尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)考察總結(jié)報(bào)告_2

1、書山有路勤為徑，學(xué)海無涯苦作舟。尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)考察總結(jié)報(bào)告 尾礦庫在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案 一、需求分析：.2 二、方案設(shè)計(jì).4 （一）監(jiān)測(cè)指標(biāo)選擇.4 （二）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì).61.浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè).62.庫水位監(jiān)測(cè).74.壩體位移監(jiān)測(cè).7 5、視頻監(jiān)測(cè).7 （三）某尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案.8 三、運(yùn)營(yíng)/管理.10 （一）設(shè)備安裝.10 （二）運(yùn)營(yíng)管理.11 四、產(chǎn)品映射.13 五、標(biāo)準(zhǔn)支持.14 六、標(biāo)準(zhǔn)化程度.16 七、效果分析.16 一、需求分析： 安全生產(chǎn)事關(guān)廣大人民群眾的根本利益，事關(guān)改革發(fā)展和穩(wěn)定的大局。我國(guó)在確立了“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的安全生產(chǎn)基本方針和“安全發(fā)展”的

2、指導(dǎo)原則后，從安全法制、安全責(zé)任、安全投入、安全科技和安全文化等方面入手，強(qiáng)化安全監(jiān)管工作。但受我國(guó)現(xiàn)階段生產(chǎn)力發(fā)展水平較低、企業(yè)安全生產(chǎn)基礎(chǔ)薄弱、從業(yè)人員安全意識(shí)不強(qiáng)、安全法制不健全等因素的影響，我國(guó)安全生產(chǎn)形勢(shì)依然嚴(yán)峻，工礦商貿(mào)領(lǐng)域安全生產(chǎn)重特大事故時(shí)有發(fā)生，特別是近年來尾礦庫事故多發(fā)，已引起了國(guó)家的高度重視。 金屬與非金屬礦山是工業(yè)生產(chǎn)的高危行業(yè)，其事故發(fā)生起數(shù)和死亡人數(shù)在全國(guó)工業(yè)安全生產(chǎn)領(lǐng)域占較大的比重。尾礦庫是金屬與非金屬礦山安全生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是該領(lǐng)域的重大危險(xiǎn)源之一，作為具有高勢(shì)能的人造泥石流危險(xiǎn)源，其一旦發(fā)生事故，將會(huì)給下游人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成巨大損失，給當(dāng)?shù)丨h(huán)境造成嚴(yán)重污染

3、，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定也帶來嚴(yán)重的負(fù)面影響。 經(jīng)過50多年發(fā)展，我國(guó)已成為世界礦業(yè)大國(guó)，目前全國(guó)有金屬非金屬礦山92021座，其中金屬礦山8239座，非金屬礦山83832座，冶金、有色、化工、核工業(yè)、建材和輕工業(yè)等行業(yè)的礦山都有尾礦設(shè)施。經(jīng)初步統(tǒng)計(jì)，全國(guó)有尾礦庫7610座，總庫容約5109m3，堆存尾礦約5.5109t。其中正常運(yùn)行的約有4800座，占63，危庫、險(xiǎn)庫和危險(xiǎn)性較大的病庫約有2810座，占37。 我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)比較落后，從安全上看，尾礦庫還存在以下不利因素：一是筑壩尾礦粒度細(xì)。由于筑壩的尾礦粒度細(xì)，細(xì)尾礦的力學(xué)強(qiáng)度低、透水性差、不易固結(jié)，造成壩體穩(wěn)定性較差；二是上

4、游法筑壩多。我國(guó)目前85的尾礦庫采用上游法筑壩，較下游法和中線法筑壩的壩體穩(wěn)定性差；三是尾礦庫安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低。我國(guó)作為發(fā)展中國(guó)家，尾礦庫防洪、抗震及壩體穩(wěn)定等建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比相對(duì)偏低；四是小型庫多。我國(guó)礦山規(guī)模小，四等庫及四等庫以下的小型尾礦庫占90以上；五是受地震威脅大。我國(guó)是多地震國(guó)家，尾礦庫防震抗震是重要問題；六是失事后果嚴(yán)重。我國(guó)人口眾多，尾礦庫難以避開居民區(qū)和重要工業(yè)、交通設(shè)施，一旦失事，損失巨大。 美國(guó)克拉克大學(xué)公害評(píng)定小組的研究表明，尾礦庫事故的危害，在世界93種 2事故、公害的隱患中，名列第18位。它僅次于核武器爆炸、ddt、神經(jīng)毒氣、核輻射以及其它13種災(zāi)害，而比航空

5、失事、火災(zāi)等其它60種災(zāi)害嚴(yán)重，直接造成百人以上死亡的尾礦庫事故已不鮮見。如1972年2月26日，美國(guó)布法羅尼河礦尾礦壩潰壩，造成125人死亡，4000人無家可歸；1985年7月中旬，意大利東北部的普瑞皮爾尾礦庫潰壩，造成250人死亡。 我國(guó)尾礦庫歷史上曾發(fā)生過多起重特大事故，給人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了重大損失。如：1962年9月25日，云錫公司火古都尾礦庫潰壩，造成171人死亡、92人受傷，受災(zāi)人口13970人；1994年7月13日，湖北大冶有色金屬公司龍角山尾礦庫潰壩，造成30死亡；2021年10月18日，廣西南丹宏圖選廠尾礦庫垮塌，造成28人死亡、56人受傷。 近年來，尾礦庫垮壩造成人員傷

6、亡和有毒污染物下泄的事故屢有發(fā)生，給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大損失，對(duì)環(huán)境安全構(gòu)成重要威脅。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，自2021年以來，全國(guó)發(fā)生尾礦庫潰壩等重特大事故17起、死亡41人，重傷1人，輕傷28人，給人民群眾生命財(cái)產(chǎn)和環(huán)境安全帶來嚴(yán)重?fù)p失。其中：2021年4月30日陜西鎮(zhèn)安尾礦庫潰壩，造成17人死亡、5人受傷。 尾礦庫的安全監(jiān)測(cè)對(duì)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(guó)尾礦庫安全運(yùn)行的主要技術(shù)參數(shù)如壩體形變位移、庫水位、浸潤(rùn)線埋深等，均由人工定期用傳統(tǒng)儀器到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行測(cè)量，安全監(jiān)測(cè)工作量大、受天氣、人工、現(xiàn)場(chǎng)條件等許多因素的影響，存在一定的系統(tǒng)誤

7、差和人工誤差。同時(shí)，人工監(jiān)測(cè)還存在不能及時(shí)監(jiān)測(cè)尾礦庫的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，難以及時(shí)掌握尾礦庫各項(xiàng)安全技術(shù)指標(biāo)等缺點(diǎn)，這些都將影響尾礦庫的安全生產(chǎn)和安全管理水平。我國(guó)安全生產(chǎn)市場(chǎng)急需尾礦庫潰壩災(zāi)害的實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)的技術(shù)和產(chǎn)品。 尾礦庫自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)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(dòng)態(tài)，有利于及時(shí)掌握尾礦庫的運(yùn)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(yùn)轉(zhuǎn)及庫區(qū)人民群眾的生命財(cái)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。 水利工程和高邊坡工程的監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展較快。從20世紀(jì)50年代開始，在我國(guó)大壩、高邊坡變形監(jiān)測(cè)領(lǐng)域開始研究和使

8、用人工變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中應(yīng)用經(jīng)緯儀、3水準(zhǔn)儀等監(jiān)測(cè)儀器監(jiān)測(cè)壩體變形的監(jiān)測(cè)方法有視準(zhǔn)線法、引張線法、前方交會(huì)法、壩面水準(zhǔn)測(cè)量法以及連通管法等。20世紀(jì)70年代末，以傳感器為基礎(chǔ)的大壩自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)開始應(yīng)用于葛洲壩水利樞紐、新豐江水利工程等壩體位移的監(jiān)測(cè)中。20世紀(jì)90年代開始了大壩及高邊坡的gps自動(dòng)化變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，gps技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于三峽工程、黃河小浪底水利樞紐工程、浙江天荒坪抽水蓄能電站、湖北清江隔河巖水利工程、龍羊峽水庫近岸等大壩或高邊坡的變形監(jiān)測(cè)。目前，多傳感器數(shù)據(jù)融合的大壩變形自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)、監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化和信息化技術(shù)是大壩和高邊坡工程監(jiān)測(cè)領(lǐng)域的研究發(fā)展趨勢(shì)。 當(dāng)前尾

9、礦庫較為落后的安全監(jiān)測(cè)技術(shù)和監(jiān)測(cè)手段，不能滿足包括企業(yè)自身在內(nèi)的全社會(huì)對(duì)于提高尾礦庫管理水平和安全狀況的迫切需要。目前，我國(guó)尾礦庫的監(jiān)測(cè)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(nèi)部致災(zāi)因素引起壩坡失穩(wěn)的預(yù)警技術(shù)基本屬于空白，其監(jiān)測(cè)、預(yù)警技術(shù)的研究成果較少。特別指出的是，我國(guó)尾礦庫數(shù)量多、分布廣，因此尾礦庫自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)施實(shí)施是面向我國(guó)尾礦庫安全的重大需求，具有良好的應(yīng)用前景。 二、方案設(shè)計(jì) （一）監(jiān)測(cè)指標(biāo)選擇 尾礦庫內(nèi)存有大量尾礦漿沉淀水，水位相對(duì)比較穩(wěn)定；同時(shí)，從尾礦壩壩頂排放尾礦時(shí)，礦漿向庫內(nèi)流淌的過程中，礦漿水不斷向下滲透；此外，汛期大量降雨。這些因素在尾礦壩體內(nèi)形成

10、一個(gè)龐大滲流場(chǎng)。再者，尾礦沉積體屬非均值體，排礦部位又需要經(jīng)常調(diào)換；壩體又在不斷增高；況且在尾礦庫整個(gè)服務(wù)期間內(nèi)，礦源及選礦流程有可能改變，尾礦性能自然也會(huì)變化。這就是尾礦壩滲流場(chǎng)異常復(fù)雜的原因。浸潤(rùn)線即滲流流網(wǎng)的自由水面線，是尾礦壩安全的生命線，浸潤(rùn)線的高度直接關(guān)系到壩體穩(wěn)定及安全性狀，因此，對(duì)于浸潤(rùn)線位置的監(jiān)測(cè)是尾礦庫安全監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容之一。如圖1所示，圖中孔隙水壓力為0的線即為尾礦壩的浸潤(rùn)線。 圖1某尾礦壩孔隙水壓力分布圖（單位：kpa） 尾礦庫內(nèi)存有大量尾礦漿沉淀水，庫水位監(jiān)測(cè)的目的是根據(jù)其水位的高低可判斷該庫防洪能力是否滿足安全要求。具體地說：一個(gè)完善的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)文本中會(huì)給出防洪所需

11、的調(diào)洪水深，并要求在設(shè)計(jì)洪水位（即最高洪水位）時(shí)，要同時(shí)滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的最小安全超高和最小安全干灘長(zhǎng)度的要求。因此，對(duì)于庫水位位置的把握可以直接防止尾礦庫在汛期避免洪水漫頂潰壩事故的發(fā)生，有利于安全監(jiān)管部門和企業(yè)在汛期來臨之前，直觀地了解和掌握庫水位是否達(dá)到了設(shè)計(jì)要求的汛前限制水位。由此可見，庫水位的連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也是尾礦庫安全監(jiān)測(cè)的重要內(nèi)容之一。圖2給出了安全灘長(zhǎng)監(jiān)測(cè)法的示意圖。 圖2安全灘長(zhǎng)檢測(cè)法 如圖2所示，設(shè)現(xiàn)狀庫水位為hs，先在沉積灘上用皮尺量出lg，并插上標(biāo)桿a，用儀器測(cè)出a點(diǎn)地面標(biāo)高h(yuǎn)a，當(dāng)ht=hahsht時(shí)，即認(rèn)為安全灘長(zhǎng)滿足設(shè)計(jì)要求。否則，不滿足。同理，也有安全超高檢測(cè)法。 尾

12、礦庫發(fā)生潰壩災(zāi)害，壩體位移是災(zāi)害演化過程的直觀反應(yīng)指標(biāo)，因此對(duì)于壩體下游坡變形的掌握，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)尾礦壩變形率和發(fā)展速度，有利于安全監(jiān)管部門和企業(yè)進(jìn)行科學(xué)的應(yīng)急決策，并及時(shí)采取應(yīng)急對(duì)策措施，從而避免災(zāi)害的發(fā)生或者減少災(zāi)害發(fā)生造成的危害。圖3給出了尾礦庫尾礦壩的典型變形矢量圖，從圖中可知壩體下游坡發(fā)生向下和偏向下游的變形。 圖3尾礦壩典型變形矢量圖 在定量評(píng)價(jià)尾礦庫的防洪能力時(shí)，需要測(cè)定灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下允許達(dá)到的干灘標(biāo)高，當(dāng)前的檢測(cè)方法較難準(zhǔn)確并快速測(cè)定這兩個(gè)指標(biāo)，問題在于水邊線的界線很不明顯，該處又無法進(jìn)人，通常只能目測(cè)。據(jù)此推算出來的總干灘長(zhǎng)度和調(diào)洪干灘長(zhǎng)度自然也是極不可信的。因此

13、，在尾礦庫安全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，應(yīng)增加快速并簡(jiǎn)捷的標(biāo)高測(cè)定方法。因此，灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下允許達(dá)到的干灘標(biāo)高，是尾礦庫安全監(jiān)測(cè)需要測(cè)定的指標(biāo)。 此外，在尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，為了實(shí)時(shí)掌握尾礦庫庫區(qū)的情況和運(yùn)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(shè)置視頻監(jiān)測(cè)設(shè)置，以滿足準(zhǔn)確清晰把握尾礦庫運(yùn)行狀況的需要。綜上所述，金屬非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：浸潤(rùn)線；庫水位；灘面標(biāo)高；壩體位移；視頻圖像。 （二）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)1.浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè) 一般選擇尾礦庫壩上最大斷面或者一旦發(fā)生事故將對(duì)下游造成重大危害的斷面為監(jiān)測(cè)剖面。大型尾礦庫在一些薄壩段也應(yīng)設(shè)有監(jiān)測(cè)剖面。每個(gè)監(jiān)測(cè)剖面應(yīng)至少

14、設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料中壩體下游坡處的孔隙水壓力變化梯度靈活選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)。尾礦壩壩坡浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)儀器分兩類。一類埋設(shè)測(cè)壓管，人工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)；另一類是埋設(shè)特制傳感器，進(jìn)行半自動(dòng)或自動(dòng)觀測(cè)。 浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)位置的選擇，應(yīng)根據(jù)尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程（aq20212021）中規(guī)定的計(jì)算工況所得到的壩體浸潤(rùn)線位置來埋設(shè)。在作壩體抗滑穩(wěn)定分析時(shí)，設(shè)計(jì)規(guī)范規(guī)定浸潤(rùn)線須按正常運(yùn)行和洪水運(yùn)行兩種工況分別給出。設(shè)計(jì)6時(shí)所給出的浸潤(rùn)線位置應(yīng)是監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)深度的最重要的依據(jù)。 2.庫水位監(jiān)測(cè) 一般在庫內(nèi)排水構(gòu)筑物上設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，將所測(cè)信號(hào)傳給室內(nèi)接收機(jī)處理得到庫水位。既準(zhǔn)確，又適時(shí)。需要指出的是，庫內(nèi)排水構(gòu)筑物

15、一般位于尾礦庫內(nèi)，排水構(gòu)筑物周邊為尾礦澄清水，因此需要在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置前，針對(duì)特定尾礦庫的實(shí)際情況，靈活選擇施工方案。 3.干灘標(biāo)高監(jiān)測(cè) 干灘標(biāo)高的測(cè)量不同于其它點(diǎn)標(biāo)高的測(cè)量，這是由尾礦壩自身的運(yùn)行特點(diǎn)決定的，隨著尾礦壩的不斷填筑加高，灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下允許達(dá)到的干灘標(biāo)高是兩個(gè)動(dòng)態(tài)變化的指標(biāo)，因此，不能在某一位置架設(shè)堅(jiān)固的不能移動(dòng)的標(biāo)高監(jiān)測(cè)設(shè)備。采用移動(dòng)gps，定期監(jiān)測(cè)尾礦壩灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下允許達(dá)到的干灘標(biāo)高。該方法靈活簡(jiǎn)便、具有較高精度、利于位置變化。 4.壩體位移監(jiān)測(cè) 正是由于過去對(duì)尾礦壩壩體位移監(jiān)測(cè)認(rèn)識(shí)不足，尾礦壩位移監(jiān)測(cè)手段不多。壩體變形計(jì)算至今尚未納入設(shè)計(jì)規(guī)范。對(duì)于較

16、大的尾礦壩，設(shè)計(jì)僅在壩體表面設(shè)置位移觀測(cè)樁。具體監(jiān)測(cè)手段主要有人工用經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)和gps自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩種。根據(jù)壩的長(zhǎng)短至少選擇23個(gè)監(jiān)測(cè)剖面。一般在最大壩高處、地基地形地質(zhì)變化較大處均應(yīng)布置監(jiān)測(cè)剖面。 每個(gè)剖面上根據(jù)壩的高矮，在壩坡表面從上到下均勻設(shè)置46個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。最下面一個(gè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在壩腳外510m范圍內(nèi)的地面上，以用于監(jiān)測(cè)尾礦壩發(fā)生整體滑動(dòng)的可能性。 5、視頻監(jiān)測(cè) 在尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，為了實(shí)時(shí)掌握尾礦庫庫區(qū)的情況和運(yùn)行狀況，通7常在溢水塔、灘頂放礦處、壩體下游坡等重要部位設(shè)置視頻監(jiān)測(cè)設(shè)置，以滿足準(zhǔn)確清晰把握尾礦庫運(yùn)行狀況的需要。 （三）某尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 某尾礦庫初期壩壩頂標(biāo)高為16

17、3.5m（東壩壩高為20m，西壩壩高為24.2m）。后期壩壩頂標(biāo)高為220m。后期壩采用上游式尾礦筑壩。最終總庫容為1350萬m3。2021年1月子壩壩頂標(biāo)高為201m，沉積灘頂標(biāo)高約為198m。目前總壩高為58.7m，總庫容不到1000萬m3，暫屬四等尾礦庫。當(dāng)沉積灘頂標(biāo)高達(dá)到199.3m時(shí)，就升為三等尾礦庫。該尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案為： 1、庫水位監(jiān)測(cè) 1）監(jiān)測(cè)部位。尾礦庫溢水塔上。 2）監(jiān)測(cè)儀器：電子水位傳感器（無線傳輸）。3）儀器數(shù)量：1個(gè)。 2、灘頂和灘面標(biāo)高監(jiān)測(cè) 1）監(jiān)測(cè)部位。在東壩和西壩的沉積灘面上各選三條垂直于子壩的直線，直線間距為100m。在每條線的灘頂和距灘頂70m

18、處各設(shè)一個(gè)灘面標(biāo)高兩個(gè)點(diǎn)均為監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 2）監(jiān)測(cè)儀器：小旗和移動(dòng)gps，定期檢查小旗標(biāo)高，并輸入軟件。3）儀器數(shù)量：移動(dòng)gps一臺(tái)，小旗12桿。 3、浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè) 1）監(jiān)測(cè)部位。選擇了（位于鉆孔zk13以東35m處）、q2（位于鉆孔zk01以東35m處）、q3（位于鉆孔zk23以東35m處）、q4（位于鉆孔zk31以東35m處）。 在q 1、q3剖面的第 一、 三、五期子壩頂各布設(shè)兩個(gè)浸潤(rùn)線觀測(cè)點(diǎn)（兩點(diǎn)間距0.5m），每個(gè)點(diǎn)埋設(shè)1個(gè)傳感器。第一期子壩頂兩個(gè)傳感器的埋深分別為6m和10m（自孔口地面算起）；第三期子壩頂兩個(gè)傳感器的埋深分別為8m和13m；第五期子壩頂兩個(gè)傳感器的埋深分別為8m和15m

19、。 在q 2、q4剖面的第 三、五期子壩頂各布設(shè)1個(gè)浸潤(rùn)線觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)點(diǎn)埋設(shè)1個(gè)傳感器。第三期子壩頂兩個(gè)傳感器的埋深分別為13m；第五期子壩頂兩個(gè)傳感 8器的埋深分別為15m。 2）監(jiān)測(cè)儀器。振弦式孔壓傳感器、光纖滲壓傳感器。 3）儀器數(shù)量。振弦式孔壓傳感器（10個(gè)），光纖滲壓傳感器（6個(gè)）。 4、位移gps監(jiān)測(cè) 1）監(jiān)測(cè)部位。在東壩最大壩高剖面g1和西壩最大壩高剖面g2的壩坡上各布設(shè)4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。4個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置分別設(shè)在壩腳、第 一、 三、五期子壩頂上。 2）監(jiān)測(cè)儀器：gps3）儀器數(shù)量：一個(gè)基站、八個(gè)測(cè)點(diǎn)。 5、壩內(nèi)位移監(jiān)測(cè) 1）監(jiān)測(cè)部位：zk 53、zk 15、zk 24、zk32以東35

20、m，每個(gè)斷面3個(gè)位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)。 2）監(jiān)測(cè)儀器。測(cè)斜儀測(cè)斜管。 3）儀器數(shù)量。sinco測(cè)斜儀一臺(tái)，測(cè)斜管若干長(zhǎng)度。 7、可視化監(jiān)測(cè) 在溢水塔、灘頂放礦處、壩體下游坡等重要部位設(shè)置視頻監(jiān)測(cè)設(shè)置，通過現(xiàn)場(chǎng)攝像頭實(shí)時(shí)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(yùn)行等情況。 圖4某尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖5某尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝圖 三、運(yùn)營(yíng)/管理 （一）設(shè)備安裝 在尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝時(shí)，應(yīng)注意以下問題： 1.安裝的儀器設(shè)備的安全問題。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，因此，儀器設(shè)備的防盜問題是面臨的安全問題之一。因此，傳感器、攝像頭及gps

21、等設(shè)備應(yīng)安裝穩(wěn)固，均應(yīng)在安全過程中考慮防盜問題，gps接收機(jī)應(yīng)放置在水泥墩內(nèi)，避免因?yàn)樵O(shè)備主機(jī)被盜，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。 2.購買的gps等設(shè)備應(yīng)該有避雷裝置。gps設(shè)備靠接收星歷信號(hào)來準(zhǔn)確測(cè)定壩體變形狀況，gps天線應(yīng)盡量選擇軛流圈天線，盡可能保證雷雨天氣的設(shè)備安全。 3.安裝位置應(yīng)考慮尾礦壩填筑過程高程變化。尾礦庫的運(yùn)行期為尾礦壩不斷升高、儲(chǔ)存尾砂庫容不斷增大的過程，與水利工程不同，其壩頂高程隨著生產(chǎn)運(yùn)行期的發(fā)展不斷變化。此外，對(duì)于上游式尾礦壩來說，其壩軸線還要不斷向庫內(nèi)前移（如圖6所示）。因此，gps、孔壓傳感器等設(shè)備的埋設(shè)位置應(yīng)能夠滿足尾礦庫整個(gè)運(yùn)行期安全監(jiān)測(cè)和安全管理的需要，應(yīng)針對(duì)

22、整個(gè)運(yùn)行期綜合考慮。 圖6上游式尾礦壩筑壩方式圖 4.應(yīng)注意浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)位置。尾礦壩總在不斷加高，尾礦壩浸潤(rùn)線還受降雨和放礦水的影響，其深度在一定范圍內(nèi)經(jīng)常變動(dòng)?，F(xiàn)有的觀測(cè)設(shè)施只能測(cè)出進(jìn)水孔處的水頭或孔隙壓力。從流網(wǎng)圖可知：只有當(dāng)某個(gè)深度的水頭與該深度的高程相等時(shí)，或者說當(dāng)某個(gè)深度的孔隙壓力接近于零時(shí)，該深度才是浸潤(rùn)線的位置。監(jiān)測(cè)儀器埋深了，測(cè)得的浸潤(rùn)線比實(shí)際浸潤(rùn)線低；儀器埋淺了，測(cè)不到浸潤(rùn)線。浸潤(rùn)線的位置應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料綜合考慮。 （二）運(yùn)營(yíng)管理 基于金屬非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在尾礦庫的運(yùn)行過程中，除了應(yīng)及時(shí)掌握各種監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)的最新數(shù)據(jù)外，還要有尾礦庫安全與否的預(yù)警技術(shù)和響應(yīng)方

23、法。本系統(tǒng)認(rèn)為，應(yīng)結(jié)合尾礦庫定量安全評(píng)價(jià)方法，通過對(duì)尾礦庫運(yùn)行期的安全評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)安全度分析后，可以建立尾礦庫運(yùn)營(yíng)管理的預(yù)警技術(shù)和響應(yīng)方法。 1.浸潤(rùn)線指標(biāo)的預(yù)警方法 通過尾礦壩現(xiàn)狀的勘察和資料分析，掌握特定尾礦壩的沉積規(guī)律、材料分區(qū)及概化方法、堆壩材料的物理力學(xué)特性指標(biāo)，通過滲流驗(yàn)算及分析，掌握汛期設(shè)計(jì)資料允許的最高浸潤(rùn)線高程。該指標(biāo)即時(shí)浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)指標(biāo)的預(yù)警及響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。 其中，滲流驗(yàn)算的計(jì)算方法如下所示：滲流分析的基本方程為： 式中，k為透水系數(shù)矩陣；h為總水頭向量；m為單元儲(chǔ)水量矩陣；q為流量向量；t為時(shí)間。 對(duì)于等別不高的尾礦庫，還可以依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范中有關(guān)尾礦壩浸潤(rùn)

24、線高度的預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警。 2.防洪能力的預(yù)警方法 防洪能力的預(yù)警是避免汛期發(fā)生尾礦庫漫頂潰壩事故的最有效方法。通過調(diào)洪驗(yàn)算得到當(dāng)前庫水位下，設(shè)計(jì)最高洪水位下尾礦庫需要的調(diào)洪水深，即可以掌握當(dāng)前干灘長(zhǎng)度是否滿足調(diào)洪水深的要求。 3.壩體位移的預(yù)警方法 通過尾礦壩當(dāng)前運(yùn)行現(xiàn)狀的有限元強(qiáng)度折減法壩坡穩(wěn)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(jié)合尾礦壩位移監(jiān)測(cè)趨勢(shì)及變形率的定性判斷，可以準(zhǔn)確把握尾礦庫因受力情況發(fā)生位移趨勢(shì)及變化速率，從而及時(shí)預(yù)警并采取響應(yīng)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(wěn)發(fā)生潰壩的嚴(yán)重危害。 其中，強(qiáng)度折減法計(jì)算壩體位移量的

25、計(jì)算方法如下所示： 圖7壩坡有限元網(wǎng)格示意圖 圖7為一壩坡的有限元網(wǎng)格示意圖，假定a點(diǎn)為某一單元的一個(gè)高斯點(diǎn)，以下關(guān)于點(diǎn)的應(yīng)力分析均以a點(diǎn)為例。設(shè)尾礦的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為c和。，則土的抗剪強(qiáng)度為： 假設(shè)尾礦的抗剪強(qiáng)度以某一折減系數(shù)f按下式進(jìn)行折減： 當(dāng)折減系數(shù)較小時(shí)，尾礦的抗剪強(qiáng)度較高，整個(gè)壩坡基本處于彈性狀態(tài)。然后逐漸增加折減系數(shù)，則尾礦的抗剪強(qiáng)度逐漸降低，壩坡中處于彈性的范圍會(huì)相應(yīng)減少。如對(duì)于a點(diǎn)，當(dāng)折減系數(shù)增加到某一較大的值時(shí)，會(huì)不再處于彈性狀態(tài)，其摩爾庫侖強(qiáng)度包線會(huì)下移至與應(yīng)力摩爾圓相交。 當(dāng)折減系數(shù)繼續(xù)增加，尾礦的抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步減小，壩坡的塑性區(qū)會(huì)進(jìn)一步增大；當(dāng)折減系數(shù)增加到某一數(shù)值時(shí)，

26、塑性區(qū)形成連通的區(qū)域，尾礦沿該剪切面發(fā)生不收斂的塑性剪切變形。此時(shí)認(rèn)為壩坡發(fā)生破壞，強(qiáng)度折減系數(shù)即認(rèn)為是壩坡的整體安全系數(shù)；滑裂面的位置可根據(jù)位移增量等值線或最大剪應(yīng)變?cè)隽康戎稻€的疏密來確定，也可根據(jù)破壞區(qū)域的范圍來判斷。 基于剛體極限平衡理論的壩坡穩(wěn)定分析方法已相當(dāng)成熟且廣泛應(yīng)用于尾礦壩在內(nèi)的邊坡穩(wěn)定分析中。然而，該法在處理荷載條件和邊界條件復(fù)雜的邊坡時(shí)常遇到困難?；趶?qiáng)度折減的有限元法，能夠處理復(fù)雜荷載和邊界條件，算法先進(jìn)，可以更為準(zhǔn)確地分析尾礦壩的壩坡穩(wěn)定性，為尾礦庫安全監(jiān)測(cè)位移指標(biāo)的預(yù)警提供依據(jù)。 4.注重與日常巡檢工作結(jié)合 尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施，可以使管理者在主控制室內(nèi)能夠及時(shí)把

27、握尾礦庫的最新動(dòng)態(tài)和監(jiān)測(cè)指標(biāo)信息，但是，尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能完全代替尾礦庫日常巡檢工作，應(yīng)與日常巡檢結(jié)合，通過監(jiān)測(cè)指標(biāo)和日常巡檢結(jié)合的比對(duì)，能夠更為科學(xué)的掌握尾礦庫的安全狀況和運(yùn)行特點(diǎn)。 四、產(chǎn)品映射 1.孔壓傳感器的技術(shù)要求 1）準(zhǔn)確度高，靈敏度高，穩(wěn)定性好，體積小，重量輕，直接頻率輸出，激勵(lì)電路封裝在水密殼體內(nèi)。 132）測(cè)量范圍：0.1、0. 2、0.3、0. 6、1.0、3.0、6.0、10.0、mpa（對(duì)應(yīng)于10-1000m水深）。 3）準(zhǔn)確度。0.5%fs。 4）可直接用于江河、湖泊、海水的深度和液體壓力的測(cè)量，也可用作剖面系統(tǒng)的深度傳感器。 2.gps設(shè)備的技術(shù)要求 1）gps

28、接收機(jī)及其配套設(shè)備，要求包括從數(shù)據(jù)采集、集中傳輸、解算處理、顯示和記錄及避雷和防盜等安全保護(hù)設(shè)施的全部設(shè)備。 2）精度要求，水平：3mm+0.5ppm，垂直：5mm+0.5ppm；上述精度指標(biāo)要求有國(guó)家光電檢測(cè)中心等權(quán)威機(jī)構(gòu)的檢測(cè)結(jié)果，并具有權(quán)威機(jī)構(gòu)頒發(fā)的證書。 3）解算軟件上有各個(gè)gps接收機(jī)的獨(dú)立監(jiān)控模塊，通過解算軟件，可以在計(jì)算機(jī)中實(shí)時(shí)顯示具有上述精度的各個(gè)gps接收機(jī)的坐標(biāo)和位移量，并能夠?qū)崟r(shí)記錄在文本文件中。 4）gps接收機(jī)天線為軛流圈天線。5）具有避雷設(shè)施及其它安全保護(hù)措施。 五、標(biāo)準(zhǔn)支持 在尾礦庫安全領(lǐng)域，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)主要參照尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程（aq2021-2021）。該標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)

29、尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的規(guī)定包括以下內(nèi)容： 1.4級(jí)以上尾礦壩應(yīng)設(shè)置壩體位移和壩體浸潤(rùn)線觀測(cè)設(shè)施。必要時(shí)還宜設(shè)置孔隙水壓力、滲透水量及其渾濁度的觀測(cè)設(shè)施。 2.做好日常巡檢和定期觀測(cè)，并進(jìn)行及時(shí)、全面的記錄。發(fā)現(xiàn)安全隱患時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理并向企業(yè)主管領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告。 3.尾礦庫運(yùn)行期間應(yīng)加強(qiáng)浸潤(rùn)線觀測(cè)，注意壩體浸潤(rùn)線埋深及其出逸點(diǎn)的變化情況和分布狀態(tài)，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求控制。 4.尾礦庫灘頂高程的檢測(cè)，應(yīng)沿壩（攤）頂方向布置測(cè)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)測(cè)，其測(cè)量誤差應(yīng)小于20mm。當(dāng)灘頂一端高一端低時(shí)，應(yīng)在低標(biāo)高段選較低處檢測(cè)13個(gè)點(diǎn)；當(dāng)灘頂高低相同時(shí)，應(yīng)選較低處不少于3個(gè)點(diǎn)；其他情況，每100m壩長(zhǎng)選 14較低處檢測(cè)12點(diǎn)，但

30、總數(shù)不少于3個(gè)點(diǎn)。 5.根據(jù)尾礦庫防洪能力和尾礦壩壩體穩(wěn)定性確定，分為危庫、險(xiǎn)庫、病庫、正常庫四個(gè)等級(jí)。除正常庫外，前三類從文字上看，只是程度有所不同。尾礦庫安全度定義緊緊依靠尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中設(shè)定的監(jiān)測(cè)指標(biāo)來評(píng)判。 例如，危庫是指安全沒有保障，隨時(shí)可能發(fā)生垮壩事故的尾礦庫，危庫必須停止生產(chǎn)并采取應(yīng)急措施，危庫定義見圖8。 圖8尾礦庫安全度中危庫的定義尾礦庫安全度中同時(shí)滿足圖9四個(gè)工況的尾礦庫為正常庫。 圖9尾礦庫安全度中正常庫的定義 綜上所述，尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠緊扣我國(guó)現(xiàn)行尾礦庫安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有較大的實(shí)用意義和價(jià)值。 六、標(biāo)準(zhǔn)化程度 尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的浸潤(rùn)線、庫水位、灘面標(biāo)高、壩體位移、視頻圖像，均能夠?yàn)槲驳V庫日常安全管