浅谈尾矿库安全在线检测技术

胡学敏+曹湘林

摘要：尾矿库安全是关系到环境安全和人民生命财产安全的重要方面。文中介绍了尾矿库在线安全监测系统的主要内容，并介绍了目前主要的在线安全技术：位移监测、干滩长度监测、水位监测、坝体变形监测、降雨量监测以及视频监控技术。根据目前在线监测存在的问题，提出了在线监测发展的方向。

关键词：尾矿库；在线监测技术；发展方向

引言：尾矿库是用于堆放甄选出金属或者非金属矿石后的尾矿，一些工业废渣的堆放点也可以称之为尾矿库，一般形式是筑坝拦截谷口，也有的是圈地建设。尾矿库一般地势较高，结构较为松散，遇到不利地质条件或者极端天气，很容易发生溃坝、泥石流等危险，危害环境、给周边居民带来生命财产危害。尾矿库根据防洪能力和坝体稳定性分为四级：正常库、病库、险库和危库。截至2008年底，国家安监局统计数据显示，我国尾矿库总数12655座，而实际的数据并不止这些。近年来，尾矿库安全事故频发，比如山西襄汾“9.8”硐尾矿库溃坝事故，造成死亡人数277人，直接经济损失9619.2万元的影响。建立尾矿库在线安全系统，能够实现自动化采样分析，并能够实现多源监测数据处理和集成，可以仿真推演矿山安全，解决矿石安全管理问题。因此，尾矿库庞大的数量、频发的安全事故以及一旦发生溃坝将会造成的严重后果都为尾矿库在线安全技术的发展提出要求。

1.尾矿库在线安全监测内容

1.1边坡稳定性。做为尾矿库事故发生重要原因之一的边坡稳定性，一般可以通过对坝体的以下参数：位移、孔隙水压、浸润线高度和渗流衡量。

1.2漫顶。漫顶也是导致尾矿库事故发生的重要原因之一，可以通过对尾矿库的水位和干滩长度以及降雨量的监测数据进行分析判断。

1.3其它监测项目。除了上面列出的需要重点监测的指标之外，孔隙水压力、浑浊度和渗透水量也是具体情况下需要进行监测的指标。

2.尾矿库在线安全监测技术

尾矿库的在线安全技术主要包括：位移监测、干滩长度监测、水位监测、坝体变形监测、降雨量监测以及视频监控。以下分别进行介绍。

2.1位移监测。坝体位移监测的分类为：水平、垂直和三维位移监测，是根据测点的测量功能进行分类的，也可根据测点位置分为表面位移监测和内部位移监测。表面位移监测一般采用以下两种方法：第一种方法是借助GPS或者智能全站仪，可以实现三维位移数据测量，方法是以基点高程和位置为基准点，对坝体表面标点、位置的变化进行监测；第二种方法仅能测量测点水平位移或者垂直位移，而无法实现同时测量，这种方法是通过将仪器埋设或者安装在坝体内部或者表面。

位移监测方面还有其它—些技术，比如：测斜仪技术、激光准直技术、连通管法监测技术正倒垂线技术、引张线技术振弦式沉降仪技术等。上述提到的技术中有的能够同时实现测定表面位置和坝体内部位移。这些技术在安装方法、安装成本、性能和维护保养方面情况不同，各有优缺点，可以根据具体的尾矿库要求进行选择。

2.2干滩长度监测。通过对滩顶标高和干滩长度（最高设计洪水位情况下的安全超高）进行测定，能够实现对尾矿库防洪能力定量评价。但是目前来说，由于存在水边界线并不十分明显，而且水边界线处又无法进入，所以若想实现对滩顶标高和干滩长度的监测并不容易。所以，一般而言，通过对断面上的几个干滩高程点进行监测，并根据测点间的距离就可以计算出干滩坡度；再利用坝顶标高、库水位、相关测点间距、坝体坡度和坝顶宽度等数据，计算出滩顶标高，进而计算出干滩长度也称为安全高度。目前，激光液位计、雷达液位计和超声波液位计是用于测定干滩标高的主要仪器，一般而言，上述液位计的稳定性和精度能够满足使用要求。

2.3水位监测。尾矿浆沉淀水在尾矿库内大量存在，通过水位监测，确定尾矿浆沉淀水的高度，能够判断尾矿库的防洪能力能够满足安全要求。一般而言，可用于尾矿库水位监测的设备有：激光液位计、雷达液位计和超声波液位计。

2.4坝体变形监测。坝体变形监测是能够表征坝体是否稳定的重要数据，因此坝体变形监测的数据必须非常准确。一般通过比对基点与坝面相对位置，确定监测点位移。通过可用于监测坝体变形的技术有：全自动全站仪、GPS、测斜仪等。

2.5降雨量监测。降雨量监测有助于判断尾矿库洪水安全情况，常用于监测降雨量的设备有：翻斗式雨量计。

2.6视频监控。一般情况下需要安装视频监控的地点有：堆积坝、初期坝、库水位、干滩、排洪构筑物进水口、排洪构筑物出水口、放礦设施和拦洪坝等。用于监控的摄像机像素要在200万以上，并且在系统断电时，摄像机的夜视距离和摄像效果能够满足监测的要求。

3.尾矿库在线安全计算发展方向

3.1提高普及率。在我国，根据尾矿库的库容量和坝高可以将尾矿库分为五类，三等及三等以上的尾矿库中安装在线安全监测系统的占绝大多数。但是，目前的情况是，很大一部分的尾矿库都是小型的尾矿库，而根据国家安监局的数据显示，2008年年底为止，申报登记的1.2万余尾矿库中，处于三等以上的约800余座，所以在线安全监测系统的按照率较低，下一步的发展就是普及尾矿库在线安全系统。

3.2技术及管理人员需要增加。尽管在线监测系统的优越性显而易见，但是在线监测完全取代日常工作并不可行，还需要管理人员对在线监测系统进行开发和完善。我国从事尾矿库安全和管理的人员，目前来说还是比较少的，人们对于在线监测系统的认识也不足，因此加强对尾矿库在线监测系统的管理和技术人员的培训也是发展方向。

3.3仪器设备需要改进。我国有自行生产的在线监测系统设备和仪器，但是与进口设备相比，国产在线监测系统的稳定性和精度不够，而且国产在线监测系统的成本相对较高。因此，对国产在线监测设备的改进和增强，也是在线监测系统发展的方向。

结语：尾矿库的安全问题关系到了人民的生命财产安全，也关系到了环境安全。尾矿库在线安全技术的使用有助于国家安监部门掌握尾矿库的安全状态，也便于企业快速掌握安全监督技术，对尾矿库的运行情况实时监测。因此，采取在线监测技术，加强安全监测，有利于企业健康发展，同时也有利于广大人民生命财产安全的保障。endprint