金屬非金屬礦山尾礦庫安全監測系統實施方案研究

劉亞新

摘 要：尾礦庫自動化安全監測系統的實施，便于企業和安全監管部門快速掌握與尾礦庫安全密切相關的技術指標的最新動態，有利于及時掌握尾礦庫的運行狀況和安全現狀，可以提高尾礦庫的安全性保障庫區下游企業正常運轉及庫區人民群眾的生命財產安全，避免因尾礦庫事故而造成的環境污染，保護生態環境。

關鍵詞：尾礦庫；在線監測；安全

前言

尾礦庫的安全監測對于加強尾礦庫的安全監管，把握尾礦庫的安全現狀，減少尾礦庫的事故發生等具有重要意義。當前我國尾礦庫安全運行的主要技術參數如壩體形變位移、庫水位、浸潤線埋深等均由人工定期用傳統儀器到現場進行測量，安全監測工作量大、受天氣、人工、現場條件等許多因素的影響，存在一定的系統誤差和人工誤差。同時人工監測還存在不能及時監測尾礦庫的各項技術參數，難以及時掌握尾礦庫各項安全技術指標等缺點，這些都將影響尾礦庫的安全生產和安全管理水平。

尾礦庫在線監測系統是利用傳感器技術、信號傳輸技術，從宏觀、微觀相結合的全方位角度，來監測影響尾礦庫及壩體安全的各種關鍵技術指標，以便輔助企業及政府決策，提升尾礦庫安全保障水平，有效防范和遏制重特大事故發生。

文章通過對某新建三等尾礦庫的在線監測系統的實施方案進行研究，從工程技術角度分析尾礦庫安全監測系統建設的各項要求。該尾礦庫地處大興安嶺東部低山丘陵區，屬傍山型尾礦庫。依據《尾礦庫安全監測技術規范》（AQ2030-2010）對尾礦庫壩體進行位移、浸潤線監測，對庫區進行庫水位、降雨量和庫區可視化監測。根據《選礦廠尾礦設施設計規范》規定：“三等及三等以上尾礦庫應設置人工監測與自動監測相結合的安全監測設施；濕排尾礦庫應監測庫水位、灘頂高程、干灘長度、浸潤線深度、壩體坡度和位移”。

該尾礦庫在線監測系統采用分布式監測網絡，在尾礦庫的不同位置，分別設置壩體浸潤線監測模塊、干灘庫區水位監測模塊、壩體位移監測模塊，實時監測尾礦庫的水位、干灘長監測模塊、壩體位移監測模塊、庫區水位及雨量監測模塊、庫區視頻監控。各監測模塊通過無線數據傳輸方式與值班主機之間實現數據傳輸、實現直觀顯示各項監測數據，在線實時分析監控信息數據的歷史變化過程及當前狀態，一旦出現緊急情況，系統能及時發出預警信息。

1 壩體變形及位移監測

1.1 目的

為了及時掌握尾礦壩的變形及其規律，研究其有無滑坡、滑動和傾覆等趨勢，以確保尾礦壩運用的穩定和安全。

1.2 測點布置

監測斷面的選取及測點布置原則：測點布置應根據壩的重要性、結構尺寸及地質情況而定，并以能全面掌握構筑物的變形狀態為原則；監測橫斷面宜選在最大壩高處、合攏段、地形或地質條件復雜壩段。

根據該尾礦庫實際情況，尾礦壩體變形及位移監測橫斷面及測點布置如下：尾礦壩設置8個監測橫斷面，間距100m，其中有一個斷面位于最大壩高處。每個觀測橫斷面上，在堆積壩馬道的外緣、各級堆積子壩的中間壩坡安裝位移傳感器。

2 浸潤線監測

2.1 目的

為了了解尾礦壩體內浸潤線的位置和變化情況，以判定壩體是否穩定，并驗證浸潤線埋深及變化情況。

2.2 測點布置

觀測橫斷面布置在有代表性的斷面上，如最大壩高段、合龍段及壩內排水管所在位置斷面等處；每個觀測橫斷面上，測點數量及埋設位置應根據斷面大小、結構、壩基地質情況及設計采用的滲透計算方法等因素確定。

根據尾礦庫的實際情況，尾礦壩體浸潤線監測斷面及測點布置與壩體變位監測布置方案一致，只是監測點在縱向上錯開2m，安裝滲壓傳感器，具體布置見附圖。

2.3 滲壓傳感器安裝

在安裝滲壓傳感器前，應先在監測點處設置測壓管，再將滲壓傳感器安裝到測壓管底，通過測量測壓管內水壓，計算出測壓管內水位，換算成該測量點浸潤線深度，根據不同測點的浸潤線深度自動繪制出庫區的實測浸潤線曲線。

滲壓傳感器安裝步驟及技術要求

（1）管材

測壓管材質為DN50×4.5聚丙乙稀管。管子內外表面光滑平整，無氣泡，凹陷，雜質，分解變色線；兩端切口平整且垂直軸線，耐壓≥1.6Mpa，產品質量符合JB/T125-9質量標準。

（2）結構

管下端口為焊接堵頭，在堵頭段的管壁上鉆孔，孔徑8mm，孔間縱距100mm，每周鉆4孔，鉆孔段長600mm。在鉆孔段外依次包設1層150號銅絲布，1層400g/m2。管上端口用鐵皮帽加蓋保護并上鎖，鐵皮帽刷防腐漆防護。

（3）埋設測壓管

在設計監測點處鉆孔，孔徑120mm，孔底高程低于最低設計浸潤線1～2m，將測壓管放入孔內，周圍回填粗砂。當壩體填土到管頂下10cm時，可繼續向上接長管道。管子接長采用專用聯接膠，結合嚴密牢固可靠。

（4）埋設滲壓傳感器

在測壓管底部安裝滲壓傳感器。滲壓傳感器測得的水位信號實時傳遞至監測中心，可以全面動態地監測浸潤線的變化。

3 庫水位及降雨量監測

在庫內適當位置設置水位標尺，標尺刻度要求清晰醒目，在庫岸邊便于觀測。

庫內1？坶、2？坶排水井上分別安裝水位監測探頭，垂直發射信號，測得庫內水面標高，將所測信號數據傳給室內接收機處理得到庫水位標高，隨時監測庫水位變化情況，及時預警，既準確，又適時。

按相關規定要求進行水位觀測并詳細記錄，尤其是汛期要嚴格控制庫內洪水的水位。發現異常情況及時采取有效措施處理，消除隱患。水位超警戒線要及時報警。

在庫區適宜的位置設置降雨量監測系統，確保監測的降雨量比較有代表性。

4 庫區可視化監測

在初期壩、防浪墻頂、尾砂沉積灘頂處、壩體下游坡、等重要部位設置視頻監測設置，通過現場攝像頭實時拍攝并快速傳輸至控制室的顯示屏幕上，能夠直觀地顯現尾礦庫生產放礦及筑壩運行等情況。

5 結束語

金屬非金屬礦山尾礦庫安全監測系統的逐步實施和推廣可以大幅度提高我國對于尾礦庫潰壩災害機理的認識水平，全面提升尾礦庫安全監管和日常管理水平，增強企業、社會、政府對于尾礦庫災害的預警響應能力，建立更便于尾礦庫運行期安全管理和風險控制的潰壩風險綜合評判方法。特別需要指出的是我國尾礦庫數量多、分布廣，金屬非金屬礦山尾礦庫安全監測系統將具有廣泛的市場前景和重要的應用價值。

參考文獻

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