金屬非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)實施方案研究

劉亞新

摘 要：尾礦庫自動化安全監(jiān)測系統(tǒng)的實施，便于企業(yè)和安全監(jiān)管部門快速掌握與尾礦庫安全密切相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)的最新動態(tài)，有利于及時掌握尾礦庫的運行狀況和安全現(xiàn)狀，可以提高尾礦庫的安全性保障庫區(qū)下游企業(yè)正常運轉(zhuǎn)及庫區(qū)人民群眾的生命財產(chǎn)安全，避免因尾礦庫事故而造成的環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：尾礦庫；在線監(jiān)測；安全

前言

尾礦庫的安全監(jiān)測對于加強(qiáng)尾礦庫的安全監(jiān)管，把握尾礦庫的安全現(xiàn)狀，減少尾礦庫的事故發(fā)生等具有重要意義。當(dāng)前我國尾礦庫安全運行的主要技術(shù)參數(shù)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(tǒng)儀器到現(xiàn)場進(jìn)行測量，安全監(jiān)測工作量大、受天氣、人工、現(xiàn)場條件等許多因素的影響，存在一定的系統(tǒng)誤差和人工誤差。同時人工監(jiān)測還存在不能及時監(jiān)測尾礦庫的各項技術(shù)參數(shù)，難以及時掌握尾礦庫各項安全技術(shù)指標(biāo)等缺點，這些都將影響尾礦庫的安全生產(chǎn)和安全管理水平。

尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)是利用傳感器技術(shù)、信號傳輸技術(shù)，從宏觀、微觀相結(jié)合的全方位角度，來監(jiān)測影響尾礦庫及壩體安全的各種關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，以便輔助企業(yè)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(fā)生。

文章通過對某新建三等尾礦庫的在線監(jiān)測系統(tǒng)的實施方案進(jìn)行研究，從工程技術(shù)角度分析尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)建設(shè)的各項要求。該尾礦庫地處大興安嶺東部低山丘陵區(qū)，屬傍山型尾礦庫。依據(jù)《尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（AQ2030-2010）對尾礦庫壩體進(jìn)行位移、浸潤線監(jiān)測，對庫區(qū)進(jìn)行庫水位、降雨量和庫區(qū)可視化監(jiān)測。根據(jù)《選礦廠尾礦設(shè)施設(shè)計規(guī)范》規(guī)定：“三等及三等以上尾礦庫應(yīng)設(shè)置人工監(jiān)測與自動監(jiān)測相結(jié)合的安全監(jiān)測設(shè)施；濕排尾礦庫應(yīng)監(jiān)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(jiān)測系統(tǒng)采用分布式監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，在尾礦庫的不同位置，分別設(shè)置壩體浸潤線監(jiān)測模塊、干灘庫區(qū)水位監(jiān)測模塊、壩體位移監(jiān)測模塊，實時監(jiān)測尾礦庫的水位、干灘長監(jiān)測模塊、壩體位移監(jiān)測模塊、庫區(qū)水位及雨量監(jiān)測模塊、庫區(qū)視頻監(jiān)控。各監(jiān)測模塊通過無線數(shù)據(jù)傳輸方式與值班主機(jī)之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸、實現(xiàn)直觀顯示各項監(jiān)測數(shù)據(jù)，在線實時分析監(jiān)控信息數(shù)據(jù)的歷史變化過程及當(dāng)前狀態(tài)，一旦出現(xiàn)緊急情況，系統(tǒng)能及時發(fā)出預(yù)警信息。

1 壩體變形及位移監(jiān)測

1.1 目的

為了及時掌握尾礦壩的變形及其規(guī)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(wěn)定和安全。

1.2 測點布置

監(jiān)測斷面的選取及測點布置原則：測點布置應(yīng)根據(jù)壩的重要性、結(jié)構(gòu)尺寸及地質(zhì)情況而定，并以能全面掌握構(gòu)筑物的變形狀態(tài)為原則；監(jiān)測橫斷面宜選在最大壩高處、合攏段、地形或地質(zhì)條件復(fù)雜壩段。

根據(jù)該尾礦庫實際情況，尾礦壩體變形及位移監(jiān)測橫斷面及測點布置如下：尾礦壩設(shè)置8個監(jiān)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(jiān)測

2.1 目的

為了了解尾礦壩體內(nèi)浸潤線的位置和變化情況，以判定壩體是否穩(wěn)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(nèi)排水管所在位置斷面等處；每個觀測橫斷面上，測點數(shù)量及埋設(shè)位置應(yīng)根據(jù)斷面大小、結(jié)構(gòu)、壩基地質(zhì)情況及設(shè)計采用的滲透計算方法等因素確定。

根據(jù)尾礦庫的實際情況，尾礦壩體浸潤線監(jiān)測斷面及測點布置與壩體變位監(jiān)測布置方案一致，只是監(jiān)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(yīng)先在監(jiān)測點處設(shè)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(nèi)水壓，計算出測壓管內(nèi)水位，換算成該測量點浸潤線深度，根據(jù)不同測點的浸潤線深度自動繪制出庫區(qū)的實測浸潤線曲線。

滲壓傳感器安裝步驟及技術(shù)要求

（1）管材

測壓管材質(zhì)為DN50×4.5聚丙乙稀管。管子內(nèi)外表面光滑平整，無氣泡，凹陷，雜質(zhì)，分解變色線；兩端切口平整且垂直軸線，耐壓≥1.6Mpa，產(chǎn)品質(zhì)量符合JB/T125-9質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

（2）結(jié)構(gòu)

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(shè)1層150號銅絲布，1層400g/m2。管上端口用鐵皮帽加蓋保護(hù)并上鎖，鐵皮帽刷防腐漆防護(hù)。

（3）埋設(shè)測壓管

在設(shè)計監(jiān)測點處鉆孔，孔徑120mm，孔底高程低于最低設(shè)計浸潤線1～2m，將測壓管放入孔內(nèi)，周圍回填粗砂。當(dāng)壩體填土到管頂下10cm時，可繼續(xù)向上接長管道。管子接長采用專用聯(lián)接膠，結(jié)合嚴(yán)密牢固可靠。

（4）埋設(shè)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(jiān)測中心，可以全面動態(tài)地監(jiān)測浸潤線的變化。

3 庫水位及降雨量監(jiān)測

在庫內(nèi)適當(dāng)位置設(shè)置水位標(biāo)尺，標(biāo)尺刻度要求清晰醒目，在庫岸邊便于觀測。

庫內(nèi)1？坶、2？坶排水井上分別安裝水位監(jiān)測探頭，垂直發(fā)射信號，測得庫內(nèi)水面標(biāo)高，將所測信號數(shù)據(jù)傳給室內(nèi)接收機(jī)處理得到庫水位標(biāo)高，隨時監(jiān)測庫水位變化情況，及時預(yù)警，既準(zhǔn)確，又適時。

按相關(guān)規(guī)定要求進(jìn)行水位觀測并詳細(xì)記錄，尤其是汛期要嚴(yán)格控制庫內(nèi)洪水的水位。發(fā)現(xiàn)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(qū)適宜的位置設(shè)置降雨量監(jiān)測系統(tǒng)，確保監(jiān)測的降雨量比較有代表性。

4 庫區(qū)可視化監(jiān)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(shè)置視頻監(jiān)測設(shè)置，通過現(xiàn)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(xiàn)尾礦庫生產(chǎn)放礦及筑壩運行等情況。

5 結(jié)束語

金屬非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)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(zāi)害機(jī)理的認(rèn)識水平，全面提升尾礦庫安全監(jiān)管和日常管理水平，增強(qiáng)企業(yè)、社會、政府對于尾礦庫災(zāi)害的預(yù)警響應(yīng)能力，建立更便于尾礦庫運行期安全管理和風(fēng)險控制的潰壩風(fēng)險綜合評判方法。特別需要指出的是我國尾礦庫數(shù)量多、分布廣，金屬非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)將具有廣泛的市場前景和重要的應(yīng)用價值。

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