澳大利亚SSR边坡稳定性监测雷达 -CK365测控网

澳大利亚 边坡稳定性监测雷达（SSR）

全世界唯一亚毫米精度的持续边坡测量技术！

世界上最先进的高精度大距离边坡监测系统！

一、边坡稳定性监测雷达SSR简介

★澳大利亚GP公司边坡稳定性监测雷达（SSR）是一种在露天矿及类似地区，测量和监视岩壁稳定性的先进技术；

★ SSR系统是全世界唯一的可对整个井壁活动进行精度达亚毫米的持续测量的技术。由于使用雷达，SSR系统完全无需接触井壁，其测量活动不受降雨，灰尘，烟尘的影响，这使得地质技术人员和矿井操作人员可以轻松跟踪矿井动态，对生产进行合理优化，同时避免了安全风险。

★这套系统同时包含一套精密的软件SSRViewer，可展示并监视井壁的运动过程。由于软件使用了独家方法跟踪监视对象的形变，并设置报警，这使得本系统可以被纳入到一套完整的应急程序中。

★目前全世界有超过60套SSR系统在运转，它们不仅协助矿方优化安全与生产，也为遍布全球的用户建立了由来自若干世界最大的矿业公司及露天矿的专业人士组成的交流平台。

★ SSR技术也在民用工程和建设上得到应用。

★地质工程的风险管理可基于SSR获取的数据得到改善，因而使用SSR技术获利丰厚。

二、代表性技术优势

★操作员的安全得到改善

SSR对岩石塌方有预警系统，从几吨重的小规模塌方到数百万吨的塌方均可预报。提前侦明岩石的垮塌，从而使机械设备及人员在险情发生前撤出危险地区，避免了人员伤亡和机器损失。

★优化生产

在对生产至关重要的“地质生产风险”管理上，SSR获取的数据大幅超出以往任何技术。这类数据可使地质工程、矿业的规划及生产工程人员，安全地对优化矿业生产作出经过计算的、有根有据的决定。

★在地质工程危险地区增加生产

由于SSR技术可对岩石大规模加速运动进行近乎于实时的播报，在地质工程危险地区的生产可得到增加。SSR的高精度数据，使得地质技术员和工程师可以基于准确性比以往大大增加的数据，作出风险管理决策。结果就是在地质技术不稳定地区工作的可能性，也即在这类地区使用生产设备的安全性，得到强化。

★减少爆炸后的生产停顿

SSR可对爆炸后的梯段稳定性进行监视。有些矿在井壁出现了由爆炸引发的稳定问题后，已经可以削减爆炸后的停顿时间，使得生产设备可以更快进入新的爆炸区，由此减弱了爆炸对被耽误的生产的影响。

★潮湿天气下的生产风险管理得到改善

对于受降水影响的矿坑，SSR技术改善了来自其的信息反馈，从而使矿方不必向从前一样，因流体静力压力增加，不得不关闭部份矿坑。过去，人们只能在雨后假设矿坑受到了影响，SSR则可以持续监测并更新雨水对岩石的作用情况。人们可以凭借这种实时分析，而不是通常的程序步骤，进行生产操作或对地质风险作出反应。

★延长矿坑寿命

SSR监控设备与详细的风险管理程序相结合，可以延长矿坑的使用寿命，这已经在世界上多家矿坑中得到实际验证。矿坑底部曾经被认为是过于危险，不可开采，如今通过使用SSR监控和底端梯段浸湿，已经被安全地开凿了。

由于SSR对地质工程风险的监控具备高度精确和信息量大的特点，工作人员可以深入曾经被认为不适合工作的危险地区，安全地进行作业。

★有潜力改善矿业设计并提高地面支持的要求

SSR数据可以提高人们对岩石运动，和矿坑结构对矿壁稳定性的理解。一部份其在国际上的应用已经表明，由于增加了矿坑的设计角，投资回报得到大幅提高。增加矿坑设计角，是由于SSR获取的数据使人们对岩石大范围运动的理解大大增强。

三、SSR边坡雷达配置

无线电天线

双轴支架扫描盘

雷达电子线路

计算机模块

雷达系统及拖车（独立成件，易于拆装）

稳固的显示器和界面组件

远程供电（电池和柴油发动机）

四、技术参数

·测量精度：±0.2 mm

·测量范围：850m（测量范围可超过850米，但分辨率会降低）

·水平扫描角度：270°，垂直扫描角度：120°

·区域扫描间隔：1到30分钟重复一次（取决于扫描区域）

·装置置于拖车上，仪器连拖车总重约1200kg

·机器耐振动，拖车可承受沉重的采矿设备

·无线电频率对操作人员的影响（<0.02mW/cm2）小于人类可接受的辐射上限的 1/50.

·独一无二的先进技术能为用户提供高精度的测量、实时电脑显示、以及潜在的岩体塌方的预报

精度：岩体运动的可测量精度达次毫米级别

广泛的区域覆盖：通过数以千计个像素点，可扫描整块的岩体

连续测量：实时展示和监测岩石的运动

预警：超出使用者定义的临界值时，可自动报警

无触点系统：无需触碰斜坡便可测量运动

方便安装：车载可移动，方便拆装

自供电：可实现24小时连续监测

适合所有天气条件：此系统为露天矿山所设计，可在任何天气条件下使用

无触点测量系统可提供次毫米级的精确测量数据，并且实时显示整个岩壁的细微变化。这种功能可使使用者有把握地进行危险评估，并且更好的优化矿山安全和生产。

SSR图像软件用比色刻度图像来显示岩体的空间位移。支持查看区域细节图以了解岩石运动的详情。当区域性位移超出用户自定义的临界值时，此装置自动触发警报装置。

SSR 3D图像软件可查看岩石运动的3D图像

五、SSR-3D 软件

带地理坐标参考功能的SSR-3D 软件，使得SSR采集的数据可以建立地理参考，得到的结果可以导入3D矿山规划软件中。工程师们现在可以在矿山的坐标系中，迅速测量出井壁的形变，并将数据整合到矿山规划的软件包中，以备中长期的建模和分析。

软件有智能指导，可帮助选择和输入4个已知测绘点。

特性

-使用SSR Viewer 实现3D场景可视化

通过雷达，SSR-3D能对整个扫描区域提供网格状3D图形（即数字化地形图）。系统将高分辨率的相机拍下的照片或亚毫米级的形变图像重叠，生成3D网格来显示重叠的形变。使用系统自带的SSRViewer功能，可以对这种3D图像进行旋转，平移，和放大。

-建立地理参考系统

SSR-3D的地理参考系统使得SSR可以生成3D网格图像，并与形变图像叠加，可与矿山的坐标系参考使用，这样方便将数据导入矿山规划软件。

-输出数据

用户可以通过系统的智能指导，选择4个测绘点。再输入每个点的（x，y，z）值，便可轻松建立地理参考系统（可参见上图）。SSR的形变数据可被导入到多种使用标准文件格式(.csv, .dxf)的矿山规划软件中。

-中期监测

使用户可以在更长周期内对SSR采集的形变数据进行观察，同时将数据整合至矿山规划软件。

-岩土数据整合

借助其它岩土工具，如测绘用棱镜，岩石和地质结构的模型，可以实现SSR形变数据的可视化，使得用户能更有效地查看形变模式并界定形变临界点。

-矿山规划整合

将SSR数据直接导入矿山规划软件中，可对正在发生的井壁塌方、以及紧急疏散所带来的可能影响作出迅速评估。如果需要，未来重新设计矿山结构时，可将这些数据导入。

带地理参考数据的SSR-3D，采集于Cadia Valley矿山

图中所示白色条状显示的是SSR形变的地理参考数据。用户可选择一个时标，然后利用形变值来给数据点标色，这样可对岩土和操作数据的可视化进行优化。

六、SSR应用案例

印尼Grasberg铜金矿使用4台边坡稳定性雷达监测仪(SSR)

自2003年11月起，印尼Freeport公司的Grasberg矿山一直使用SSR。

以Grasberg露天矿的边坡高度和矿藏规模而言，在这里进行地质施工管理，是必须的。Grasberg的矿石开采，受阻于一片高硫化地区，这些高硫化地区形如漏斗，将侵入岩区围在中间。可能会发生边坡楔形体塌方和剪切带塌方，环状构造和井壁相对，全部属于入侵岩。

Grasberg的监控策略是采用多种监测技术。它使用了大约140个棱镜，14个变形测定器，12个全球定位系统和4个SSR。多种监测技术的应用有效的加强了边坡稳定性的管理。

SSR负责监控尤其重要的区域，也就是那些有潜在不稳定风险的多级台阶区域，还有塌方如果发生会对矿山造成严重损失的区域。

此外，SSR还可用于监测塌方地区临近区域的稳定性，为重新施工提供评估的依据。

Grasberg 矿山发生过几次塌方，不过SSR都提前给地质队员提供了管理风险所需要的数据。现在，这台仪器对多个重要的不稳定区域以及潜在不稳定区域进行监控。

SSR在BHP下属矿山的应用

Billiton公司的下属矿区在建立时，被要求执行全面的“地面控制管理计划”，以达到安全及生产上的双重高标准。尤其是矿山的狭窄特性，使监测的区域，因可能会发生的严重后果而需要监测管理。其购买了两台SSR来保证可以对矿山的重要区域进行实时监测。

由于棱镜监测和目测在预估转移人员及设备的时间上可能出现差错。为避免这种情况，SSR还被用于监测已经有棱镜监测的区域。

在2002年10月，第一台SSR被安置在Harmony 矿山。最主要的目的是监测一块可能因塌方而会被关闭的矿山。2003年又使用第二台SSR。

SSR的实时监测功能，因其可以显示中止和重启工作的时间点，这使得矿方在邻近塌方临界点的时刻，依旧可以把握十足地继续作业。

此外，矿区在井壁倾斜面安装棱镜被认为太过不安全，矿方安装了SSR以对该地区连续扫描而不耽误施工。

SSR的应用使得Harmony矿山在可能发生塌方的情况下还能继续施工好几个月，同时，体现了作为综合监测系统一部分的实时监测功能的重要性。

边坡监测技术在南非PPRust露天矿中的应用

2003年11月，PPRust矿山引入了GroundProbe边坡稳定雷达，用以监测Sandsloot西矿壁的稳定性. 之前有记录的塌方，从几十到数千吨不等，而且都是瞬时发生。SSR可在一分钟内扫描10,000平方米的区域，因此它可以为疏散人员机器作出早期预警。SSR雷达被安置于东矿壁的顶端，对西矿壁进行了24小时的不间断扫描，且工作不受任何天气的干扰。

SSR扫描天线由一架置于三脚架上的0.92米的抛物柱面反射器构成，由发动机和传动装置控制其水平和垂直活动。拖车的末端是一台柴油发动机，为反射器和电子设备的机械活动提供能量。SSR系统可移动，可在大约一小时内被移走。反射器上安装了一台相机，以备随时拍照。一旦安装好并通电以后，SSR会将它能扫描到的整个地区拍成14副图片，再将其转化成马赛克图形式。随后，操作者在边坡相片上选择一片2D扫描区域，开始扫描。扫描的时间取决于所选扫描区域的大小以及距离扫描区域的距离。 SSR距离扫描目标的最远距离为850米，但如果装1.8米的柱面反射器，则这一距离可增至1700米。考虑到气压，温度及空气湿度变化所带来的大气干扰，扫描区中会选择建立一个"大气区"，用以抵消干扰。

雷达研究Sandsloot露天矿的示例图

SSR雷达通过比较前次和后次扫描所接收到得雷达信号的不同相位，来测量亚毫米级别的粗糙岩面运动。所有记录下来的相位变化，都会被转到一台亚毫米级的度量仪上，度量仪再将信息转成像素图，呈现在电脑上，通过冷暖色调来标识运动。暖色调标识的是由内向外脱离岩面的运动，而冷色调标识的是远离岩面的运动----即岩石从岩面掉落的运动。对扫描区域的拍照图会与像素图并列放置，好让操作者知道发生运动的是哪块边坡区域。操作者还可以查看（扫描开始后）任意时间段的图像，也可任意选择运动的等级，作为开始上色的标准。

以PPRust为例，在监测到有脆性破坏发生时，运动的上限被（用红色）设定为15毫米。任意时间段内的形变次数都可以被标在扫描图上，由此可简化数据的解读。这可以显示某一特定地区的形变历史。操作员可以放大显示扫描图、照片、以及形变图。

SSR显示了扫描地区的照片，2D的形变图，色标，以及时标

用户可自定义警报设置，另外还有屏蔽选择。可以选择运动量（质量）或运动速度的某个值，作为预告塌方的临界值。操作者也可屏蔽掉某些会引起误报的地区，比如有卡车或者推土机作业的地区或者松散土质的地区。可设置红色和橙色警报。橙色警报用来警示潜在风险，而红色警报则用于紧急情况，需要马上对在危险地区工作的人员进行疏散。

经过2个月的测试，红色警报被定为了2小时移动超过10毫米，且移动面积达80平方米。区域的设定随雷达距矿壁的距离而变化，因为形变太过于微小，SSR要监测到也需要摆放在朝着矿壁的方向上。

当地下运动超过设定的限度时，屏幕亮起频闪的红色，同时会出现指示，列出这时必须要做的措施。同时所有地质技术人员会收到短信。就PPRust而言，地下矿的工作现场摆放着一台会亮红灯的报警器，它也受到SSR雷达的监视。报警器与控制室联通，一旦控制室发出红色警报，便会触发这里的警铃。这确保了险情发生后，现场工作人员可以得到通知并自行撤离，而无需花费时间与控制室方面联络。

SSR雷达记录到8次Sandsloot的脆性破坏情况，而且它们都预告了2小时内会发生的边坡滑落。对操作人员来说，时间是非常紧迫的-----有几次只有大约20分钟。SSR发出了预警，PPRust的人员和机器则被成功地疏散了。很明显，对PPRust来说，SSR是使得矿区作业人员，可以在极不稳定的Sandsloot西矿壁，持续安全地作业的唯一监测工具。