尾礦庫自動(dòng)化安全監測系統的實(shí)施，便于企業(yè)和安全監管部門(mén)快速掌握與尾礦庫安全密切相關(guān)的技術(shù)指標的最新動(dòng)態(tài)，有利于及時(shí)掌握尾礦庫的運行狀況和安全現狀，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。

　　目前，我國尾礦庫的監測技術(shù)還處于起步階段。尾礦庫的管涌流土、地震液化等壩體內部致災因素引起壩坡失穩的預警技術(shù)基本屬于空白，其監測、預警技術(shù)的研究成果較少。而我國尾礦庫數量多、分布廣，因此尾礦庫自動(dòng)化安全監測系統的設施建設是面向我國尾礦庫安全的重大需求，具有良好的應用前景。

　　一、監測系統設計

　　金屬非金屬礦山尾礦庫安全監測系統監測指標包括：浸潤線(xiàn)、庫水位、灘面標高、壩體位移、視頻圖像。

　　1.浸潤線(xiàn)監測

　　一般選擇尾礦庫壩上最大斷面，或者一旦發(fā)生事故將對下游造成重大危害的斷面為監測剖面，大型尾礦庫在一些薄壩段也應設有監測剖面。每個(gè)監測剖面應至少設置5個(gè)監測點(diǎn)，并應根據設計資料中壩體下游坡處的孔隙水壓力變化梯度靈活選擇監測點(diǎn)。

　　2.庫水位監測

　　一般在庫內排水構筑物上設置自動(dòng)監測儀，將所測信號傳給室內接收機進(jìn)行處理得到庫水位，既準確又適時(shí)。需要指出的是，庫內排水構筑物一般位于尾礦庫內，排水構筑物周邊為尾礦澄清水，因此需要在監測系統布置前，針對特定尾礦庫的實(shí)際情況，靈活選擇施工方案。

　　3.干灘標高監測

　　干灘標高的測量不同于其他點(diǎn)標高的測量，這是由尾礦壩自身的運行特點(diǎn)決定的，隨著(zhù)尾礦壩的不斷填筑加高，灘頂標高和設計最高洪水位下允許達到的干灘標高是兩個(gè)動(dòng)態(tài)變化的指標，因此，不能在某一位置架設堅固的不能移動(dòng)的標高監測設備。采用移動(dòng)GPS，定期監測尾礦壩灘頂標高和設計最高洪水位下允許達到的干灘標高，方法靈活簡(jiǎn)便、具有較高精度、利于位置變化。

　　4.壩體位移監測

　　具體監測手段主要有人工用經(jīng)緯儀監測和GPS自動(dòng)監測兩種。根據壩的長(cháng)短至少選擇2～3個(gè)監測剖面，一般在最大壩高處、地基地形地質(zhì)變化較大處均應布置監測剖面。每個(gè)剖面上根據壩的高矮，在壩坡表面從上到下均勻設置4～6個(gè)監測點(diǎn)。最下面一個(gè)點(diǎn)應設置在壩腳外5～10m范圍內的地面上，以用于監測尾礦壩發(fā)生整體滑動(dòng)的可能性。

　　5.視頻監測

　　在尾礦庫安全監測系統中，為了實(shí)時(shí)掌握尾礦庫庫區的情況和運行狀況，通常在溢水塔、灘頂放礦處、壩體下游坡等重要部位設置視頻監測裝置，以滿(mǎn)足準確清晰把握尾礦庫運行狀況的需要。

　　二、設備安裝

　　在尾礦庫安全監測系統安裝時(shí)，應注意以下問(wèn)題：

　　1.安裝的儀器設備的安全問(wèn)題。尾礦庫一般處在高山峽谷等人員稀少的場(chǎng)地，且尾礦庫占地面積較大，儀器設備的防盜問(wèn)題是面臨的安全問(wèn)題之一。因此，傳感器、攝像頭及GPS等設備應安裝穩固，均應在安裝過(guò)程中考慮防盜問(wèn)題，GPS接收機應放置在水泥墩內，避免因為設備主機被盜，導致系統無(wú)法正常工作。

　　2.購買(mǎi)的GPS等設備應該有避雷裝置。GPS設備靠接收星歷信號來(lái)準確測定壩體變形狀況，GPS天線(xiàn)應盡量選擇軛流圈天線(xiàn)，盡可能保證雷雨天氣的設備安全。

　　3.安裝位置應考慮尾礦壩填筑過(guò)程高程變化。尾礦庫的運行期為尾礦壩不斷升高、儲存尾砂庫容不斷增大的過(guò)程，與水利工程不同，其壩頂高程隨著(zhù)生產(chǎn)運行期的發(fā)展不斷變化。此外，對于上游式尾礦壩來(lái)說(shuō)，其壩軸線(xiàn)還要不斷向庫內前移。因此，GPS、孔壓傳感器等設備的埋設位置應能夠滿(mǎn)足尾礦庫整個(gè)運行期安全監測和安全管理的需要，應針對整個(gè)運行期綜合考慮。

　　4.應注意浸潤線(xiàn)監測儀器埋設位置。尾礦壩總是在不斷加高的過(guò)程中，尾礦壩浸潤線(xiàn)還受降雨和放礦水的影響，其深度在一定范圍內經(jīng)常變動(dòng)?，F有的觀(guān)測設施只能測出進(jìn)水孔處的水頭或孔隙壓力。只有當某個(gè)深度的水頭與該深度的高程相等時(shí)，或者說(shuō)當某個(gè)深度的孔隙壓力接近于零時(shí)，該深度才是浸潤線(xiàn)的位置。監測儀器埋深了，測得的浸潤線(xiàn)比實(shí)際浸潤線(xiàn)低;儀器埋淺了，測不到浸潤線(xiàn)。因此，浸潤線(xiàn)的位置應根據設計資料綜合考慮。

　　三、運營(yíng)管理

　　基于金屬非金屬礦山尾礦庫安全監測系統，在尾礦庫的運行過(guò)程中，除了應及時(shí)掌握各種監測技術(shù)指標的最新數據外，還要有判斷尾礦庫安全與否的預警技術(shù)和響應方法。結合尾礦庫定量安全評價(jià)方法，通過(guò)對尾礦庫運行期的安全評價(jià)和監測指標數據安全度分析，可以建立尾礦庫運營(yíng)管理的預警技術(shù)和響應方法。

　　1.浸潤線(xiàn)指標的預警方法

　　通過(guò)尾礦壩現狀的勘察和資料分析，掌握特定尾礦壩的沉積規律、材料分區及概化方法、堆壩材料的物理力學(xué)特性指標，通過(guò)滲流驗算及分析，掌握汛期設計資料允許的最高浸潤線(xiàn)高程。該指標即是浸潤線(xiàn)監測指標的預警及響應標準。對于等別不高的尾礦庫，還可以依據國家標準《構筑物抗震設計規范》中有關(guān)尾礦壩浸潤線(xiàn)高度的預警指標進(jìn)行預警。

　　2.防洪能力的預警方法

　　防洪能力的預警是避免汛期發(fā)生尾礦庫漫頂潰壩事故的最有效方法。通過(guò)調洪驗算得到當前庫水位下，設計最高洪水位下尾礦庫需要的調洪水深，即可以掌握當前干灘長(cháng)度是否滿(mǎn)足調洪水深的要求。

　　3.壩體位移的預警方法

　　通過(guò)尾礦壩當前運行現狀的有限元強度折減法壩坡穩定性分析，可以近似得到發(fā)生極限滑動(dòng)情況時(shí)，壩體一定深度及表面的變形情況，并結合尾礦壩位移監測趨勢及變形率的定性判斷，可以準確把握尾礦庫因受力情況發(fā)生的位移趨勢及變化速率，從而及時(shí)預警并采取響應措施，疏散下游群眾，并采取積極措施加固壩坡，避免因壩坡失穩發(fā)生潰壩的嚴重危害。

　　基于強度折減的有限元法，能夠處理復雜荷載和邊界條件，算法先進(jìn)，可以更為準確地分析尾礦壩的壩坡穩定性，為尾礦庫安全監測位移指標的預警提供依據。

　　4.注重與日常巡檢工作結合

　　尾礦庫安全監測系統的實(shí)施，可以使管理者在主控制室內及時(shí)把握尾礦庫的最新動(dòng)態(tài)和監測指標信息，但是，尾礦庫安全監測系統不能完全代替尾礦庫日常巡檢工作，應與日常巡檢結合。通過(guò)監測指標和日常巡檢結合的比對，能夠更為科學(xué)地掌握尾礦庫的安全狀況和運行特點(diǎn)。

　　四、效果分析

　　近年來(lái)，我國國民經(jīng)濟快速發(fā)展，GDP每年以10%左右的速度遞增，在經(jīng)濟高速發(fā)展的帶動(dòng)下，鋼鐵、有色金屬和水泥等主要原材料工業(yè)擴張迅速，隨著(zhù)金屬、非金屬礦山采選業(yè)的迅速發(fā)展，尾礦庫的安全生產(chǎn)和環(huán)境安全等問(wèn)題日益顯現，特別需要指出的是，我國尾礦庫下游大都為人口密集區、城鎮或大型工廠(chǎng)企業(yè)，因此，尾礦庫的安全備受關(guān)注。如何針對我國尾礦庫分布特點(diǎn)和現狀，提高尾礦庫安全管理水平，是擺在全社會(huì )面前的一個(gè)重要問(wèn)題。金屬、非金屬礦山尾礦庫安全監測系統的逐步實(shí)施和推廣，可以大幅度提高我國對于尾礦庫潰壩災害機理的認識水平，全面提升尾礦庫安全監管和日常管理水平，增強企業(yè)、社會(huì )、政府對于尾礦庫災害的預警響應能力，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。更多非煤礦山安全管理請點(diǎn)擊