位于新疆吐魯番地區(qū)托克遜縣的國家能源集團(tuán)新疆能源有限責(zé)任公司黑山露天煤礦，從2013年開采至今，煤炭年產(chǎn)量逐年增長，在2021年突破千萬噸，為我國經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展提供強(qiáng)有效的能源保障。去年年中，經(jīng)國家發(fā)改委批準(zhǔn)，黑山露天煤礦生產(chǎn)能力由1300萬噸/年核增至1600萬噸/年。

黑山露天煤礦大干快上的背后，有中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)的助力。在中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)24小時的守護(hù)下，黑山露天煤礦對排土場和開采區(qū)的邊坡隱患早發(fā)現(xiàn)早避險，有效保證了煤礦安全生產(chǎn)。正如黑山露天煤礦地測部門負(fù)責(zé)人李衛(wèi)鵬所說：“中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)對煤礦的生產(chǎn)建設(shè)起到了很大的幫助作用。”

定點監(jiān)測排土場邊坡，護(hù)航煤礦安全

2013年4月29日這一天，隨著現(xiàn)場挖掘機(jī)的陣陣轟鳴聲，黑山露天煤礦開采正式拉開序幕。煤層表面剝離的土石被一輛輛卡車運(yùn)往排土場。經(jīng)過一年多的堆積，排土場逐漸形成了一個高邊坡。排土場在降雨或地表水浸潤作用下，極易引發(fā)滑坡、崩塌等災(zāi)害，這給黑山露天煤礦的安全生產(chǎn)帶來了極大隱患。因此，黑山露天煤礦急需引進(jìn)邊坡監(jiān)測手段對排土場的高邊坡進(jìn)行監(jiān)測。

彼時，擁有全天候、高精度、自動化等優(yōu)勢的GNSS邊坡自動化監(jiān)測技術(shù)已成為主流的礦山邊坡監(jiān)測手段。該手段通過接收、跟蹤、變換和測量衛(wèi)星數(shù)據(jù)，分析衛(wèi)星電文及對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理而獲得監(jiān)測點三維坐標(biāo)，進(jìn)而解算獲取監(jiān)測點的地表位移量與沉降位移量，達(dá)到邊坡自動化監(jiān)測的目的。2014年夏天，追逐技術(shù)潮流的黑山露天煤礦發(fā)布了排土場GNSS邊坡自動化監(jiān)測建設(shè)項目招標(biāo)公告，項目共布設(shè)43個GNSS邊坡自動化監(jiān)測點。經(jīng)過招投標(biāo)程序，中海達(dá)負(fù)責(zé)26個GNSS邊坡自動化監(jiān)測點建設(shè)。

經(jīng)過現(xiàn)場勘察、點位布置、貨物調(diào)配等一系列部署工作后，中海達(dá)在黑山露天煤礦的排土場邊坡的邊緣位置成功布設(shè)了26套GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)，以監(jiān)測排土場邊緣部位的水平和垂直方向的位移變化。

固定式觀測墩中海達(dá)GNSS邊坡監(jiān)測站

此次布設(shè)的中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)，采用固定式觀測墩的施工方式，由監(jiān)測型GNSS接收機(jī)和監(jiān)測預(yù)警云平臺組成，滿足了全天候數(shù)據(jù)自動化采集、傳輸、存儲和分析處理，全程無人值守的全自動運(yùn)行監(jiān)測需求。“一旦監(jiān)測數(shù)據(jù)超過預(yù)警值，系統(tǒng)能夠及時進(jìn)行監(jiān)控大屏幕報警、短信報警、郵件報警，提醒我們采取措施，預(yù)防事故發(fā)生。”李衛(wèi)鵬說。

依托中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)毫米級監(jiān)測精度，排土場邊坡形變情況盡在黑山露天煤礦的掌握中。“邊坡哪怕發(fā)生幾厘米，甚至幾毫米的位移或傾斜，系統(tǒng)也能夠第一時間監(jiān)測到。”李衛(wèi)鵬說。

在GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)的護(hù)航下，黑山露天煤礦的安全生產(chǎn)得到了有力保障。為了將監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)一接入到本地監(jiān)測云平臺，國家能源集團(tuán)新疆能源有限責(zé)任公司在2019年把剩余的17套GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)全部替換成中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)。自建成運(yùn)行以來，中海達(dá)43套GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)的年在線率始終保持在97％以上，讓黑山露天煤礦24小時隨時掌握排土場邊坡的形變狀況，為煤礦的生產(chǎn)筑起了一道安全墻。

移動監(jiān)測采場邊坡，助力安心開采

隨著黑山露天煤礦的不斷開采，位于礦區(qū)的西端工作幫的邊坡高度達(dá)到了100米以上，且邊坡角度大于30度。根據(jù)國家露天礦邊坡安全監(jiān)測等級劃分，黑山露天煤礦的工作幫邊坡安全監(jiān)測等級達(dá)到了二級，應(yīng)建立位移在線監(jiān)測。于是今年黑山露天煤礦提出了邊坡監(jiān)測增補(bǔ)的需求。

鑒于中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)在排土場邊坡中的穩(wěn)定表現(xiàn)，黑山露天煤礦選擇繼續(xù)與中海達(dá)合作。考慮到露天礦移動式的開采模式，黑山露天煤礦沒有繼續(xù)沿用排土場邊坡使用的固定式觀測墩的中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)，而是選擇了移動式觀測箱的中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)。“因為煤礦隨著不斷開采，監(jiān)測區(qū)域會隨時變化，這就要求我們靈活調(diào)整監(jiān)測設(shè)備，因此可以隨時改變監(jiān)測位置的移動式設(shè)備比固定式設(shè)備更能滿足采場邊坡監(jiān)測的需求。”李衛(wèi)鵬解釋道。

移動式觀測箱中海達(dá)GNSS邊坡監(jiān)測站

根據(jù)作業(yè)需求，黑山露天煤礦從中海達(dá)手中采購了17套移動式觀測箱的GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)。今年4月份，17套設(shè)備陸續(xù)進(jìn)場安裝，并于5月份完成所有設(shè)備的安裝調(diào)試與上線運(yùn)行。“上崗”后的17套設(shè)備，哪里需要哪里搬，時刻監(jiān)測采場邊坡的形變狀況，“作業(yè)人員可以更安心開采”。除了可移動監(jiān)測外，移動式觀測箱的GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)采用了小型化、低功耗、高性能、高穩(wěn)定性的一體式GNSS接收機(jī)，可滿足黑山露天煤礦長時間無人值守連續(xù)工作的需求。“無需擔(dān)心電池不夠用，也讓電池更換變得更輕松，”李衛(wèi)鵬說，“畢竟固定式設(shè)備的電池通常埋在地下，每次需要挖出電池才能完成更換，這樣一來費(fèi)時費(fèi)力。”

同時，一體式GNSS接收機(jī)通過接收多種GNSS信號和內(nèi)置MEMS傳感芯片，不僅保證了毫米級的監(jiān)測精度，而且助力黑山露天煤礦可依據(jù)實際情況動態(tài)調(diào)整監(jiān)測頻率，讓邊坡監(jiān)測更高效。在中海達(dá)GNSS邊坡自動化監(jiān)測系統(tǒng)的加持下，黑山露天煤礦開采步伐邁得更穩(wěn)更快，朝著年產(chǎn)量1600萬噸目標(biāo)進(jìn)發(fā)，為經(jīng)濟(jì)社會高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)自己的光和熱。