尾矿库安全监测系统考察总结报告

尾矿库安全监测系统考察总结报告

摘要

通过此次山西各地尾矿库的实地考察我们了解了现实中尾矿库的具体内容，其中安全监测（又称在线监测）设备在尾矿库当中的应用是考察的重点，此次考察我们一共考察了9个尾矿库，其中尖山尾矿库是山西省第一个引进成套安全监测设备的矿业单位，同时据我们了解它也是山西省目前在安全监测方面最具权威的单位，在坝体浸润线、坝体水平（沉降）位移、滩顶高程以及库水位等方面的监测已经相当纯熟，因此以尖山尾矿库安全监测系统为例来简述尾矿库安全监测系统的具体内容。

正文

一、尖山尾矿库概况

尖山铁矿是国家大型黑色冶金矿山企业,是太钢集团重要的铁精粉原料生产基地,年产铁精粉320多万t。其城东沟尾矿库距选矿厂5 km,筑坝方式为上游式,采用水力旋流器筑坝工艺同分散放矿相结合的方法堆筑子坝平台。初期坝设在沟口,初期坝地面标高1 276 m,初期坝坝顶标高1 305 m,坝高29 m。尾矿库按原设计选矿厂年处理原矿400万t,尾矿产率60%,尾矿最终堆积标高1 400 m,最大坝高124 m,总库容9 427万m3。按原处理量尾矿库可使用51 年。目前尾矿堆积标高1 354 m,尾矿坝坝高已达78.0 m,从1 354 m到最终堆积标高1 400 m尚有库容6 427万m3,按年处理原矿1 100万t,最终堆积标高提高到1 410 m,尚可使用15 年，属于三等尾矿库。整体布局见下图。

图1.1 尾矿库远景

图1.2 尾矿库远景2

图1.3 尾矿库主坝

图1.4 尾矿库主坝2

图1.5 施工建设中的后期坝

图1.6 尾矿库干滩

图1.7 尾矿库干滩2

二、尾矿库安全监测概况

尖山铁矿是山西省首家投用尾矿库在线监测系统矿山企业，系统于2009年7月30号全部建设完成并投入使用，由北京矿咨信矿业技术研究有限公司设计和承建，主要监测：坝体浸润线埋深、坝体水平（沉降）位移、滩顶高程、干滩特征点高程、库区水位、降雨量，通过对比分析，得出警告、预警和报警信息，实现尾矿库的安全稳定运行。

下面按照各个测量量的相关方面进行阐述：

1、坝体浸润线埋深————渗压管深埋测量

尖山尾矿库浸润线监测是：浸润线观测点按平行坝轴线间距120 m，垂直坝轴线间距100 m布置，总共有39个浸润线观测点。现状条件下，浸润线观测点：1320 m子坝3个，1340 m子坝7个。并采用进口渗压计检测，浸润线埋深控制：最小埋深6m(埋深普遍在15．5—30米)。浸润线检测：浸润线水位测餐的精度不大于15 mm。

据了解渗压管本身很长，它的前端两米不透水，以此为线以上部分为透水层，通过人工钻孔让坝体内的地下水流过，流过时水面的高度平面便形成了所谓坝体一侧的浸润线，通过实时监测浸润线的位置（高度）数据从而有效保证尾矿库安全。值得一提的是，尖山尾矿库对不同时期的后期坝浸润线测量有所区别，前期主要采取图2.1的坚固模型，而随着后期堆积的不断拔高，浸润线测量则采取了联合水位监测仪的方法，如图2.2所示。

图2.1 前几期尾矿库浸润线监测点

图2.2 后几期尾矿库浸润线监测点

2、库水位以及干滩长度监测————溢洪塔底端带有浮子式水位计

前面提过尖山尾矿库分为主坝和子坝，排洪系统使用塔洞方案，溢洪塔为框架式结构，有4个溢洪塔。l#，2#,3#溢洪洞已经封堵埋没，现在只启用4#溢洪塔。其中库水位的监测主要在4个溢洪塔那边，在溢洪塔底端带有浮子式水位计以及监控设备，如图3.2所示据了解溢洪塔测量干滩长度主要是根据干滩长度可以通过沉积滩顶与库水位高差、尾矿库的实际运行坡度计算获得，通过设置安全长度对坝体安全进行预警。

库水位检测采用防感应雷击能力较强的遥测水位计。该水位计是一种浮子传感器型水位

计。

图3.1 4号溢洪塔铭牌

图3.2 溢洪塔底端（带有浮子式水位计）

图3.3 溢洪塔远景

3、坝体水平（沉降）位移————GPS定位监测

尖山尾矿库可以说走在了全省坝体位移监测的最前列，率先安装了全套GPS位移监测系统，由于GPS具有精度高、操作性强和易于管理等优点，通过尾矿库监测管理系统可以轻松的做到实时监测坝体位移将数据反馈到管理者界面上。

尾矿库没置了位移观测设施，位移观测点按平行坝轴线问距120 m、垂直坝轴线间距100 m布置，初期坝和尾矿坝共布置39个位移标点。目前子坝1356 1111标高以下，坝体表面位移标点：初期坝2个，1320 m子坝3个，1340 m子坝7个；坝体表面形变检测采用GPS 位移检测的方式。

尖山尾矿库坝体形变监测系统，其包括：监测站，包括监测站ＧＰＳ天线和监测站ＧＰＳ接收机以及监测站通讯模块；基准站，包括基准站ＧＰＳ天线和基准站ＧＰＳ接收机以及基准站通讯模块；以及数据控制模块，连接于监测站和基准站，用于处理来自于监测站和基准站的数据，并对监测站和基准站进行控制。

如图4.1所示，GPS监测点上面安有4个接收天线，用于接收GPS信号从而得到坝体位移信息。不过美中不足的是购买成套的GPS位移监测系统成本过高，对于项目的研究不

是很合适，但是在坝体位移监测方面也为我们提供了一个很好的借鉴。

图4.1 GPS监测点

图4.2 GPS监测点远景

4、滩顶高程测量————干滩设置标杆测量

尖山尾矿库干滩自动化监测系统，是在尾矿库干滩上设置多个剖面，每个剖面设两个监测点，在上述监测点处设置干滩高程监测仪，测量该监测点处的高滩高程数据，通过无线传输方式传送至数据采集设备；上述数据采集设备所汇集的高滩高程数据，传送至控制中心计算机中，计算机内的专用软件根据每一个剖面的滩顶和滩内两处高程数据，结合库区水位数据，解算库区的安全高差和调洪高差是否处于尾矿安全生产规范所要求的安全标准内，并根据解算结果自动发出相关预警信息。本实用新型实现了尾矿库干滩数据在各种恶劣条件下的自动化采集，真正实现了尾矿库干滩数据、安全高差、调洪高差在各种条件下的实时监测，