浅述尾矿库在线监测技术

浅述尾矿库在线监测技术
尾矿库在线监测系统是一个完整的数字信息平台，通过该系统可协助矿山企业相关管理部门适时、准确地掌握相关数据，及时组织和落实相关整改措施，对保证尾矿库的运行安全，提升尾矿库安全监管水平增加了一个科学的手段。

尾矿库在线监测系统是一个集分析计算、计算机技术、通信技术、网络技术、传感器技术等高新技术于一体的综合性系统工程，系统的技术设计及工程建造依据相关的国家标准和相关行业标准进行。

根据尾矿库现状情况，在线监测系统采用分布式监测网络，在尾矿库的不同位置，分别设置库区水位监测模块、坝体浸润线监测模块、实时监测尾矿库的水位、坝体浸润线位置、干滩长度等物理参数，并在值班室内设置一个监测主机，各监测模块通过无线数据传输方式与值班室主机之间的实现数据传输，并根据各监测模块所检测的数据对尾矿库的安全进行系统检测和分析。

系统主要模块包括：监测主机模块、库区水位监测模块、浸润线监测模块、坝体位移沉降监测模块。

系统中由水位监测模块实时测量水位的高程，通过数字化无线通讯将实时的水位数据传送给值班主机；浸润线监测模块实时测量尾矿库坝体各浸润线测点的地下水位，通过数字化无线通讯将各点的地下水位数据传送给值班主机。

监测主机将水位监测模块和浸润线监测模块传送来的数据在显示屏上显示，并计算出坝体的干滩长度。

同时对水位数据、浸润线数据、干滩长度数据进行分析和存储，判断各个测量数据是否超出安全标准，如超标，值班主机将输出报警信息，同时通过网络通知系统设定的联系人。

尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，水位相对比较稳定；同时，从尾矿坝坝顶排放尾矿时，矿浆向库内流淌的过程中，矿浆水不断向下渗透；此外，汛期大量降雨。

这些因素在尾矿坝体内形成一个庞大渗流场。

再者，尾矿沉积体属非均质体，排矿部位又需要经常调换；坝体又在不断增高；况且在尾矿库整个服务期间内，矿源及选矿流程有可能改变，尾矿性能自然也会变化。

这就是尾矿坝渗流场异常复杂的原因。

浸润线即渗流流网的自由水面线，是尾矿坝安全的生命线，浸润线的高度直接关系到坝体稳定及安全性状，因此，对于浸润线位置的监测是尾矿库安全监测的重要内容之一。

结合尾矿坝上现有观测设施（如排渗井、人工观测孔等），加上自动化监测设备，实现浸润线自动化监测。

浸润线监测管为镀锌穿线管，埋设在堆积坝尾砂里，安装时将预留4 m，等堆积坝堆积至预留管位置后，每次再加装4m；通讯线线缆将；预留12 m，等堆
积坝堆积至预留线缆位置后，每次再加装12 m，用防水接线盒接线。

浸润线监测管内设置浸润线传感器，同时在两侧山体上设置2个下位机监测基站，浸润线传感器通过电缆与两岸下位机监测基站连接来实现实时监测尾矿坝体内的浸润线走势等参数，将其参数通过下位机监测基站以无线通讯方式发送给值班监测主机。

无线通讯模块与值班监测主机通讯距离控制在2km的有效通信范围内，并采用风光互补充电系统充电，能在连续无风无光的条件下工作7天。

坝体高度监测仪器的布设与浸润线监测点相对应即可。

在坝体浸润线监测孔附近设置3个监测剖面，设置监测孔。

每孔设置一根位移监测管。

位移监测管为镀锌穿线管，埋设在堆积坝尾砂里，安装时将预留4 m，等堆积坝堆积至预留管位置后，每次再加装4 m；通讯线线缆将；预留12 m，等堆积坝堆积至预留线缆位置后，每次再加装12 m，用防水接线盒接线。

位移监测管内设置位移传感器，位移传感器通过电缆与两岸下位机监测基站连接来实现实时监测尾矿坝体内的位移变化情况等，并將其参数通过下位机监测基站以无线通讯方式发送给值班监测主机。

无线通讯模块与值班监测主机通讯距离控制在2km的有效通信范围内，并采用风光互补充电系统充电，能在连续无风无光的条件下工作7天。

采用毫米波雷达实时监测水位高程，其量程为0.5-30m，监测精度不大于1cm；根据水位高程和堆积滩坡比，自动计算出干滩长度。

毫米波雷达能有效反映库内水位的变化情况，实时监测库内水位高程的变化。

毫米波雷达系统模块采用风光互补充电系统，可在无风无光的条件下连续供电7天。

毫米波雷达系统监测的数据通过无线通讯模块实现与值班监测主机相连，其通讯距离控制控制在2km的有效通信范围内。

尾矿库汛期降雨量大，降雨量集中，容易对尾矿库的安全带来威胁，在雨季为了实时监测降雨量数据，值班室屋顶安装一套容栅式雨量计，其误差小于±2%，分辨率在0.01mm，比传统的翻斗式雨量计的精度高出10倍，能有效的测量汛期尾矿库库区的降雨情况。

坝顶右岸山体视角较好的位置，安装一个彩色变焦红外一体机，采用云台控制，无线微波传输图像数据，实时观察坝顶各个放矿管的放矿情况和下游堆积坡情况，以及尾矿坝附近山体稳定情况等；在排水井顶安装一个彩色变焦红外一体机，采用云台控制，无线微波传输图像数据，实时观察排水井的排水情况等；在涵管出口安装一个彩色变焦红外一体机，采用云台控制，无线微波传输图像数据，
实时观察涵管出口排洪情况。

各视频监测点采用视频硬盘录像机对视频信号进行存储和显示，系统四路视频采集存储硬盘500G，存储图像30天以上。

值班监测主机安装在尾矿库值班室内，将各项监测内容实时显示，数据分析，综合预警等。

供尾矿库值班人员通过其了解尾矿库的实时状况，通过GPRS网络和Internet网络与企业监控主机和中央控制网站服务器进行联系。

并安装有UPS 电源，能在断电的情况下，为系统连续供电8小时。

采用大容量硬盘录像机存储图像数据，历史图像数据能保存30天，并有图像报警功能。

参考文献：
《尾矿设施设计规范》GB50863-2013
《尾矿库安全技术规程》AQ2006-2005
《尾矿库安全监测技术规范》AQ2030-2010。