文作者:黄晔
论文发表刊物:《基层建设》2019年第29期
论文发表时间:2020/3/16
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