多技术融合在矿山尾矿库安全监测运用研究

杨 毅

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局五总队，贵州 安顺 561000）

尾矿库上矿山开采作业中至关重要的组成部分，是矿区内危险性非常高的一个场所。大量数据显示，当前我国已有的尾矿库在1万座以上，而当中大部分的尾矿库都无法正常运行，还有一部分甚至成为了危库和病库，因此，尾矿库安全事故非常多见，不仅对周边的生态环境造成了严重的破坏，更造成了严重的经济损失和大量的人员伤亡。因此，矿山尾矿库实施科学、有效的安全监测，对其危险性进行全面评估，以便相关部门采取合理的预防和应对措施，是减少尾矿库灾害事件发生的关键。近年来，随着我国现代科学技术的发展，遥感、三维激光等先进技术逐步在尾矿库安全监测中得以运用，进一步提高了尾矿库安全监测的效率，使得尾矿库巡检管理的更加精细化。

1 遥感技术在矿山尾矿库安全监测技术运用分析

1.1 遥感静态监测技术

遥感监测技术主要是通过遥感器于远离目标位置，在无需与目标对象接触的状态下，获得目标区相关信息的先进技术。通常来说，在矿区尾矿库形成后，有很多的因素对其稳定性和安全性产生影响。面对这一特性，如果还采用传统的人工危险因素排查方法进行尾矿库安全监测，不仅工作效率低，而且无法对整个矿区整体安全进行掌握和分析。而采用遥感技术进行安全监测，不仅视野非常广阔，而且超高的分辨率，可以将整个矿区的运营状态和建构结构以高清成像显示出来，让技术人员可以直接从遥感成像中对矿区和尾矿库进行整体分析，进而评估出尾矿库堆积范围的合理性，大坝是否存在渗水现象，截洪沟与排尾管等设施的安全状态等[1]。

1.2 遥感动态监测技术

动态监测可以通过连续性多期遥感监测从宏观的角度上对尾矿库的运营和发展态势进行掌握，动态遥感监测技术可以通过近两年尾矿库堆积的面积变化进行监测分析，且可以让技术人员直接从所得图像中观察到堆积的范围是否处于红线内，以此确认其堆积是否合理，现以山西某尾矿库为例，从图1中可以看出，该尾矿库堆积面积随着时间变化而增加，虽然堆积面积还处于合理范围之内，但在其连接库区的山脉有构成两个独立库区的危险性，因此，针对这一个危险因素，相关企业可以将该区支出的山脉作切断开挖处理，连通尾矿库区的两个水域，以消除安全隐患[2]。

2 三维激光技术在矿山尾矿库安全监测技术运用分析

2.1 尾矿库的坝体安全监测

三维激光安全监测是最近几年才兴起的一项先进扫描技术，该技术可以对监测目标实施高精度全方位立体扫描，运用尾矿库安全监测，可以对该区的地貌信息全面、准确的扫描出来，并对相关数据进行高精度测量。尾矿库的坝体直接关系着尾矿库的安全性和稳定性，在传统尾矿库坝体安检工作中，大部分是依据坝面现有状态与坝体堆积的坡度对坝体的稳定性进行衡量，但是受到人眼视野局限的影响，如果采用人工巡检很难发现坝体上的细微病害，而这些微小数据极有可能会对坝体堆积实际状态估算结果产生影响，降低数据的准确性，而采用三维激光扫描监测，则可以直接取得三维点云模型，不仅将地貌真实的还原，同时还能完成三维漫游观测与全方位立体测量，大幅度提高监测数据的准确性[3]。

图1 遥感动态监测成像

2.2 尾矿库库容计算分析

衡量尾矿库潜在危险程度的一个最关键的指标就是尾矿库的容量，因此，传统的尾矿库安检，大部分都是通过尾矿库的容量来判定尾矿库的安全性。但是由于尾矿库内尾砂的堆积多呈现为深浅不一的情况，若采用传统的测量方法，对其体积进行计算，那么Z轴数据会存在一定的偏差，致使尾矿库容量计算结果不够准确，最终导致尾矿库危险性评估结果失准[4]。而三维激光拥有全方位立体测算的功能，可以精确的计算出尾矿库的实际容量，并利于三维激光扫描模型，进行三维重叠计算，同以山西某尾矿库为例，通过三维重叠计算得出该库的总容量约为1.997×106m3，而库区当中的总积水总量大约为1.07×105m3，由此可知，该尾矿库已经处于千万级堆积库，危险级别较高，但还处于设计的合理范围之内。

3 联合运用遥感与三维激光在尾矿库安全监测技术的优点分析

3.1 全面提高尾矿库数据测算的准确性

遥感与三维激光两项安全监测技术的联合，是预防矿山尾矿库灾害发生及蔓延的有效监测方式，通过两种方式联合监测，各挥所长，可以为尾矿库灾预防和处理提供更为准确的数据依据，两项技术取长补短，可以共同构架出最适合运用于尾矿库安全监测与危险性评估技术体系[5]。

就现实情况而言，矿山尾矿库存在非常多的安全隐患，如果相关企业依旧延传统的人工排查和测量对尾矿库的安全性进行评估，难以完全掌握尾矿库的全局态势，且非常容易将一些细微的关键问题和风险因素忽略掉，导致尾矿库安全性评估出现误差，使得灾害预防措施失效。而将遥感与三维激光扫描两项监测技术联合运用后，不仅打破了传统人工排查的缺陷，更全方位提高尾矿库安全监测工作的效率，实现了尾矿库天、地多个项目的一体化安全监测，同时从宏观和微观两个角度对尾矿库各类隐患者参数进行定量测算，并对其安全态势进行全面评估，为矿山企业尾矿库灾害预防提供可靠依据。

3.2 完善尾矿库安全监测技术体系

溃决型泥石流尾矿库是我国矿山最多见且严重程度最大的一种灾害，而通过遥感与三维激光两种监测技术得到的数值，相关的技术人员就可以评估尾矿库当前状态的危险性，并预估出遇到极端条件时，尾矿库泥石流灾害发生的动态变化以及下游可能会波及到的范围，从而依据预估结果为矿山管理者和该地区政府的灾害预防决策提供更直观、更准确的依据，进行降低下游居民的安全风险，进一步完善了尾矿库监测-评价-预防三项同时监管的安全管理技术体系，真正的实现尾矿库的天空-地表-地下全方位空间安全监测技术的融合运用，为矿山尾矿库安全监测提供了技术保障，从根本上提高了尾矿库运营的稳定性与安全性[6]。

4 结语

总之，对矿山尾矿库运营稳定性和安全性会产生影响的因素多且复杂，除地表可以直观分析的因素，地下也会存在很多的危险因素，而采用遥感与三维激光扫描融合监测技术可以对尾矿库进行天上、地表以及地下的全方位安全监测，有效的规避了传统监测方法中容易遗漏细小问题、监测速度缓慢等缺陷，大幅度提高了尾矿库安全监测的效率与精确度，实现了监测-评价-预防一体化的尾矿库安全监测目标，为尾矿库的安全运营提供了有效保障。