淺談尾礦庫安全在線檢測技術

胡學敏+曹湘林

摘要：尾礦庫安全是關系到環境安全和人民生命財產安全的重要方面。文中介紹了尾礦庫在線安全監測系統的主要內容，并介紹了目前主要的在線安全技術：位移監測、干灘長度監測、水位監測、壩體變形監測、降雨量監測以及視頻監控技術。根據目前在線監測存在的問題，提出了在線監測發展的方向。

關鍵詞：尾礦庫；在線監測技術；發展方向

引言：尾礦庫是用于堆放甄選出金屬或者非金屬礦石后的尾礦，一些工業廢渣的堆放點也可以稱之為尾礦庫，一般形式是筑壩攔截谷口，也有的是圈地建設。尾礦庫一般地勢較高，結構較為松散，遇到不利地質條件或者極端天氣，很容易發生潰壩、泥石流等危險，危害環境、給周邊居民帶來生命財產危害。尾礦庫根據防洪能力和壩體穩定性分為四級：正常庫、病庫、險庫和危庫。截至2008年底，國家安監局統計數據顯示，我國尾礦庫總數12655座，而實際的數據并不止這些。近年來，尾礦庫安全事故頻發，比如山西襄汾“9.8”硐尾礦庫潰壩事故，造成死亡人數277人，直接經濟損失9619.2萬元的影響。建立尾礦庫在線安全系統，能夠實現自動化采樣分析，并能夠實現多源監測數據處理和集成，可以仿真推演礦山安全，解決礦石安全管理問題。因此，尾礦庫龐大的數量、頻發的安全事故以及一旦發生潰壩將會造成的嚴重后果都為尾礦庫在線安全技術的發展提出要求。

1.尾礦庫在線安全監測內容

1.1邊坡穩定性。做為尾礦庫事故發生重要原因之一的邊坡穩定性，一般可以通過對壩體的以下參數：位移、孔隙水壓、浸潤線高度和滲流衡量。

1.2漫頂。漫頂也是導致尾礦庫事故發生的重要原因之一，可以通過對尾礦庫的水位和干灘長度以及降雨量的監測數據進行分析判斷。

1.3其它監測項目。除了上面列出的需要重點監測的指標之外，孔隙水壓力、渾濁度和滲透水量也是具體情況下需要進行監測的指標。

2.尾礦庫在線安全監測技術

尾礦庫的在線安全技術主要包括：位移監測、干灘長度監測、水位監測、壩體變形監測、降雨量監測以及視頻監控。以下分別進行介紹。

2.1位移監測。壩體位移監測的分類為：水平、垂直和三維位移監測，是根據測點的測量功能進行分類的，也可根據測點位置分為表面位移監測和內部位移監測。表面位移監測一般采用以下兩種方法：第一種方法是借助GPS或者智能全站儀，可以實現三維位移數據測量，方法是以基點高程和位置為基準點，對壩體表面標點、位置的變化進行監測；第二種方法僅能測量測點水平位移或者垂直位移，而無法實現同時測量，這種方法是通過將儀器埋設或者安裝在壩體內部或者表面。

位移監測方面還有其它—些技術，比如：測斜儀技術、激光準直技術、連通管法監測技術正倒垂線技術、引張線技術振弦式沉降儀技術等。上述提到的技術中有的能夠同時實現測定表面位置和壩體內部位移。這些技術在安裝方法、安裝成本、性能和維護保養方面情況不同，各有優缺點，可以根據具體的尾礦庫要求進行選擇。

2.2干灘長度監測。通過對灘頂標高和干灘長度（最高設計洪水位情況下的安全超高）進行測定，能夠實現對尾礦庫防洪能力定量評價。但是目前來說，由于存在水邊界線并不十分明顯，而且水邊界線處又無法進入，所以若想實現對灘頂標高和干灘長度的監測并不容易。所以，一般而言，通過對斷面上的幾個干灘高程點進行監測，并根據測點間的距離就可以計算出干灘坡度；再利用壩頂標高、庫水位、相關測點間距、壩體坡度和壩頂寬度等數據，計算出灘頂標高，進而計算出干灘長度也稱為安全高度。目前，激光液位計、雷達液位計和超聲波液位計是用于測定干灘標高的主要儀器，一般而言，上述液位計的穩定性和精度能夠滿足使用要求。

2.3水位監測。尾礦漿沉淀水在尾礦庫內大量存在，通過水位監測，確定尾礦漿沉淀水的高度，能夠判斷尾礦庫的防洪能力能夠滿足安全要求。一般而言，可用于尾礦庫水位監測的設備有：激光液位計、雷達液位計和超聲波液位計。

2.4壩體變形監測。壩體變形監測是能夠表征壩體是否穩定的重要數據，因此壩體變形監測的數據必須非常準確。一般通過比對基點與壩面相對位置，確定監測點位移。通過可用于監測壩體變形的技術有：全自動全站儀、GPS、測斜儀等。

2.5降雨量監測。降雨量監測有助于判斷尾礦庫洪水安全情況，常用于監測降雨量的設備有：翻斗式雨量計。

2.6視頻監控。一般情況下需要安裝視頻監控的地點有：堆積壩、初期壩、庫水位、干灘、排洪構筑物進水口、排洪構筑物出水口、放礦設施和攔洪壩等。用于監控的攝像機像素要在200萬以上，并且在系統斷電時，攝像機的夜視距離和攝像效果能夠滿足監測的要求。

3.尾礦庫在線安全計算發展方向

3.1提高普及率。在我國，根據尾礦庫的庫容量和壩高可以將尾礦庫分為五類，三等及三等以上的尾礦庫中安裝在線安全監測系統的占絕大多數。但是，目前的情況是，很大一部分的尾礦庫都是小型的尾礦庫，而根據國家安監局的數據顯示，2008年年底為止，申報登記的1.2萬余尾礦庫中，處于三等以上的約800余座，所以在線安全監測系統的按照率較低，下一步的發展就是普及尾礦庫在線安全系統。

3.2技術及管理人員需要增加。盡管在線監測系統的優越性顯而易見，但是在線監測完全取代日常工作并不可行，還需要管理人員對在線監測系統進行開發和完善。我國從事尾礦庫安全和管理的人員，目前來說還是比較少的，人們對于在線監測系統的認識也不足，因此加強對尾礦庫在線監測系統的管理和技術人員的培訓也是發展方向。

3.3儀器設備需要改進。我國有自行生產的在線監測系統設備和儀器，但是與進口設備相比，國產在線監測系統的穩定性和精度不夠，而且國產在線監測系統的成本相對較高。因此，對國產在線監測設備的改進和增強，也是在線監測系統發展的方向。

結語：尾礦庫的安全問題關系到了人民的生命財產安全，也關系到了環境安全。尾礦庫在線安全技術的使用有助于國家安監部門掌握尾礦庫的安全狀態，也便于企業快速掌握安全監督技術，對尾礦庫的運行情況實時監測。因此，采取在線監測技術，加強安全監測，有利于企業健康發展，同時也有利于廣大人民生命財產安全的保障。endprint