原地浸礦滑坡在線監測系統應用分析

粟 闖，賀文根，杜年春

(中國有色金屬長沙勘察設計研究院有限公司, 湖南 長沙 410011)

采用原地浸礦工藝開采離子型稀土資源，需將大量浸礦液注入到山體，其礦區滑坡成災機理研究少，滑坡災害監測研究還處在一片空白中，沒有實施具體的原地浸礦采場滑坡監測工程。展開原地浸礦滑坡在線監測系統應用研究，記錄采礦過程中礦區邊坡的形變數據，對分析注液導致的地下水位變化與形變之間的關聯程度，從而指導采礦過程中的注液控制與分析邊坡運行狀態有重要意義。

1 滑坡在線監測

以某原地浸取(溶浸采礦)方式進行稀土資源回收礦山采區項目為例，綜合考慮礦區邊坡條件，稀土礦區邊坡監測主要內容包括坡面變形監測、地下水位監測、雨量監測、裂縫監測等。安全在線監測系統包括數據采集、傳輸、存儲、處理、分析的全自動流程，配套有監測控制中心、預警預報等多個功能，具備全天候自動化監測和預警信息發布的能力。

通過物探等手段提前推測不良地質作用范圍(如裂隙發育的區域)，進行監測點及監測剖面布設；根據物探資料解釋，監測對象區域有兩處下方地層為全風化及殘積土層(20 m以上)，下方巖石較為破碎，為裂隙發育的花崗巖匯水區，下伏基巖為中、微風化花崗巖層，該兩處重點區域必須布設觀測點。

2 安全監測數據統計分析

從2017年12月中旬至2018年5月1日，4.5個月的監測期分析，各監測點的形變累計如表1所示。

X方向最大位移值為142.5 mm、監測點編號XT-G4；Y方向最大位移值為-279.8 mm、監測點編號XT-G8；Z方向最大位移值為243.1 mm、監測點編號XT-G4。

表1 表面位移累計值統計

注：監測點形變位移方向說明：X指向邊坡下游為正方向；Y指向邊坡左岸為Y正方向；Z指鉛垂向向下為Z正方向(數值符號為負)。

根據物探和勘探成果：XT-G8監測點下方地層為全風化及殘積土層(約28.8 m)，下方巖石較為破碎，為裂隙發育的花崗巖匯水區(約43.6 m)，下伏基巖為中、微風化花崗巖層。

XT-G4監測點下方地層為黏土層(約3.6 m)，全風化及殘積土層(約20 m)，下伏基巖為破碎，為裂隙發育的花崗巖匯水區。

形變最明顯的2個監測點，其區域巖土體存在較厚的裂隙發育的花崗巖層，此類巖層為此采礦區域的強匯水層。

(1) 確定分析數列。以位移、地下水位、雨量為參量向量，取某在線監測系統500條觀測數據進行關聯分析。

(2) 去量綱化。由于參與比較的系統各參數向量中數據來自不同介質傳感器，計算單位各不相同，為保證建模的質量與系統分析的正確結果，對收集來的原始數據必須進行數據變換和處理，使其消除量綱和具有可比性。

設有序列x=(x(1),x(2),…,x(n)),f(x(k))=y(k),k=1, 2, …,n為序列x到y的數據變換。

(3) 求關聯系數ξi(k)。選取曲線間差值作為關聯程度衡量尺度，對于一個參考數列x0和若干比較數列x1,x2，…，xn，參考數列與各比較數列在曲線中的各點的關聯系數ξi(k)的計算見式：x0={x0(k)|k=1,2，…,n}=(x0(1),x0(2),…,x0(n))，k表示時刻，假設有m個比較數列：xi={xi(k)|k=1,2，…,n}=(xi(1),xi(2),…,xi(n))，i=1, 2,…,m則稱ξi(k)=

為比較數列xi對參考數列x0在k時刻的關聯系數，其中ρ∈[0, 1]為分辨系數。以位移量作為參考數列x0，地下水位、庫水位、壩體溫度、雨量數據作為比較數列xi，取ρ=0.5。

地下水位與位移相關系數為0.92，雨量與位移相關系數為0.53，與位移量關聯度排序為：地下水位、雨量。

3 結 論

(1) 根據上述分析，通過地質及物探手段分析重點監測區域進行監測點布設，采礦過程的邊坡形變監測結果表明，監測點區域反映的結果：孔隙水壓力受注液強度、注液量影響大，隨機性大。地下水位升降與形變監測的數據高度相關，地下水位對邊坡的形變影響明顯。

(2) 依據關聯性分析結果建立時間、水位、形變的內在聯系，對原地浸礦工藝開采稀土礦具有一定指導意義。