尾礦庫(kù)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決預(yù)案

29/29尾礦庫(kù)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)解決方案TOC\o"1-3"\h\u一.需求分析： 2二、方案設(shè)計(jì) 5（一）監(jiān)測(cè)指標(biāo)選擇 5（二）監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 71．浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè) 72．庫(kù)水位監(jiān)測(cè) 74．壩體位移監(jiān)測(cè) 85、視頻監(jiān)測(cè) 8（三）某尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 8三、運(yùn)營(yíng)/治理 10（一）設(shè)備安裝 10（二）運(yùn)營(yíng)治理 11四、產(chǎn)品映射 14五、標(biāo)準(zhǔn)支持 15六、標(biāo)準(zhǔn)化程度 17七、效果分析 17一.需求分析：安全生產(chǎn)事關(guān)寬敞人民群眾的全然利益，事關(guān)改革進(jìn)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)差不多方針和“安全進(jìn)展”的指導(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)時(shí)期生產(chǎn)力進(jìn)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阻礙，我國(guó)安全生產(chǎn)形勢(shì)依舊嚴(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，特不是近年來尾礦庫(kù)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(kù)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)峻污染，給當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)進(jìn)展和社會(huì)穩(wěn)定也帶來嚴(yán)峻的負(fù)面阻礙。通過50多年進(jìn)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92071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(kù)7610座，總庫(kù)容約5×109m3,堆存尾礦約5.5×109t。其中正常運(yùn)行的約有4800座，占63％，危庫(kù)、險(xiǎn)庫(kù)和危險(xiǎn)性較大的病庫(kù)約有2810座，占37％。我國(guó)作為進(jìn)展中國(guó)家，經(jīng)濟(jì)比較落后，從安全上看，尾礦庫(kù)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；二是上游法筑壩多。我國(guó)目前85％的尾礦庫(kù)采納上游法筑壩，較下游法和中線法筑壩的壩體穩(wěn)定性差；三是尾礦庫(kù)安全設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)較低。我國(guó)作為進(jìn)展中國(guó)家，尾礦庫(kù)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(kù)多。我國(guó)礦山規(guī)模小，四等庫(kù)及四等庫(kù)以下的小型尾礦庫(kù)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(kù)防震抗震是重要問題；六是失事后果嚴(yán)峻。我國(guó)人口眾多，尾礦庫(kù)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(kù)事故的危害，在世界93種事故、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)難，而比航空失事、火災(zāi)等其它60種災(zāi)難嚴(yán)峻，直接造成百人以上死亡的尾礦庫(kù)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(kù)潰壩，造成250人死亡。我國(guó)尾礦庫(kù)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(kù)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(kù)潰壩，造成30死亡；2000年10月18日，廣西南丹宏圖選廠尾礦庫(kù)垮塌，造成28人死亡、56人受傷。近年來，尾礦庫(kù)垮壩造成人員傷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2005年以來，全國(guó)發(fā)生尾礦庫(kù)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)峻損失。其中：2006年4月30日陜西鎮(zhèn)安尾礦庫(kù)潰壩，造成17人死亡、5人受傷。尾礦庫(kù)的安全監(jiān)測(cè)關(guān)于加強(qiáng)尾礦庫(kù)的安全監(jiān)管，把握尾礦庫(kù)的安全現(xiàn)狀，減少尾礦庫(kù)的事故發(fā)生等具有重要意義。當(dāng)前，我國(guó)尾礦庫(kù)安全運(yùn)行的要緊技術(shù)參數(shù)如壩體形變位移、庫(kù)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)條件等許多因素的阻礙，存在一定的系統(tǒng)誤差和人工誤差。同時(shí)，人工監(jiān)測(cè)還存在不能及時(shí)監(jiān)測(cè)尾礦庫(kù)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)，難以及時(shí)掌握尾礦庫(kù)各項(xiàng)安全技術(shù)指標(biāo)等缺點(diǎn)，這些都將阻礙尾礦庫(kù)的安全生產(chǎn)和安全治理水平。我國(guó)安全生產(chǎn)市場(chǎng)急需尾礦庫(kù)潰壩災(zāi)難的實(shí)時(shí)、連續(xù)監(jiān)測(cè)的技術(shù)和產(chǎn)品。尾礦庫(kù)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(kù)安全緊密相關(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(kù)的運(yùn)行狀況和安全現(xiàn)狀，能夠提高尾礦庫(kù)的安全性，保障庫(kù)區(qū)下游企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)及庫(kù)區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，幸免因尾礦庫(kù)事故而造成的環(huán)境污染，愛護(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)進(jìn)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)域開始研究和使用人工變形監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其中應(yīng)用經(jīng)緯儀、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)差不多應(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(kù)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)域的研究進(jìn)展趨勢(shì)。當(dāng)前尾礦庫(kù)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)關(guān)于提高尾礦庫(kù)治理水平和安全狀況的迫切需要。目前，我國(guó)尾礦庫(kù)的監(jiān)測(cè)技術(shù)還處于起步時(shí)期。尾礦庫(kù)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)差不多屬于空白，其監(jiān)測(cè)、預(yù)警技術(shù)的研究成果較少。特不指出的是，我國(guó)尾礦庫(kù)數(shù)量多、分布廣，因此尾礦庫(kù)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(kù)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(kù)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(kù)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(kù)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。這確實(shí)是尾礦壩滲流場(chǎng)異常復(fù)雜的緣故。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，關(guān)于浸潤(rùn)線位置的監(jiān)測(cè)是尾礦庫(kù)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(kù)內(nèi)存有大量尾礦漿沉淀水，庫(kù)水位監(jiān)測(cè)的目的是依照其水位的高低可推斷該庫(kù)防洪能力是否滿足安全要求。具體地講：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，關(guān)于庫(kù)水位位置的把握能夠直接防止尾礦庫(kù)在汛期幸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(kù)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(kù)水位的連續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)也是尾礦庫(kù)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(kù)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Ha，當(dāng)Ht=Ha–Hs≥[Ht]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。尾礦庫(kù)發(fā)生潰壩災(zāi)難，壩體位移是災(zāi)難演化過程的直觀反應(yīng)指標(biāo)，因此關(guān)于壩體下游坡變形的掌握，能夠及時(shí)發(fā)覺尾礦壩變形率和進(jìn)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，從而幸免災(zāi)難的發(fā)生或者減少災(zāi)難發(fā)生造成的危害。圖3給出了尾礦庫(kù)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(kù)的防洪能力時(shí)，需要測(cè)定灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下同意達(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專門不明顯，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，在尾礦庫(kù)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)最高洪水位下同意達(dá)到的干灘標(biāo)高，是尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)需要測(cè)定的指標(biāo)。此外，在尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，為了實(shí)時(shí)掌握尾礦庫(kù)庫(kù)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(kù)運(yùn)行狀況的需要。綜上所述，金屬非金屬礦山尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：浸潤(rùn)線；庫(kù)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(kù)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(kù)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)至少設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并應(yīng)依照設(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)依照《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》（AQ2006－2005）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)行兩種工況分不給出。設(shè)計(jì)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(kù)水位監(jiān)測(cè)一般在庫(kù)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(kù)水位。既準(zhǔn)確，又適時(shí)。需要指出的是，庫(kù)內(nèi)排水構(gòu)筑物一般位于尾礦庫(kù)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(kù)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)最高洪水位下同意達(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)牢固的不能移動(dòng)的標(biāo)高監(jiān)測(cè)設(shè)備。采納移動(dòng)GPS，定期監(jiān)測(cè)尾礦壩灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下同意達(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。關(guān)于較大的尾礦壩，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)手段要緊有人工用經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)和GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩種。依照壩的長(zhǎng)短至少選擇2～3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)剖面上依照壩的高矮，在壩坡表面從上到下均勻設(shè)置4～6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5～10m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(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，為了實(shí)時(shí)掌握尾礦庫(kù)庫(kù)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(kù)運(yùn)行狀況的需要。（三）某尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案某尾礦庫(kù)初期壩壩頂標(biāo)高為163.5m（東壩壩高為20m，西壩壩高為24.2m）。后期壩壩頂標(biāo)高為220m。后期壩采納上游式尾礦筑壩。最終總庫(kù)容為1350萬m3。2008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(kù)容不到1000萬m3，暫屬四等尾礦庫(kù)。當(dāng)沉積灘頂標(biāo)高達(dá)到199.3m時(shí)，就升為三等尾礦庫(kù)。該尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案為：1、庫(kù)水位監(jiān)測(cè)1）監(jiān)測(cè)部位：尾礦庫(kù)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3～5m處）、Q2（位于鉆孔ZK01以東3～5m處）、Q3（位于鉆孔ZK23以東3～5m處）、Q4（位于鉆孔ZK31以東3～5m處）。在Q1、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)傳感器的埋深分不為6m和10m（自孔口地面算起）；第三期子壩頂兩個(gè)傳感器的埋深分不為8m和13m；第五期子壩頂兩個(gè)傳感器的埋深分不為8m和15m。在Q2、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)傳感器的埋深分不為13m；第五期子壩頂兩個(gè)傳感器的埋深分不為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)的位置分不設(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：ZK53、ZK15、ZK24、ZK32以東3～5m，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)拍攝并快速傳輸至操縱室的顯示屏幕上，能夠直觀地顯現(xiàn)尾礦庫(kù)生產(chǎn)放礦及筑壩運(yùn)行等情況。圖4某尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖圖5某尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝圖三、運(yùn)營(yíng)/治理（一）設(shè)備安裝在尾礦庫(kù)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(kù)一般處在高山峽谷等人員稀少的場(chǎng)地，且尾礦庫(kù)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)，幸免因?yàn)樵O(shè)備主機(jī)被盜，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。2．購(gòu)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(kù)的運(yùn)行期為尾礦壩不斷升高、儲(chǔ)存尾砂庫(kù)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)行期的進(jìn)展不斷變化。此外，關(guān)于上游式尾礦壩來講，其壩軸線還要不斷向庫(kù)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(kù)整個(gè)運(yùn)行期安全監(jiān)測(cè)和安全治理的需要，應(yīng)針對(duì)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阻礙，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)，或者講當(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)依照設(shè)計(jì)資料綜合考慮。（二）運(yùn)營(yíng)治理基于金屬非金屬礦山尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在尾礦庫(kù)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(kù)安全與否的預(yù)警技術(shù)和響應(yīng)方法。本系統(tǒng)認(rèn)為，應(yīng)結(jié)合尾礦庫(kù)定量安全評(píng)價(jià)方法，通過對(duì)尾礦庫(kù)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，能夠建立尾礦庫(kù)運(yùn)營(yíng)治理的預(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)資料同意的最高浸潤(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：滲流分析的差不多方程為：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)刻。關(guān)于等不不高的尾礦庫(kù)，還能夠依據(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)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)警是幸免汛期發(fā)生尾礦庫(kù)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(kù)水位下，設(shè)計(jì)最高洪水位下尾礦庫(kù)需要的調(diào)洪水深，即能夠掌握當(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，能夠近似得到發(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)及變形率的定性推斷，能夠準(zhǔn)確把握尾礦庫(kù)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，幸免因壩坡失穩(wěn)發(fā)生潰壩的嚴(yán)峻危害。其中，強(qiáng)度折減法計(jì)算壩體位移量的計(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)壩坡差不多處于彈性狀態(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。如關(guān)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(kù)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)接著增加，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)，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。現(xiàn)在認(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)；滑裂面的位置可依照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，也可依照破壞區(qū)域的范圍來推斷?；趧傮w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)，能夠更為準(zhǔn)確地分析尾礦壩的壩坡穩(wěn)定性，為尾礦庫(kù)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(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施，能夠使治理者在主操縱室內(nèi)能夠及時(shí)把握尾礦庫(kù)的最新動(dòng)態(tài)和監(jiān)測(cè)指標(biāo)信息，然而，尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能完全代替尾礦庫(kù)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(kù)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)。2）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愛護(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，能夠在計(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)施及其它安全愛護(hù)措施。五、標(biāo)準(zhǔn)支持在尾礦庫(kù)安全領(lǐng)域，技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要緊參照《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》（AQ2006-2005）。該標(biāo)準(zhǔn)有關(guān)尾礦庫(kù)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)覺安全隱患時(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(kù)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)要求操縱。4．尾礦庫(kù)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)1～3個(gè)點(diǎn)；當(dāng)灘頂高低相同時(shí)，應(yīng)選較低處許多于3個(gè)點(diǎn)；其他情況，每100m壩長(zhǎng)選較低處檢測(cè)1～2點(diǎn)，但總數(shù)許多于3個(gè)點(diǎn)。5．依照尾礦庫(kù)防洪能力和尾礦壩壩體穩(wěn)定性確定，分為危庫(kù)、險(xiǎn)庫(kù)、病庫(kù)、正常庫(kù)四個(gè)等級(jí)。除正常庫(kù)外，前三類從文字上看，只是程度有所不同。尾礦庫(kù)安全度定義緊緊依靠尾礦庫(kù)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(kù)是指安全沒有保障，隨時(shí)可能發(fā)生垮壩事故的尾礦庫(kù)，危庫(kù)必須停止生產(chǎn)并采取應(yīng)急措施，危庫(kù)定義見圖8。圖8尾礦庫(kù)安全度中危庫(kù)的定義尾礦庫(kù)安全度中同時(shí)滿足圖9四個(gè)工況的尾礦庫(kù)為正常庫(kù)。圖9尾礦庫(kù)安全度中正常庫(kù)的定義綜上所述，尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠緊扣我國(guó)現(xiàn)行尾礦庫(kù)安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，具有較大的有用意義和價(jià)值。六、標(biāo)準(zhǔn)化程度尾礦庫(kù)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的浸潤(rùn)線、庫(kù)水位、灘面標(biāo)高、壩體位移、視頻圖像，均能夠?yàn)槲驳V庫(kù)日常安全治理及尾礦庫(kù)安全運(yùn)行服務(wù)。我國(guó)尾礦庫(kù)中85%以上為上游式尾礦壩筑壩，該系統(tǒng)關(guān)于上游式筑壩的尾礦庫(kù)具有良好的應(yīng)用前景，今后監(jiān)測(cè)系統(tǒng)若能與不同等不尾礦庫(kù)相結(jié)合，上升到安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能夠全面提