在线监测装置在尾矿库的应用

夏牡丹

云南华联锌铟股份有限公司

摘要：

尾矿库是选矿厂生产不可缺少的设施，尾矿库是矿山企业最大的环境保护工程项目。尾矿库的安全关系到区域内人民生命财产及环境的安全，故而做好尾矿库的安全在线监测意义重大。文章主要从新田选矿车间尾矿库在线监系统的结构组成、监测系统,从坝体表面位移（水平、垂直位移）监测，坝体内部位移监测，浸润线监测，库水位监测，雨量监测，干滩监测，视频监控等方面描述了在线监测装置的应用效果,总结在线监测系统运行中存在的问题和不足,并提出了应用实践过程中所需的注意事项。

关键词： 尾矿库 在线监测系统 应用效果

一、在线监测系统应用的目标和意义

尾矿库在线安全监控系统的实施应用，便于企业和安全监管部门快速掌握与尾矿库安全密切相关的技术指标的最新动态，有利于及时掌握尾矿库的运行状况和安全状况，可以提高尾矿的安全性，保障库区周边人民群众的生命财产安全，避免因尾矿库事故而造成的环境污染，保护生态环境。

尾矿库在线安全监控系统的预期目标是：保证坝体的安全，充分发挥工程效益，更好地为安全生产服务。项目实施后将能实现以下任务：（1）监视运行期间尾矿库的状况变化和运行情况。在发现不正常现象时及时分析原因，采取措施，防止发生事故，以保证生产的安全运行。（2）随时对观测资料进行分析，开展对尾矿库技术鉴定，总结运行经验，为改善运行方式和制定安全计划、评价工程质量提供数据。（3）定期进行观测资料的整编、为其它类似建筑物的设计、施工、管理和科研提供资料。

因此尾矿库在线监测系统应用的研究分析对于解决尾矿库运行中的安全环保隐患有着重要的实践意义。

二、在线监测系统项目分析

根据《尾矿库安全监测技术规范》（AQ 2030—2010），对尾矿库的要求，新田尾矿库作为三等库，尾矿库在线安全监控系统主要监测项目包括：坝体表面位移（水平、垂直位移）监测，坝体内部位移监测，浸润线监测，库水位监测，雨量监测，干滩监测，视频监控。本系统监测项目总体架构及监测系统安装示意图如下图所示：

监测项目总体架构图

监测系统安装示意图

系统由三部分组成：数据采集子系统、数据传输子系统、数据分析、管理及预警子系统（监控中心）。其中，数据采集子系统由安装在尾矿库坝体表面、内部以及其他区域的各项监测设备组成，采集的原始数据通过数据传输子系统进行传输。数据传输子系统由无线网桥搭建而成。原始数据流最终传到监控室由系统软件自动解算、分析、处理、预警、存储，并通过互联网实现各级主管部门的调用、检查、监督。

三、尾矿库在线监测系统监测子项目应用原理　

1、浸润线自动监测系统

通过在坝体不同位置埋设渗压计及其配套设施监测浸润线的高度及其变化情况，对比警界值进行安全评价与预警，从而切实了解和保护尾矿库“生命线”。

新田尾矿库系统首期建设监测点布设：本项目共建设6个浸润线孔，孔深预设18m。通过一次性钻孔、下埋测压管的方式形成观测孔。监测设备选用上海华测HC-SA-2.0渗压计。

监 测原理：通过渗压计测量渗流水压，换算成水柱高度，再根据安装深度计算浸润线高度。

2、表面位移监测系统

本系统采用GNSS自动化监测方式对坝体表面位移进行实时自动化监测，其工作原理为：各GNSS监测点与参考点接收机实时接收GNSS信号，并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，控制中心服务器GNSS数据处理软件Hcmonitor实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。GNSS表面位移监测的误差水平为±2mm，高程方向为±3mm。

根据尾矿库的现状、地质条件及堆坝特点，布设1个GPS基准站，共布设2个监测点，分布于第三级支坝上。

监测设备-GPS监测原理：各GPS监测点与参考点接收机实时接收GPS信号，并通过数据通讯网络实时发送到控制中心，通过服务器GPS解算软件解算出各监测点三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。

静力水准仪监测原理：由一系列智能液位传感器及储液罐组成，储液罐之间由连通管连通，通过测量每个测点容器内液面的相对变化，计算求得各点相对于基准点的相对位移变化。

2. 坝体内部位移监测

针对关于坝体内部位移的监测国家规范要求，我们采用上海华测导航技术有限公司自主研发的HC-CA-1.1固定式测斜仪。在一般尾矿库50米孔深以内，其精度可以达到或优于2mm。

系统建设监测点布设：在目前尾矿坝分别布设1个内部位移监测孔，分布于第三级支坝上。

固定式测斜仪监测原理：坝体内部位移监测采用固定式测斜传感器，监测原理为固定测斜仪内部有高精度角度感应芯片，在坝体上打孔将传感器安装的指定位置（配合测斜管使用），通过测量角度的变化，换算出位移的变化。

2. 库水位监测

监测目的：实时掌握库水位，结合降雨情况控制最小干滩长度，预留调洪库容，确保尾矿库安全运行。

采用超声波液位计监测，安装在库内溢洪井上进行实时监测，通过超声波液位计监测立杆顶部到水面距离高度的变化，结构立杆高程计算水位高度。

2. 降雨量监测

监测设备选用翻斗式雨量计。监测原理：雨水经承雨口汇至翻斗，通过翻斗翻转次数计算出雨量大小。

2. 干滩监测

监测原理：通过超声波液位计监测干滩立杆顶部到滩面高度的变化，测得干滩坡度，结合水位高度，通过几何关系，换算出干滩长度。

2. 视频监控

视频监测设置点共四个：尾矿库坝头、浮船上方、截渗池、尾矿库暗涵出口，所有视频监测点均能满足日常监测要求。

4. 在线监测系统在尾矿库的运行中的应用效果

新田尾矿库安全在线监测系统共有20个监测点，包含6个浸润线、6个外部位移、6个内部位移、1个库水位及1个雨量计，系统于2018年年底进行二期项目改造升级，其中二期部分数据采集自一期数据库，二期升级后平台为车间现使用在线监测平台，一期平台仅采集数据。自2018年升级之后使用至今，系统总体上运行平稳，能有效的将所有的监测点集中在一个平台，便于查看、维护及管理，整个系统界面可视化程度高；采用可靠的精准度高的数据传输方式，提高系统的整体稳定性；在线监测监测数据与实际人工监测相比较，误差范围可控，各项监测数据平稳，因此，采用现代通信、电子设备及计算机技术实现对尾矿库监测指标数据实时、自动监测，是对尾矿库的安全环保监管创新模式，只要加强在线监测系统的日常维护管理，做好各子系统的有效正常运作，为尾矿库安全运行提供一定的技术保障。

当然，系统运行过程中还存在的问题及不足，主要是厂家维保不到位不及时，自投用以来系统主要靠车间非专业技术人员进行维护管理，在解决系统核心性问题时专业知识有限，不能从根本上处理；自2020年12月份以来，根据省应急管理部门要求，必须将系统数据接入应急管理平台，但系统运行不正常，服务器端无法正常采集监测信息，无法实现与相关部门的数据互连互享；在线系统监测数据干滩长度、安全超高与实际不符，有时存在差异，数据失真，监测不准确；新田尾矿库在线监测系统的实践应用运行中，利与弊同时伴随着产生，但总体上对新田尾矿库的日常管理提供了信息化、网络化、自动化的管控模式。这些问题的研究希望能为将运用在线监测系统的相关企业提供主要参考内容，来不断完善在线监测系统的全面性。

六、结束语

文章就尾矿库在线监测系统应用原理及现状进行了分析，提出日常运行存在应用效果，但由于专业知识有限，未能深入细致的研究，随着我国矿业飞速发展，尾矿库的安全问题日益突显，天气状况变换莫测、突发自然灾害时有发生，尾矿库日常管理必须建造高质量、精准度高的自动化、数字化在线监测系统管理系统才能确保安全正常运行，是杜绝尾矿库安全、环保事故的根本途径，希望借此文能引起同行对应用尾矿库在线监测系统的关注度。

　 参考文献

[1]王运敏，项宏海，汪斌，等.尾矿库安全监测技术规范：AQ2030-2010 [2] 成都亿闻科技有限公司 晶希尾矿库在线安全监测系统安装方法（2018.10）

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