尾矿库在线安全监测系统现状及对策分析

李京京

近年来，尾矿库安全事故偶有发生，事故的发生造成极大损失，包括人员损失与经济损失，引起社会高度重视。如何强化尾矿库安全管理也成为研究的重点，引入信息化技术手段，结合生产实际情况分析，构建完善的在线监测系统，借助监测控制系统，实时化掌握环境和设备等的情况，预测安全风险，及时预警与预报安全风险，保障生产作业的安全。

1 尾矿库安全管理的意义

目前，我国尾矿库数量较大，很多都存在安全隐患与风险，若发生安全事故则会造成很大损失。2008 年的9·8 某尾矿库安全事故，事故泄容量为26.8 万立方米，过泥面积达到30.2 公顷，事故造成277 人死亡、4 人失踪、33 人受伤，事故直接经济损失达到9619.2 万元。2020 年3·28 尾矿库泄漏事故，矿库253 万立方米尾矿砂水泄漏，造成大面积过水，快速组织救援，实施污染控制和削峰清洁，经过14 个日夜解决了系列难题，实现了不让超标污水进入干流的目标。吸取经验教训，强化尾矿库安全管理，构建完善的安全监测系统，保障尾矿库处于安全状态，避免造成生态损失或者人员损失或者经济损失，具有现实意义。从尾矿库管理实际分析，各个地区都加大了尾矿库安全监督管理力度，企业方面也高度重视安全管理，积极引入信息化技术手段辅助管理，获得不错的成效，不过构建的在线安全监测系统价值与作用未能完全发挥，安全监测系统的应用和日常安全管理的融合度不足，难以保证尾矿库的安全稳定运行，需进行管理的优化与完善。

2 尾矿库在线安全监测系统的应用问题

2.1 监控系统基础设施不完善

尾矿库的安全管理是否到位，直接影响着区域内群众的生命财产安全与环境安全，构建完善的在线安全监测系统，做好环境监测与其他指标监测，实时化掌握运行情况，具有现实意义。从当前尾矿库管理实际分析，存在着检测监控系统不完善和检测监控技术水平不高等问题，现代化监测设施的投入不足，监测到的数据信息质量不达标，难以准确化掌握尾矿库运行情况，影响着安全运行管理工作的质量。将现代化通信技术和计算机技术等，应用到尾矿库监测实践中，实时化监测指标数据，强化安全管理，最大程度上防范安全隐患的产生，保障尾矿库运行的安全。

2.2 监测系统的覆盖面不足

从尾矿库监测内容的角度分析，需对水位和坝体坝坡等进行全面监测，实时化掌握安全运行情况，切实保障运行的安全。目前，部分尾矿库的安全管理覆盖面不足，例如安全管理和排水设施以及坝体坝坡等，存在着监测管理不到位的情况，影响着尾矿库安全稳定运行。其中，水位监测水平不高的问题比较突出。保障尾矿库安全稳定运行，水位控制为重点，在保障回水水质与水量的要求前提下，尽可能降低库水位。若回水和坝体安全对滩长与超高的要求出现矛盾，则必须要保证坝体安全。构建完善的在线安全监测系统，建设高质量的水位监测系统为重要内容，实现对尾矿库水位变化的实时化掌握，保障安全稳定运行。

2.3 在线安全监测系统与人工巡视的融合不足

基于安全管理目标，除了构建完善的尾矿库在线安全监测系统外，还必须要做好人工巡视与管控，形成线上+线下的有效融合，增强对尾矿库运行安全的管理，保障群众的安全。采用现代化技术手段，可减轻人工巡视的强度，同时提高巡视检查的效率与质量，助力尾矿库安全运行与高效化管理。从当前的尾矿库安全管理实际分析，大部分尾矿库都构建了在线安全监测系统，但很多系统的“摆设”性很强，未能被充分利用，缺少对现场的有效巡视和管理，使得很多安全隐患与问题未能得到有效解决与处理。除此之外，部分尾矿库过度依赖在线安全监测系统，认为有监测系统便能够实现全面监测与控制，未做好日常的巡视管理与维护，安全管理体系不完善，使得尾矿库管理不到位，影响运行的效益与效果，还需要进行系统优化和管理的完善。

3 尾矿库在线安全监测系统的构建与应用实例分析

3.1 案例概述

以某尾矿库为例，构建了在线安全监测系统，并且形成了长距离自动化安全监测剖析预报体系，为尾矿库安全稳定运行提供了支持与保障。实际应用中，利用动态监测仪器设备，实现对尾矿库状态的实时化监测，结合使用尾矿库和办公中心的通讯子系统、监控中心计算机体系以及Web 查询报表系统等，全面化落实安全运行的监测。从安全管理的角度分析，采用尾矿库安全监控系统和安全剖析评价系统以及安全预警系统等，支持尾矿库安全运行状态的实时化监测与分析，能够及时预报预警，切实保障尾矿库的状态安全。现结合此系统的构建和应用，进行具体分析。

3.2 在线安全监测系统的构建

根据尾矿库安全管理需求，构建的在线安全监测系统，主要架构包括现场感知系统、采集系统、传输系统以及监控中心。搭建的监控中心，其构成方面主要包括监控软件系统、分析与评估软件、硬件系统和报警系统。搭建的安全监测系统，可实现浸润线监测和库水位变化监测以及降雨量监测，与此同时能够实现坝体内部位移监测和表面位移监测以及干滩监测等。基于安全监测系统，可实现数据信息的自动化采集和分析以及网络分发，达到了信息化和实时化以及网络化的水平，助力管理工作的高效化开展与落实。安全管理实践中，采用不同的系统模块，完成对应的安全监测工作，对标尾矿库安全运行标准与要求，及时掌握存在的问题，预警安全风险，切实保障尾矿库安全。

3.3 在线安全监测系统的应用

构建的在线安全监测系统，现场布线比较方便，且信号稳定性很好。利用监测系统，能够实现全面化监测，对影响尾矿库安全稳定运行的各类要素实施实时化监测与分析以及控制。将采集的监测数据与信息，通过三维动态化形式显示，能够真实、直观且全面化展现尾矿库运行情况，做到实时化监测，切实保障安全管理到位。系统设计时，数据采集板使用的传感器接口，选择的是模拟接口，而CPU 使用的是ARM 芯片，不仅速度快，而且功能强大，具有较好的稳定性，能够实现模块的有效兼容，并且减少了配置的设备数量，便于后期的运行与维护管理。采用在线安全监测系统，管理工作人员能够及时地、直观地、全面地掌握尾矿库安全运行的数据信息，开展安全评价与预警预报，并且能够指导安全生产，为各类加固工程设计和管理以及安全隐患消除，提供技术保障与支持，切实保障坝体的安全，增强工程效益，达到生产的安全。

4 尾矿库在线安全监测系统的策略

4.1 完善监测系统的基础设施

首先，做好在线安全监测系统建设的基础工作。目前，很多尾矿库未构建在线安全监测系统，加之外部监管不足，使得安全管理状态懈怠，甚至存在着人工监测的情况，通过现场检查与数据采集，分析安全隐患与问题，难以保障尾矿库的安全。从强化安全管理的角度分析，必须要加大对系统建设的投入力度，积极引入现代化监测装置与设备，根据尾矿库的实际情况，构建在线安全监测系统，为安全管理工作的开展提供支持，切实保障安全管理到位。从监测设备的市场分析，涌现出大量的产品，为在线安全监测工作的开展提供支持与保障，可以满足高水平监测系统构建的多样化需求。

其次，提升基础设施的运行水平。构建在线安全监测系统时，要保证设备的精度，选择监测设备时将精度作为重要指标。按照尾矿库在线安全监测系统技术要求和标准，优选高性能的监测设备，既需要达到可靠性与耐用性要求，同时也需要保障监测时长与通信的稳定性，适应恶劣环境。积极利用第三方机构的业务优势，开发所需的监测系统，控制监测系统构建的成本，强化对安全监测的管控。结合监测任务与内容要求，构建在线安全监测系统，增加监测的覆盖面。对于低等别的尾矿库，可以降低监测指标，事前做好风险分析与评估，掌握可能导致溃坝风险的点位，做好风险点的监测。对坝体位移和浸润线等布置好监测设置，形成完善的监测系统。在确定监测系统的覆盖范围时，可结合物理实验研究中的级配曲线和抗剪强度等，为尾矿库风险评估提供相应的基础参数，助力安全监测系统的监测指标确定。使用FLAC 或者其他有限元软件，搭建尾矿库计算模型，同时计算与分析尾矿库正常状态下的静力学行为与动力学行为，获得应力和应变等的分布规律，达到提高在线安全监测系统运行效率的目的。

最后，做好基础设施的运行管理。若想有效保证监测设备与系统运行情况，制定完善的管理制度，指导仪器设备运行维护与养护工作的开展，强化监测安全。组建专门的工作小组，负责尾矿库在线安全监测系统运行维护与管理，消除监测仪器设备的隐患与风险，保障尾矿库在线安全监测系统稳定运行。由于尾矿库环境复杂且恶劣，很容易造成监测仪器设备损坏，影响着在线监测运行的效果与效益。若发现设备运行问题，必须要及时采取处理措施，保护好监测设备与系统，促使尾矿库在线安全监测系统价值得到发挥。

4.2 构建完善的在线安全监测系统

首先，设计好系统的总体架构。一般来说，尾矿库在线监测系统的构成，主要为现场传感模块和数据采集与传输模块等。其中，现场传感模块的组成包括表面位移和内部位移监测以及视频监控等。数据采集与传输则是利用各类信号采集仪，进行数据信息的采集与传输，传输到在线检测系统为安全管理提供支持。现场配置的设备，可提供日常管理数据和检测数据等。利用中心网络模块进行数据发布，有关部门可掌握尾矿库的安全状态，强化安全管理，保障运行的安全。设计尾矿库在线安全监测系统，需做好监测需求的分析，全面掌握尾矿库运行情况，开发所需的功能模块。

其次，做好子系统的设计。根据安全监测的需求，构建水位监测系统。从尾矿库在线安全监测与预警系统的构建分析，在尾矿库汇水面下面装置了电子水位计，使用沉入式水位计以及非沉入水位计，实时化采集水位信息。在系统设计阶段给出防洪需要的调控水深，同时要求在设计洪水位时既需要达到最小安全超高以及最小安全干滩长度的要求。利用水位监测系统，根据采集的水位数据信息，分析防洪能力是否达到安全要求。利用水位安全监测系统，可实时化掌握水位高程，根据数据信息反算干滩长度和安全高差等，结合上游的参数能够为库水位状态和预警预报提供支持，借助数据信息提供支持与保障。一般来说，设置的库水位监测点多为死水位淹没区中心位置和排水管出水口周围等。根据尾矿库的情况，设置1-2 个水位监测点就可以，采取自动化观测与人工观测结合的办法。在硬件方面配置无人值守型一体化智能地下水监测站，集成了渗压计和智能化数据采集仪以及3G/GPRA/GSM 通讯等为一体，支持智能化上报。使用的渗压计装置，运用压力和水深正比管理的静水压力原理，借助手持设备或者自动化监测系统实现数据采集。

最后，做好功能开发。从系统构建的角度分析，必须要做好系统管理和监测信息分析报警以及跟踪记录等功能的开发，满足实际需求。构建的在线监测系统，必须要具有用户分级权限管理功能，根据不同级别人员的工作特点设置权限。同时还要具有用户账户与密码管理功能，安全监测系统采集和传输以及存储的数据信息必须要定期备份。设计用户操作手册，为使用者提供在线化指导与帮助。除此之外，还要开发预警功能，利用监测数据信息，实时化分析监测情况，及时提醒相关人员做好安全风险处理。从监测数据信息的实时化分析与处理角度分析，若数据超过或者已经超过警戒值，则利用语音短信和闪烁灯光等发出预警、警报，工作人员可快速反应并且处理。安全监测系统的设计，除了开发监测功能和预警功能以及报警功能外，还要构建完善的安全管理体系以及数据变化趋势曲线，为相关人员展示对应的应急救援预案，快速整合救援物资与专家信息，迅速响应救援活动的开展 。

4.3 增强线上与线下的融合度

从安全管理的角度分析要充分利用尾矿库在线安全监测系统，很多情况下监测点位很多，综合分析后确定相应的监测点位，例如坝体表面位移监测点，使用徕卡TM30 全站仪设备对2个监测控制点以及6 个监测测量点，进行全面分析。对于监测点需要做好保护，避免人为破坏或者其他因素的影响，有效控制外界环境的影响，避免影响安全监测数据信息的质量。做好全面严格控制，构建完善的监测网络，切实保障尾矿库在线安全监测系统运行的安全。对于浸润线的监测，使用VWP-0.3 型号设备，通过埋入到水工结构物或者其他结构内，进行结构物或者土体内部的渗透水压力测量分析，做好运行数据信息的全面采集与分析，为安全管理助力。

与此同时，还必须要制定完善的安全应急处理预案与处理机制。明确尾矿库在线安全监测系统的功能和作用，结合常见的安全隐患与安全事故，做好全面分析，提出应急处理方法与措施，为安全风险的识别与处理提供支持，切实保障尾矿库安全稳定运行。组建专门的管理团队，编制尾矿库安全管理制度，细化分解工作人员的职责与任务，实施责任追究制，增强人员的责任意识和安全意识，认真落实尾矿库日常安全管理工作，切实保障尾矿库安全稳定运行，避免产生安全事故与风险，保护好区域内群众的生命财产安全，最大程度上保障尾矿库的风险处于可控状态，避免出现安全事故。加强线上与线下的融合力度，发挥信息化技术和人力资源的力量，高质量落实安全监测工作，促使安全监测水平得到提高。根据管理工作的内容与任务，将管理人力资源配置到相应的点位上，负责系统监控与基础设施运行维护以及尾矿库的检查，增强对尾矿库安全运行的管理强度，及时发现问题与管理不足。注重特殊天气前后的检查，例如汛期来临前要对尾矿库在线安全监测系统进行全面检查，完善系统运行功能，保障基础设施都达到安全监测的要求。当恶劣天气出现后，则要做好尾矿库的监测与检查，根据采集的各类信息，进行尾矿库的评估与分析，全面掌握运行情况，及时排除潜在的隐患与问题。风雨过后进行监测系统的运行检查，保证系统没有问题。

5 结语

综上所述，尾矿库在线安全监测系统的构建，要从基础设施与系统建设以及应用等方面，做好全面规划与设计，实现线上与线下的有效融合，为实时化安全监测与管控提供支持。未来，新技术的不断应用能够提升尾矿库在线安全监测系统的功能水平，强化安全保障。若想有效发挥信息化技术的应用价值，需转变安全管理理念，积极完善安全监测系统，强化安全保障。在技术的应用保障下，高度重视日常管理，形成强大的安全保护网络，促使尾矿库安全稳定，避免产生安全事故，带来不良影响。