馬鞍山鋼鐵集團公司南山礦業(yè)公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)南山礦業(yè)公司)現有凹山總尾礦庫和城門(mén)峒尾礦庫兩座尾礦庫，年接受尾礦量約400萬(wàn)t。其中凹山總尾礦庫現總庫容為7400萬(wàn)m3，最大壩高73.0m；城門(mén)峒尾礦庫現總庫容為1120萬(wàn)m3，最大壩高76.0m3，兩座皆屬三等尾礦庫。
南山礦業(yè)公司的這兩座尾礦庫各有特點(diǎn)，凹山總尾礦庫同標高堆積子壩長(cháng)度達4795m，城門(mén)峒尾礦庫子壩年平均上升速度較快。針對兩庫的生產(chǎn)管理特點(diǎn)，依據尾礦庫管理規程、規范，我們采取有效的技術(shù)措施，開(kāi)發(fā)了尾礦庫數字化安全管理系統。
南山礦業(yè)公司投資265萬(wàn)元，在城門(mén)峒尾礦庫成功開(kāi)發(fā)了尾礦庫區安全自動(dòng)化監測系統，實(shí)現了尾礦庫技術(shù)參數的實(shí)時(shí)自動(dòng)監測。凹山總尾礦庫數字化系統已于2007年8月投資850萬(wàn)元開(kāi)始實(shí)施，準備2007年內建成。2008年，南山礦業(yè)公司將全面實(shí)現尾礦庫區監測的自動(dòng)化。
在實(shí)施尾礦庫數字化管理系統開(kāi)發(fā)前，尾礦庫安全運行的主要技術(shù)參數如壩體形變位移、庫水位、沉積灘灘頂標高、浸潤線(xiàn)埋深等，均由人工采用傳統儀器到現場(chǎng)進(jìn)行測量，測出的尾礦庫技術(shù)參數存在一定的系統誤差和人工誤差。同時(shí)，人工測量的工作量大、易受天氣和現場(chǎng)條件狀況的影響，不能及時(shí)監測尾礦庫的各項技術(shù)參數，資料的整理與分析更是滯后于工程與生產(chǎn)運行，生產(chǎn)和管理所造成的壩體隱患若不能及時(shí)被發(fā)現，將會(huì )影響尾礦庫的安全生產(chǎn)。
針對城門(mén)峒尾礦庫的現狀和后期生產(chǎn)的需要，南山礦業(yè)公司將自動(dòng)化技術(shù)與水工和水工構筑物監測理論有機地結合起來(lái)，開(kāi)發(fā)了尾礦庫區安全數字化管理系統，實(shí)現了對壩體浸潤線(xiàn)、庫水位、干灘指標、壩體形變的自動(dòng)監測和生產(chǎn)視頻監視，建立了尾礦庫專(zhuān)家分析系統，直觀(guān)地掌握壩體的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)，進(jìn)行綜合評
價(jià)、預警預報。
1.浸潤線(xiàn)埋深自動(dòng)監測
系統能實(shí)時(shí)在線(xiàn)、自動(dòng)測量壩體浸潤線(xiàn)埋藏深度，實(shí)現采集、存貯數據的自動(dòng)化，克服了人工測量沒(méi)有合適儀器、隨意性大的缺陷，測量誤差小于2cm，符合尾礦庫管理技術(shù)要求。同時(shí)，系統能根據生產(chǎn)技術(shù)管理的需要，繪制指定測壓管浸潤線(xiàn)的歷時(shí)曲線(xiàn)圖及浸潤線(xiàn)埋藏深度與庫水位相關(guān)的對比曲線(xiàn)圖，并對浸潤線(xiàn)超出設定或發(fā)生突變時(shí)及時(shí)給出預警、預報。
2.庫水位自動(dòng)監測
系統能實(shí)時(shí)、自動(dòng)監測尾礦庫庫水位，不受氣象、風(fēng)浪的影響，實(shí)現庫水位采集、存貯數據的自動(dòng)化，測量誤差小于20mm，符合尾礦庫技術(shù)規程的要求。如果水位在短時(shí)間內上漲超出5cm，系統能及時(shí)自動(dòng)跟蹤監測，并發(fā)出預警。同時(shí)，能夠繪制庫水位歷史曲線(xiàn)圖，以及根據降雨量的情況預測庫水位發(fā)展變化趨勢。
3.干灘指標自動(dòng)監測
系統能實(shí)時(shí)測量尾礦庫灘頂高程、70m處干灘高程，測量誤差小于20mm。尾礦庫管理人員能根據干灘高程指標，適時(shí)調整放礦壩段，使沉積灘上升均勻、灘頂平整，并能繪制干灘變化歷時(shí)曲線(xiàn)圖及干灘高程與庫水位變化關(guān)系曲線(xiàn)圖。
4.壩體形變GPS自動(dòng)監測
系統能及時(shí)監測壩體在一段時(shí)間內的沉降位移和水平位移，顯示位移分析圖表功能，要求位移變化均衡，無(wú)突變現象，并且逐年減小。當位移發(fā)生突變或有增大趨勢時(shí)，系統能自動(dòng)報警。水平位移監測精度達5～6mm，垂直位移監測精度達7～8mm。
5.生產(chǎn)視頻監視
通過(guò)現場(chǎng)攝像機實(shí)時(shí)拍攝及數據傳輸系統的穩定傳輸，在主控制機上能高清晰、直觀(guān)地觀(guān)察尾礦庫生產(chǎn)放礦及筑壩等運行情況，并能隨意選擇放大所需仔細觀(guān)察的局部壩段。同時(shí)，系統具有存貯功能，能隨時(shí)調閱尾礦庫運行的歷史情況，因此，該系統完全克服了人工巡壩時(shí)間長(cháng)、不及時(shí)、受氣候因素影響的缺陷。
6.智能安全專(zhuān)家分析系統
系統能夠分析、解讀各項監測數據，做出各級單項預警，為尾礦庫的生產(chǎn)管理者提供決策依據。同時(shí)，能夠根據壩體變形、浸潤線(xiàn)埋深、干灘指標、庫水位等數據的變化，綜合分析壩體的安全穩定性，給出必要的預報。工程技術(shù)人員可以根據專(zhuān)家分析系統的提示，及早地采取相應的技術(shù)措施，消除事故隱患，確保尾礦庫的安全運行。
尾礦庫數字化安全管理系統方案設計在國內尾礦庫管理監測系統中實(shí)現了3個(gè)首次創(chuàng )造性的應用：第一次在尾礦庫區監測中實(shí)現了基于GPS技術(shù)的壩體形變監測；第一次在尾礦庫區監測管理中實(shí)現干灘的各項數據自動(dòng)化監測；第一次在尾礦庫區監測系統中實(shí)現浸潤線(xiàn)的自動(dòng)化監測。這不僅保證了尾礦庫的安全穩定運行，還大大降低了尾礦生產(chǎn)管理人員的工作強度，提高了尾礦庫的生產(chǎn)效率和管理水平，且在經(jīng)濟效益方面，尾礦庫區的自動(dòng)實(shí)時(shí)監測替代了人工利用儀器進(jìn)行現場(chǎng)測量，節約了一定的人力成本及測量設備費用；由于采用了綜合專(zhuān)家系統進(jìn)行預警，提前采取技術(shù)措施，減少因壩體可能產(chǎn)生危險而造成的礦區停產(chǎn)，間接經(jīng)濟效益十分顯著(zhù)。
該系統的成功還體現在社會(huì )效益方面。該項目的研究，可以提高尾礦庫的安全性，保障庫區下游企業(yè)正常運轉及庫區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，保護生態(tài)環(huán)境。
相關(guān)鏈接
壩體浸潤線(xiàn)：尾礦壩的壩體和壩基層總是透水的,當上游式尾礦壩壩體擋水時(shí),在上下游水位差的作用下,水流將通過(guò)壩身和壩基(包括兩岸)向下游滲透,滲透的水流在壩體內的自由水面,叫浸潤面,它與垂直壩軸線(xiàn)的剖面交線(xiàn)稱(chēng)為浸潤線(xiàn)。
庫水位：尾礦庫在某一時(shí)間的自由水面的高程。
干灘指標：干灘也叫沉積灘，干灘指標包括沉積灘灘頂高程、灘前某處的特征高程(比如三等庫70米處)、沉積灘長(cháng)度、沉積灘坡度等。
壩體形變：尾礦壩在某一時(shí)間段內發(fā)生的位移速度比較緩慢的向水平方向、垂直方向沉降的變形。
編輯 寧 遠
