多技术融合在尾矿库安全监测的运用研究

多技术融合在尾矿库安全监测的运用研究

周瑜

四川省安科技术咨询有限公司    四川 成都  621000

摘要：尾矿库是人为建造的一个泥石流危险源，在建成后的数十年之内都会存在一定的危险性，因此必须要加强尾矿库的安全监测，才能在一定程度上减少事故发生的机率。在很多年以前，我国很多尾矿库的安全监测工作大多数都是由人工进行完成，人工监测的数据存在大量的误差，而且监测周期长、劳动强度大，容易受到周围环境的影响，造成尾矿库在防洪防汛、安全管理等方面明显滞后于生产，严重影响尾矿库的安全性。随着我国科学技术的不断发展，让多技术融合方式应用到了尾矿库安全监测方面，根据尾矿库的特性制定出详细的数字化监测方案，提高了监测效率和准确度。本文将针对尾矿库的主要监测项目，对多技术融合在尾矿库安全监测的运用进行分析，希望可以帮助我国尾矿库安全监测提供有效的依据。

关键词：多技术融合 尾矿库 安全监测 研究

引言

     尾矿库是矿山开采作业中重要的组成部分，但也是危险性极高的一个场所，具有天然的高危特性。根据不完全统计显示，我国现有尾矿库一万多座，这里面很大一部分尾矿库都已经无法正常运行，还有很多现在已经成为了危险的源头。因此，尾矿库重大事故发生的概率正在逐年提高，对周边的环境也造成了不同程度的影响，甚至严重危害了人民的生命和财产安全，这也让我国开始逐渐重视对于尾矿库的安全监测工作。同时，现代科学技术的发展让很多高科技技术融入到了安全监测中，让尾矿库的安全巡检和监督更加精细化。

一、尾矿库主要监测项目

（一）浸润线

     浸润线为自由水面和坝体横剖面的相交线，是坝体安全运行的生命线。浸润线是尾矿库进行安全监测的重要关注内容，通常情况下会选择坝体的最大断面和有可能会造成危险的断面作为安全监测过程中的剖面，浸润线的监测仪器主要会应用到测压管，会在坝体的表面进行钻孔，然后将测压管埋设进去进行监测，监测仪器整个位置的选择和监测点的选择都是依靠安全技术规程提前设置好的位置进行操作，如果没有提前设置好监测地点就会根据测压孔的实际水位来决定具体位置。

（二）库水位

     库水位监测主要是通过监测水位的高低来判断是否有水位超警戒或者发生洪水漫顶的危险，以及尾矿库所具备的防洪能力是否满足设计的要求，一般库水位在选择监测设备的时候，会首先考虑德国原装的气泡水位计，通过数字化监测将监测到的数据传送到数据控制中心，整个监测设备实现了库水位监测中数据的收集、整理和传输，库水位的监测点会根据坝体形状和筑坝方式来进行确定，通常情况下会布置在库内排水井或者排水斜槽等水位平稳的排水构筑物上。

（三）干滩

    干滩需要监测的内容主要有滩顶的高程、干滩的长度和坡度，干滩在监测的时候主要是采用激光测距仪、全站仪和水准仪进行监测，干滩特征高程的监测主要会应用到超声波技术来监测干滩液位和固位的变化，并且需要对测量点净空高度进行连续在线的观测，最后经过专业的数据采集软件来进行数据的处理，同时将监测到的数据整理发给数据控制中心。

（四）坝体变形位移

     坝体变形位移监测主要是针对坝体的内部位移和表面位移的变形情况进行实时的观测，从而通过监测到的数据来计算是否会有局部溃坝或者整体溃坝发生的机率，监测坝体变形位移的装置主要是由埋设的观测标点和工作基点桩组成，观测标点桩布置在具有代表性和控制性的坝体横断面上，工作基点桩会设置在坝端两岸不会受到变形影响的地方，不会因为坝体受到外界损坏而影响观测的地点。

二、遥感技术在尾库矿安全监测技术运用分析

（一）遥感静态监测技术

     遥感监测技术主要是通过遥感器来监测离自己比较远的事物，在不会和监测目标接触的情况下就可以获取到监测目标的相关信息，同时还不会受到时间和空间的限制。尾矿库在形成之后，受到环境等因素的影响会产生很多不稳定性和不确定性，严重影响周边的安全。面对尾矿库的这个特性，如果采用传统的人工排查和监测方式，不仅工作效率低下，而且还无法及时对整个矿区进行详细的掌握和分析，然而在采用遥感静态监测技术之后，不仅打开了整个监测的视野，而且还有超高清的成像，可以通过高度的分辨率将矿区的运营结构和建构结构显示出来，技术人员还可以通过传输出来的高清成像对矿区进行分析，从而评估出尾矿堆积范围的合理性以及尾矿坝是否存在溃坝的危险等，将整个库区设施的安全状态都可以尽收眼底。

（二）遥感动态监测技术

     遥感动态监测技术主要是通过连续多期的监测，从宏观的角度对尾矿库的状态和运营进行详细的掌握，由于尾矿库长期处于一个变化的状态，很多数据监测之后会发生实时变化，遥感动态监测技术就是可以利用近两年尾矿库堆积的面积变化进行监测分析，及时发现危险源并阻断危险发生的可能性，技术人员可以通过高清成像来观察堆积的面积是否在规定的红线之内，整个堆积范围是否合理。尾矿库随着时间的增加，堆积的面积也会逐渐增加，如果存在堆积不合理的地方就会给整个库区留下安全隐患，有很多库区的堆积面积虽然在合理的范围之内，但是如果其连接库区的山脉有构成两个独立库区的危险性，就会让整个库区存在危险，通过监测到的安全隐患，技术人员就可以将支出的山脉作切断开挖处理，连接尾矿库山的水域，消除安全隐患。

三、三维激光技术在尾矿库安全监测技术运用分析

（一）尾矿库的坝体安全监测

     三维激光技术在尾矿库的应用时间并不是很长，它是近几年才开始兴起的一项先进扫描技术，这项技术可以对整个尾矿库实施高清立体的全方位精度扫描，通过扫描可以清晰的了解到库区的地貌信息，可以根据相关数据进行高精度的准确测量。尾矿库的坝体会直接影响到整个库区的安全和稳定，在我国传统的坝体监测中，对于其安全性的判定主要是根据坝面现有的状态和坝体外坡比，但是人们的视野终究会存在一定的局限性，无法对整个坝体做出准确性的判断，很难发现坝体上面存在的细微病害，然而有可能就是因为这些细微的病害对坝体的实际状态估算产生影响，让整个测量数据存在误差，影响之后的维护。然而在采用三维激光技术对坝体进行监测之后，可以直接获得三维点云模型，不仅对整个库区的地貌形态高度还原，还可以完成对库区三维漫游观测与全方位立体观测，从而达到提高观测数据准确性的目的，这样就可以及时掌握坝体存在的安全隐患，避免因为细小的误差而影响对坝体整体的判断。

（二）尾矿库库容计算分析

尾矿库的库容是衡量尾矿库存在危险程度的主要指标。我国传统的尾矿库安全监测，都是通过分析尾矿库的库容来判定尾矿库的安全性，但是由于尾矿库内的尾砂堆积深浅不一，所以如果只是采用传统的测量方式来测算体积，在Z轴的数据就会存在一定的误差，导致最后测量出来的尾矿库库容不够准确。然而三维激光的全方位立体测算功能，就可以精准的计算出尾矿库的实际容量，并且利用三维技术进行扫描模型，可以进行三维重叠计算，提高计算的准确性，从而根据尾矿库库容计算出尾矿库的危险性级别，是否处于合理的范围之内。

四、结语

     尾矿库的安全隐患，如果只是单纯的靠人工进行监测是很难掌握全局的，对于一些细微的环节非常容易会忽略，而这些忽略的环节往往会成为最致命的危险，多技术融合的应用，让尾矿库的监测逐渐走向数字化和智能化，提高了整个库区的安全性和稳定性，规避了传统监测中存在的细小问题，最大限度的保证了尾矿库的运营安全。

参考文献

[1]杨毅，《多技术融合在矿山尾矿库安全监测运用研究》，[j].世界有色金属，2019（05）:122-123

[2]马国超;王立娟;马松;唐尧;贾虎军，《矿山尾矿库多技术融合安全监测运用研究》[j]，中国安全科学学报，2016（07）:35-40

[3]林如山，《矿山尾矿库安全数字化监测探讨》[j].现代矿业.2020（08）:176-180