淺談尾礦庫安全在線檢測(cè)技術(shù)

胡學(xué)敏+曹湘林

摘要：尾礦庫安全是關(guān)系到環(huán)境安全和人民生命財(cái)產(chǎn)安全的重要方面。文中介紹了尾礦庫在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的主要內(nèi)容，并介紹了目前主要的在線安全技術(shù)：位移監(jiān)測(cè)、干灘長(zhǎng)度監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)、壩體變形監(jiān)測(cè)、降雨量監(jiān)測(cè)以及視頻監(jiān)控技術(shù)。根據(jù)目前在線監(jiān)測(cè)存在的問題，提出了在線監(jiān)測(cè)發(fā)展的方向。

關(guān)鍵詞：尾礦庫；在線監(jiān)測(cè)技術(shù)；發(fā)展方向

引言：尾礦庫是用于堆放甄選出金屬或者非金屬礦石后的尾礦，一些工業(yè)廢渣的堆放點(diǎn)也可以稱之為尾礦庫，一般形式是筑壩攔截谷口，也有的是圈地建設(shè)。尾礦庫一般地勢(shì)較高，結(jié)構(gòu)較為松散，遇到不利地質(zhì)條件或者極端天氣，很容易發(fā)生潰壩、泥石流等危險(xiǎn)，危害環(huán)境、給周邊居民帶來生命財(cái)產(chǎn)危害。尾礦庫根據(jù)防洪能力和壩體穩(wěn)定性分為四級(jí)：正常庫、病庫、險(xiǎn)庫和危庫。截至2008年底，國(guó)家安監(jiān)局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)尾礦庫總數(shù)12655座，而實(shí)際的數(shù)據(jù)并不止這些。近年來，尾礦庫安全事故頻發(fā)，比如山西襄汾“9.8”硐尾礦庫潰壩事故，造成死亡人數(shù)277人，直接經(jīng)濟(jì)損失9619.2萬元的影響。建立尾礦庫在線安全系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化采樣分析，并能夠?qū)崿F(xiàn)多源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處理和集成，可以仿真推演礦山安全，解決礦石安全管理問題。因此，尾礦庫龐大的數(shù)量、頻發(fā)的安全事故以及一旦發(fā)生潰壩將會(huì)造成的嚴(yán)重后果都為尾礦庫在線安全技術(shù)的發(fā)展提出要求。

1.尾礦庫在線安全監(jiān)測(cè)內(nèi)容

1.1邊坡穩(wěn)定性。做為尾礦庫事故發(fā)生重要原因之一的邊坡穩(wěn)定性，一般可以通過對(duì)壩體的以下參數(shù)：位移、孔隙水壓、浸潤(rùn)線高度和滲流衡量。

1.2漫頂。漫頂也是導(dǎo)致尾礦庫事故發(fā)生的重要原因之一，可以通過對(duì)尾礦庫的水位和干灘長(zhǎng)度以及降雨量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析判斷。

1.3其它監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。除了上面列出的需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的指標(biāo)之外，孔隙水壓力、渾濁度和滲透水量也是具體情況下需要進(jìn)行監(jiān)測(cè)的指標(biāo)。

2.尾礦庫在線安全監(jiān)測(cè)技術(shù)

尾礦庫的在線安全技術(shù)主要包括：位移監(jiān)測(cè)、干灘長(zhǎng)度監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)、壩體變形監(jiān)測(cè)、降雨量監(jiān)測(cè)以及視頻監(jiān)控。以下分別進(jìn)行介紹。

2.1位移監(jiān)測(cè)。壩體位移監(jiān)測(cè)的分類為：水平、垂直和三維位移監(jiān)測(cè)，是根據(jù)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量功能進(jìn)行分類的，也可根據(jù)測(cè)點(diǎn)位置分為表面位移監(jiān)測(cè)和內(nèi)部位移監(jiān)測(cè)。表面位移監(jiān)測(cè)一般采用以下兩種方法：第一種方法是借助GPS或者智能全站儀，可以實(shí)現(xiàn)三維位移數(shù)據(jù)測(cè)量，方法是以基點(diǎn)高程和位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，對(duì)壩體表面標(biāo)點(diǎn)、位置的變化進(jìn)行監(jiān)測(cè)；第二種方法僅能測(cè)量測(cè)點(diǎn)水平位移或者垂直位移，而無法實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量，這種方法是通過將儀器埋設(shè)或者安裝在壩體內(nèi)部或者表面。

位移監(jiān)測(cè)方面還有其它—些技術(shù)，比如：測(cè)斜儀技術(shù)、激光準(zhǔn)直技術(shù)、連通管法監(jiān)測(cè)技術(shù)正倒垂線技術(shù)、引張線技術(shù)振弦式沉降儀技術(shù)等。上述提到的技術(shù)中有的能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)測(cè)定表面位置和壩體內(nèi)部位移。這些技術(shù)在安裝方法、安裝成本、性能和維護(hù)保養(yǎng)方面情況不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)，可以根據(jù)具體的尾礦庫要求進(jìn)行選擇。

2.2干灘長(zhǎng)度監(jiān)測(cè)。通過對(duì)灘頂標(biāo)高和干灘長(zhǎng)度（最高設(shè)計(jì)洪水位情況下的安全超高）進(jìn)行測(cè)定，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)尾礦庫防洪能力定量評(píng)價(jià)。但是目前來說，由于存在水邊界線并不十分明顯，而且水邊界線處又無法進(jìn)入，所以若想實(shí)現(xiàn)對(duì)灘頂標(biāo)高和干灘長(zhǎng)度的監(jiān)測(cè)并不容易。所以，一般而言，通過對(duì)斷面上的幾個(gè)干灘高程點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并根據(jù)測(cè)點(diǎn)間的距離就可以計(jì)算出干灘坡度；再利用壩頂標(biāo)高、庫水位、相關(guān)測(cè)點(diǎn)間距、壩體坡度和壩頂寬度等數(shù)據(jù)，計(jì)算出灘頂標(biāo)高，進(jìn)而計(jì)算出干灘長(zhǎng)度也稱為安全高度。目前，激光液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)和超聲波液位計(jì)是用于測(cè)定干灘標(biāo)高的主要儀器，一般而言，上述液位計(jì)的穩(wěn)定性和精度能夠滿足使用要求。

2.3水位監(jiān)測(cè)。尾礦漿沉淀水在尾礦庫內(nèi)大量存在，通過水位監(jiān)測(cè)，確定尾礦漿沉淀水的高度，能夠判斷尾礦庫的防洪能力能夠滿足安全要求。一般而言，可用于尾礦庫水位監(jiān)測(cè)的設(shè)備有：激光液位計(jì)、雷達(dá)液位計(jì)和超聲波液位計(jì)。

2.4壩體變形監(jiān)測(cè)。壩體變形監(jiān)測(cè)是能夠表征壩體是否穩(wěn)定的重要數(shù)據(jù)，因此壩體變形監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)必須非常準(zhǔn)確。一般通過比對(duì)基點(diǎn)與壩面相對(duì)位置，確定監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移。通過可用于監(jiān)測(cè)壩體變形的技術(shù)有：全自動(dòng)全站儀、GPS、測(cè)斜儀等。

2.5降雨量監(jiān)測(cè)。降雨量監(jiān)測(cè)有助于判斷尾礦庫洪水安全情況，常用于監(jiān)測(cè)降雨量的設(shè)備有：翻斗式雨量計(jì)。

2.6視頻監(jiān)控。一般情況下需要安裝視頻監(jiān)控的地點(diǎn)有：堆積壩、初期壩、庫水位、干灘、排洪構(gòu)筑物進(jìn)水口、排洪構(gòu)筑物出水口、放礦設(shè)施和攔洪壩等。用于監(jiān)控的攝像機(jī)像素要在200萬以上，并且在系統(tǒng)斷電時(shí)，攝像機(jī)的夜視距離和攝像效果能夠滿足監(jiān)測(cè)的要求。

3.尾礦庫在線安全計(jì)算發(fā)展方向

3.1提高普及率。在我國(guó)，根據(jù)尾礦庫的庫容量和壩高可以將尾礦庫分為五類，三等及三等以上的尾礦庫中安裝在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的占絕大多數(shù)。但是，目前的情況是，很大一部分的尾礦庫都是小型的尾礦庫，而根據(jù)國(guó)家安監(jiān)局的數(shù)據(jù)顯示，2008年年底為止，申報(bào)登記的1.2萬余尾礦庫中，處于三等以上的約800余座，所以在線安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的按照率較低，下一步的發(fā)展就是普及尾礦庫在線安全系統(tǒng)。

3.2技術(shù)及管理人員需要增加。盡管在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)越性顯而易見，但是在線監(jiān)測(cè)完全取代日常工作并不可行，還需要管理人員對(duì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和完善。我國(guó)從事尾礦庫安全和管理的人員，目前來說還是比較少的，人們對(duì)于在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)也不足，因此加強(qiáng)對(duì)尾礦庫在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的管理和技術(shù)人員的培訓(xùn)也是發(fā)展方向。

3.3儀器設(shè)備需要改進(jìn)。我國(guó)有自行生產(chǎn)的在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)備和儀器，但是與進(jìn)口設(shè)備相比，國(guó)產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和精度不夠，而且國(guó)產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的成本相對(duì)較高。因此，對(duì)國(guó)產(chǎn)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的改進(jìn)和增強(qiáng)，也是在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)發(fā)展的方向。

結(jié)語：尾礦庫的安全問題關(guān)系到了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，也關(guān)系到了環(huán)境安全。尾礦庫在線安全技術(shù)的使用有助于國(guó)家安監(jiān)部門掌握尾礦庫的安全狀態(tài)，也便于企業(yè)快速掌握安全監(jiān)督技術(shù)，對(duì)尾礦庫的運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。因此，采取在線監(jiān)測(cè)技術(shù)，加強(qiáng)安全監(jiān)測(cè)，有利于企業(yè)健康發(fā)展，同時(shí)也有利于廣大人民生命財(cái)產(chǎn)安全的保障。endprint