金属非金属矿山尾矿库安全监测系统实施方案研究

刘亚新

摘 要：尾矿库自动化安全监测系统的实施，便于企业和安全监管部门快速掌握与尾矿库安全密切相关的技术指标的最新动态，有利于及时掌握尾矿库的运行状况和安全现状，可以提高尾矿库的安全性保障库区下游企业正常运转及库区人民群众的生命财产安全，避免因尾矿库事故而造成的环境污染，保护生态环境。

关键词：尾矿库；在线监测；安全

前言

尾矿库的安全监测对于加强尾矿库的安全监管，把握尾矿库的安全现状，减少尾矿库的事故发生等具有重要意义。当前我国尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深等均由人工定期用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大、受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人工误差。同时人工监测还存在不能及时监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。

尾矿库在线监测系统是利用传感器技术、信号传输技术，从宏观、微观相结合的全方位角度，来监测影响尾矿库及坝体安全的各种关键技术指标，以便辅助企业及政府决策，提升尾矿库安全保障水平，有效防范和遏制重特大事故发生。

文章通过对某新建三等尾矿库的在线监测系统的实施方案进行研究，从工程技术角度分析尾矿库安全监测系统建设的各项要求。该尾矿库地处大兴安岭东部低山丘陵区，属傍山型尾矿库。依据《尾矿库安全监测技术规范》（AQ2030-2010）对尾矿库坝体进行位移、浸润线监测，对库区进行库水位、降雨量和库区可视化监测。根据《选矿厂尾矿设施设计规范》规定：“三等及三等以上尾矿库应设置人工监测与自动监测相结合的安全监测设施；湿排尾矿库应监测库水位、滩顶高程、干滩长度、浸润线深度、坝体坡度和位移”。

该尾矿库在线监测系统采用分布式监测网络，在尾矿库的不同位置，分别设置坝体浸润线监测模块、干滩库区水位监测模块、坝体位移监测模块，实时监测尾矿库的水位、干滩长监测模块、坝体位移监测模块、库区水位及雨量监测模块、库区视频监控。各监测模块通过无线数据传输方式与值班主机之间实现数据传输、实现直观显示各项监测数据，在线实时分析监控信息数据的历史变化过程及当前状态，一旦出现紧急情况，系统能及时发出预警信息。

1 坝体变形及位移监测

1.1 目的

为了及时掌握尾矿坝的变形及其规律，研究其有无滑坡、滑动和倾覆等趋势，以确保尾矿坝运用的稳定和安全。

1.2 测点布置

监测断面的选取及测点布置原则：测点布置应根据坝的重要性、结构尺寸及地质情况而定，并以能全面掌握构筑物的变形状态为原则；监测横断面宜选在最大坝高处、合拢段、地形或地质条件复杂坝段。

根据该尾矿库实际情况，尾矿坝体变形及位移监测横断面及测点布置如下：尾矿坝设置8个监测横断面，间距100m，其中有一个断面位于最大坝高处。每个观测横断面上，在堆积坝马道的外缘、各级堆积子坝的中间坝坡安装位移传感器。

2 浸润线监测

2.1 目的

为了了解尾矿坝体内浸润线的位置和变化情况，以判定坝体是否稳定，并验证浸润线埋深及变化情况。

2.2 测点布置

观测横断面布置在有代表性的断面上，如最大坝高段、合龙段及坝内排水管所在位置断面等处；每个观测横断面上，测点数量及埋设位置应根据断面大小、结构、坝基地质情况及设计采用的渗透计算方法等因素确定。

根据尾矿库的实际情况，尾矿坝体浸润线监测断面及测点布置与坝体变位监测布置方案一致，只是监测点在纵向上错开2m，安装渗压传感器，具体布置见附图。

2.3 渗压传感器安装

在安装渗压传感器前，应先在监测点处设置测压管，再将渗压传感器安装到测压管底，通过测量测压管内水压，计算出测压管内水位，换算成该测量点浸润线深度，根据不同测点的浸润线深度自动绘制出库区的实测浸润线曲线。

渗压传感器安装步骤及技术要求

（1）管材

测压管材质为DN50×4.5聚丙乙稀管。管子内外表面光滑平整，无气泡，凹陷，杂质，分解变色线；两端切口平整且垂直轴线，耐压≥1.6Mpa，产品质量符合JB/T125-9质量标准。

（2）结构

管下端口为焊接堵头，在堵头段的管壁上钻孔，孔径8mm，孔间纵距100mm，每周钻4孔，钻孔段长600mm。在钻孔段外依次包设1层150号铜丝布，1层400g/m2。管上端口用铁皮帽加盖保护并上锁，铁皮帽刷防腐漆防护。

（3）埋设测压管

在设计监测点处钻孔，孔径120mm，孔底高程低于最低设计浸润线1～2m，将测压管放入孔内，周围回填粗砂。当坝体填土到管顶下10cm时，可继续向上接长管道。管子接长采用专用联接胶，结合严密牢固可靠。

（4）埋设渗压传感器

在测压管底部安装渗压传感器。渗压传感器测得的水位信号实时传递至监测中心，可以全面动态地监测浸润线的变化。

3 库水位及降雨量监测

在库内适当位置设置水位标尺，标尺刻度要求清晰醒目，在库岸边便于观测。

库内1？坶、2？坶排水井上分别安装水位监测探头，垂直发射信号，测得库内水面标高，将所测信号数据传给室内接收机处理得到库水位标高，随时监测库水位变化情况，及时预警，既准确，又适时。

按相关规定要求进行水位观测并详细记录，尤其是汛期要严格控制库内洪水的水位。发现异常情况及时采取有效措施处理，消除隐患。水位超警戒线要及时报警。

在库区适宜的位置设置降雨量监测系统，确保监测的降雨量比较有代表性。

4 库区可视化监测

在初期坝、防浪墙顶、尾砂沉积滩顶处、坝体下游坡、等重要部位设置视频监测设置，通过现场摄像头实时拍摄并快速传输至控制室的显示屏幕上，能够直观地显现尾矿库生产放矿及筑坝运行等情况。

5 结束语

金属非金属矿山尾矿库安全监测系统的逐步实施和推广可以大幅度提高我国对于尾矿库溃坝灾害机理的认识水平，全面提升尾矿库安全监管和日常管理水平，增强企业、社会、政府对于尾矿库灾害的预警响应能力，建立更便于尾矿库运行期安全管理和风险控制的溃坝风险综合评判方法。特别需要指出的是我国尾矿库数量多、分布广，金属非金属矿山尾矿库安全监测系统将具有广泛的市场前景和重要的应用价值。

参考文献

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