论尾矿库安全中在线监测系统的研究与应用

杨世卫杜年春

摘要：尾矿库是以筑坝拦截谷口或围地构成的、用以贮存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所。2008年，山西襄汾发生“9.8”尾矿库溃坝特别重大生产安全事故，吞噬了272个鲜活的生命，相关责任人受到严肃处理，尾矿库安全问题凸显。坝体稳定性与坝下安全距离内有居住区、建构物、集市区或学校等重大事故隐患已成为地方政府亟待解决的重大问题，越来越受到社会各界及媒体关注。研究尾矿库安全问题，为尾矿库安全管理及监管提供切合实际、行之有效的措施，研究新方法、新技术在尾矿库安全管理中的应用十分必要的，并且已是刻不容缓的当务之急。

关键词：尾矿库在线监测系统；安全工程；软件系统

引言

在线监测系统利用先进的通信技术以及传感器将尾矿库的监测情况通过视频和图像的方式传递到监测部门，实现尾矿库实时、安全的监测，并实现后期的统计、分析，更好地保证了尾矿库的安全运行，确保该地区人们的生命财产安全。

1尾矿库安全工程的研究意义

金属与非金属矿山是高危行业，事故发生起数和死亡人数在全国工业领域占极大比重。尾矿库作为金属与非金属矿山的重要组成部分，坝高超过30米或库容超过100万立方米的尾矿库按照国家有关规定也是重大危险源之一。作为人造泥石流危险源，一旦发生生产安全事故，必定给当地人民群众生命财产造成巨大损失，形成严重环境污染，给地方经济发展和社会稳定带来严重负面影响。近年来，随着国家经济水平不断发展和人民生活水平日益提高，安全、环保更是当前国民经济发展的重中之中，根据《国家安全监管总局关于进一步加强中小型金属非金属矿山（尾矿库）安全基础工作改善安全生产条件的指导意见》（安监总管一〔2009〕44号），《国务院安委会办公室关于贯彻落实<国务院关于进一步加强企业安全生产工作的通知>精神进一步加强非煤矿山安全生产工作的实施意见》（安委办〔2010〕17号），国家安全监管总局、国家发展改革委、工业和信息化部、财政部、国土资源部、环境保护部、国务院南水北调办共同研究制定了《深入开展尾矿库综合治理行动方案》（安监总管一〔2013〕58号）等一系列制度及管理办法，尾矿库安全已经成为当前政府、企业生产和国民生活中的主要工作之一。

2尾矿库在线监测预警系统的总体目标

（1）尾矿库在线监测系统对尾矿库重要监测数据进行实时采集、传输、计算、分析、预警，监测内容包括库水位、坝体浸润线、库区降雨量、坝体位移、干滩监控和大坝视频监控等，通过实时监测数据能够全面掌握尾矿库整体运行的实时安全情况。（2）尾矿库在线监测系统为业主提供监测数据的历史过程和当前尾矿库整体设备运行状态，通过大屏幕直观显示各个监测指标和三维模拟图，根据需要生成报表。（3）系统对于尾矿库库区内出现的紧急情况，能够及时、准确向管理人员发出预警信息，显示相关的应急预案。（4）系统外部接入互联网的情况下，能够实现远程登录、远程访问、远程管理和维护，方便国家安监部门将辖区内所有尾矿库的系统进行数据对接，实现尾矿库全面的数字化巡查和监管。

3尾矿库在线安全监测系统

3.1加强尾矿库在线监测系统的管理

赤泥尾矿库在线监测系统在安装过程中，一定注意传感器的使用。使用传感器对系统进行监控时，需要通过监测器和主机进行联网，这样就可以完成连续的监测工作，同时还能保证设备的安全运行。然而对于局部区域合理、有效地监测，要在供电状态下完成，这就要求安装匹配的电能传感器，这样就可以对监测系统进行24h监测，更能够确保尾矿库的安全运行。为了保证赤泥尾矿库的安全运行，对尾矿库局部设备还要有准确的监测功能，它的监测电缆已经不是以前橡胶电缆，而要采用先进屏蔽电缆来制作。这种特殊材质的电缆不仅仅可以增加监测电缆抗干扰能力，还可以显著增加电缆的使用寿命。

3.2坝体位移在线监测

采用基于GPS技术的坝体形变监测系统实时监测坝体位移的微小变形。原理是接收机天线实时接收GPS信号，并通过以太网传输实时发送到控制中心，经过核心解算软件HCMonitor基于GPS差分方法的计算获得各点实时三维坐标，从而反映位移的微量变化。为了提高系统的精度和稳定性，该系统共设计3个GPS基站，16个GPS在线监测点位，合理分布于库区，实时监测库区的位移变化监测。系统监测精度为水平3mm，高程5mm，大大提高了坝体安全性和可控性。

3.3网络拓扑结构

现场的数据采集采取分布式结构，组网灵活，同时减少了布线量，降低了故障率。在各数据采集设备（数采仪）的干线上，只分布供电电缆和通讯光缆。通讯网络采用光缆多机通讯方式（ＲS485-光纤转换器）。即使某台终端设备出现故障，也不会影响到整个通讯网络和系统的正常运行。通讯网络采取“即插即用”的链接方式，可实时增加或减少数采仪数量，方便后续系统的扩充。主干网络采用工业以太网的方式，通过TCP/IP传输控制协议实现数据流通讯。在尾矿库车间建立数据服务器的机房用来存放现场采集的数据，由机房敷设3条光纤分别实现新水库位移基站数据、新水库在线监测数据和尹庄库在线监测数据到机房的通讯。

结束语

尾矿库是矿山企业重要生产设施之一，尾矿库安全一直是矿山安全生产的重中之重。它的运行情况直接关系到矿山经济效益及当地人民群众生命财产安全。尤其是存在重金属污染的尾矿库，一旦发生溃坝，将对周边生态环境造成不可预知的灾难性后果。近年来我国发生多起尾矿库生产安全事故，运行状况不容乐观，安全形势让人担忧，究其主要原因是尾矿库的运行状况无法得到及时掌握。通过发展尾矿库安全监测技术可以有效解决此类问题。

参考文献：

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