尾矿库在线监测方案)

工程编号：工程编号： 尾矿库在线监测系统尾矿库在线监测系统 设计方案设计方案 上海华桓电子科技有限公司上海华桓电子科技有限公司 提交日期：二提交日期：二一二一二 年十月年十月 尾矿库在线监测系统尾矿库在线监测系统 设计方案设计方案 负负 责责 人：人： 项目负责人：项目负责人： 方案设计：方案设计： 参与人员：参与人员： 上海华桓电子科技有限公司上海华桓电子科技有限公司 提交日期：二提交日期：二一二年十月一二年十月 目目 录录 一、项目概况一、项目概况 .- 1 - 1.1 建设单位概况.- 1 - 1.2 设计范围.- 1 - 1.3 项目交通位置.- 1 - 1.4 尾矿库基本情况.- 1 - 1.5 尾矿库周围环境.- 2 - 二、设计总体思路二、设计总体思路 .- 3 - 2.1 设计依据.- 3 - 2.2 设计基本原则.- 3 - 2.3 设计总体目标.- 4 - 三、尾矿库在线监测系统设计三、尾矿库在线监测系统设计 .- 5 - 3.1 尾矿库在线监测系统一期工程设计.- 6 - 3.2 尾矿库在线监测系统二期工程设计.- 27 - 3.3 在线监测系统管理.- 33 - 3.4 监测资料的整编与分析.- 35 - 3.5 供电系统.- 37 - 四、尾矿库在线监测系统造价估算表四、尾矿库在线监测系统造价估算表 .- 39 - 一、项目概况一、项目概况 1.1 建设单位概况建设单位概况 1.2 设计范围设计范围 据业主委托，本项目仅针对 XX 尾矿库在线监测进行方案设计。 1.3 项目交通位置项目交通位置 1.4 尾矿库基本情况尾矿库基本情况 1.5 尾矿库周围环境尾矿库周围环境 二、设计二、设计总体思路总体思路 2.1 设计依据设计依据 尾矿库安全监督管理规定国家安全生产监督管理总局令第 38 号； 尾矿库安全监测技术规范AQ2030-2010 尾矿库安全技术规程AQ2006-2005； 选矿厂尾矿设施设计规范ZBJ1-90； 尾矿设施施工及验收规程S5418-95 土石坝安全监测技术规范SL5512011 降水量观测规范SL21-2006 岩土工程勘察规范GB50021-2001 岩土工程监测规范YS5229-96 碾压式土石坝设计规范DL/T5395-2007 压式土石坝施工规范DL/T5129-2001 工程测量规范GB50026-2007 全球定位导航系统测量规范GB/T 18314-2001 国家三、四等水准测量规范GBl2898-91 国家一、二等水准测量规范GB12897-91 混凝土结构工程施工质量验收规范GB 50204-2002 我院与建设单位签订的设计合同； 建设单位提供的与本工程有关的资料。 2.2 设计设计基本原则基本原则 （1）要求尾矿库监测系统具有先进性，实用性和可操作性，还需考虑 具有良好的扩展性，同时还要兼顾项目投资经济性。 （2）充分考虑工程的实际特点，合理设置监测项目，系统要能有效、 准确地反映尾矿库的运行状态。 （3）要求尾矿库监测系统能及时发现尾矿库异常迹象的能力，配置必 要有效的分析处理软件，及时把握尾矿库的发展变化趋势。 （4）要求尾矿库监测系统具有预警发布能力，为各级安全生产管理提 供实时信息服务。 2.3 设计总体目标设计总体目标 （1）实现对尾矿库相关运行数据的实时采集、传输、计算、分析，实 时掌握尾矿库整体运行的安全状态。 （2）直观显示各项监测、监控信息数据的历史变化过程及当前状态， 为矿区安全生产管理人员提供简单、明了、直观、有效的信息参考。 （3）一旦尾矿库出现紧急异常情况（如库水位超水位、干滩长度小于 汛限长度、坝体位移或位移速率超过警界值、坝体浸润线异常超高、坝后 渗流量异常超高等） ，系统能及时发出预警信息。 （4）能实现尾矿库安全监测系统的远程登录、远程访问、远程管理、 远程控制和远程维护。 （5）实现多级管理平台工作模式，可方便实现尾矿库安全监测信息在 库区监测站、矿区监测中心站、矿所在集团公司管理站、矿所在县、市、 省安全生产主管部门等多级管理与信息共享。 三、尾矿库在线监测系统设计三、尾矿库在线监测系统设计 尾矿库属三等尾矿库，根据尾矿库安全监测技术规范AQ2030-2010 的要求，应安装尾矿库在线监测系统，在线检测系统为库区人民生产生活 提供预测预警数据，为用户组织抢险，疏散地质灾害影响区域人群赢得时 间，减少事故伤亡和财产损失，加强对地质灾害安全隐患治理。系统的建 设符合国家和省有关标准和规定的要求。 本次尾矿库在线监测系统设计内容主要包括位移监测、岸坡监测、渗 流监测、干滩监测、水位监测、降水量监测、视频监控、机房建设等部分。 尾矿库为已建设项目，在线监测系统拟一次性设计，分二期建设，一 期工程针对目前已经形成坝体、排水斜槽进行建设，监测内容包括坝体内 部位移监测、岸坡位移监测、水位监测、浸润线监测、降水量监测、视频 监控及机房；二期工程主要针对拦渣坝及升高部分的坝体进行建设，监测 内容包括拦渣坝表面位移监测和升高部分的坝体内部位移监测、浸润线监 测等进行建设。 在线监测系统监测项目与精度及监测点布置位置见下表 在线监测系统监测项目与精度一览表 序号序号项目名称项目名称监测内容监测内容精度要求精度要求备注备注 1降雨量监测库区雨量0.2mm 2库水位监测库内水位20mm 3浸润线监测浸润高度1 米。避雷针基座为 50050060mm 钢筋混凝土，由地网引两根 254mm 热镀锌扁钢与基座连 接（连接处必须为焊接） 。接地电阻要求不大于 10 欧姆。 （7）岸坡位移监测工程设备清单：）岸坡位移监测工程设备清单： 序号名称规格单位数量 1GPS 卫星接收主机分辨率：垂直 3-5mm，水平 1-3mm台3 2GPS 卫星接收天线配套台3 3数据采集模块配套台1 4天线保护罩配套个3 5GPS 避雷网 个3 6GPS 机柜 个3 7GPS 观测墩 个3 8避雷针根3 9光端机一路 485 接口对3 10电源线RVV3*2.0米700 11光缆 GYXTW-8B 米700 3.1.1.2 内部位移内部位移系统监测监测方法 首先在尾矿坝设定位置钻孔，在土质比较坚硬的部位钻孔，钻孔深度 强风化花岗斑岩即可，然后在钻孔中装入倾斜仪传感器，把最下面点作为 固定点，从而监测坝体结构内部的倾斜状态。在钻孔内安装多只倾斜仪可 以更加准确的监测坝体内部变形情况。位移采用的计算公式为：S=（X- Y）*G+K*(Z-H)。 其中 S 为位移变化量；X 为初始仪器读数；Y 为当前读数；G 为设备 提供的仪器系数，出厂后标定后得到；K 为传感器修正系数；Z 为初始温 度；H 为当前的温度。一般情况下，测量的温度系数很小，温度的影响可 以忽略不计。 测点间距为 25 米，每个监测断面上布设 3 条监测垂线，每条监测垂线 上布置 3 个测点，最下一个测点应置于坝基表面。 （2）内部位移监测设计）内部位移监测设计 根据尾矿库安全监测技术规范要求，结合尾矿库的实际情况，设 计在坝体中心最大剖面处（该剖面也为坝体最大受力点）和坝体两侧设置 内部位移监测剖面。在坝顶剖面上布设 2 个断面，每个断面设置 3 个条监 测垂线，每条监测垂线布设 3 个测点。 内部位移监测示意图 （3）内部位移报警值设计）内部位移报警值设计 根据尾矿库实际情况及筑坝材料、筑坝工艺、排矿工艺、坝体位移历 史观测数据，进行坝体内部位移报警值设计。 内部位移报警值表 监测参数1 级报警值2 级报警值3 级报警值 内部位移10mm15mm20mm （4）内部位移设备技术参数）内部位移设备技术参数 根据尾矿库实际情况，并参照尾矿库安全监测技术规范 ，采用 HC- 5100 固定式测斜仪。 技术参数满足： 类型：重力感应式 精度：0.1% 量程：100mm 数据传输方式：坝体内部位移传感器为本身防雷的重力感应传感 器，并采用光缆进行数据传输至值班室监控中心服务器。 （5）内部位移设备防雷设计）内部位移设备防雷设计 内部位移监测系统采用避雷针进行直击雷防护，使用电源避雷器、通 讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。 （6）内部位移工程设备清单）内部位移工程设备清单 序号名 称规 格单位数量 1固定式测斜仪 分辨率：1mm 单孔测点 3 点 台6 2数据采集模块16 通道台3 3测斜管PVC米300 4测斜仪连接杆定制（不锈钢）米300 5专用防水接头 套18 序号名 称规 格单位数量 6钻孔施工米300 7光端机一路 485 接口对3 8防护箱台3 9线路避雷器台12 10光缆米2000 11防水电缆米2800 12测量保护墩个6 13防护箱保护墩个3 14接地保护网套6 备注在坝体内埋设电缆管和数据线，应预留二期坝体增高的长度。 3.1.2 渗流监测渗流监测 （1）渗流系统监测方法）渗流系统监测方法 采用振弦式渗压计，通过在坝体里钻凿钻孔，把渗压计放置在钻孔里 （与测压管结合使用）。通过测量渗压计的压力，再转化为水头高度（高 程），结合安装深度以及孔口高程即可得到坝体或者绕坝的浸润线高度 （高程）。测量精度取决于渗压计的精度，误差小于 10mm。 浸润线高度=安装仪器高+渗压计测量高度 监测横断面选在有代表性且能控制主要渗流情况的坝体横断面以及预 计有可能出现异常渗流的 3 个横断面，并与位移监测断面相结合。 监测横断面上的测点布置，根据坝型结构、断面大小和渗流场特征确 定。在坝体下游坡面高差 25m 布设 1 条铅直线，共布置 3 个测点，埋深应 参考实际浸润线深度确定。 （2）渗流监测设计）渗流监测设计 浸润线位置一般选择在内部位移监测点附近，一般设计 3 个监测断面， 需要钻孔深度一般为见水 2 米以下。 尾矿坝浸润线设计示意图 根据尾矿库安全监测技术规范要求，结合尾矿库的实际情况，设 计在坝体布设 1 条监测断面，监测断面上布设 3 条铅直线，每条条铅直线 布设 1 个测点，即现有坝体标高 300.8m、275m 及 250m 处，共布设 3 个监 测孔。 （3）浸润线报警值）浸润线报警值 根据现状实测浸润线高度，本方案的浸润线孔位自上而下埋深分别为 20m，23m，25m。浸润线的三级报警依次设置为： 浸润线报警值表浸润线报警值表 监测参数1 级报警值2 级报警值3 级报警值 浸润线16m13m10m （4）渗流监测）渗流监测设备技术参数要求设备技术参数要求 根据尾矿库实际情况，并参照尾矿库安全监测技术规范，采用振 弦式渗压计技术参数需满足： 设备类型：振弦式 量程：0-350KPa 精度：99.9% 远程控制 接口防雷设计，整机工业级标准 防腐,抗老化性能佳,寿命长 在高温等恶劣环境中使用性能更加突出 监测设备的数据输入输出均为数字信号，串口服务器将数字信号 转换为电信号。 （5）表面位移监测系统防雷设计）表面位移监测系统防雷设计 坝体表面位移监测系统采用避雷针进行直击雷防护，使用电源避雷器、 通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。 直接雷电防护采用装设避雷针保护，要求避雷针与被保护物体横向距 离不小于 3m，避雷针高度根据设备情况按照“滚球法”确定。 监测设备采用金属机柜屏蔽感应雷，电源部分加装防雷插座和单项电 源避雷器。通讯线路防雷保护采用在通信线路两端分别加装防雷器，一端 靠近传感器，避免由于感应雷造成的电流对传感器的损害；另一个防雷器 尽量靠近数据处理设备。 所有避雷器的接地端与避雷网连接，连接处采用涂抹防锈漆等手段保 证导电，接地电阻不大于 10 欧姆。 （6）表面位移监测系统接地设计）表面位移监测系统接地设计 接地网选用 3 根 50505mm 热镀锌角钢为垂直地极 L=2.5 米，以 254mm 热镀锌扁钢互连，垂直地极埋地深度1 米。避雷针基座为 50050060mm 钢筋混凝土，由地网引两根 254mm 热镀锌扁钢与基座连 接（连接处必须为焊接） 。接地电阻要求不大于 10 欧姆。 （7）表面位移监测工程设备清单：）表面位移监测工程设备清单： 序号名称规格单位数量 1GPS 卫星接收主机分辨率：垂直 3-5mm，水平 1-3mm台4 2GPS 卫星接收天线配套台4 3数据采集模块和一期相配套台1 4天线保护罩配套个4 5GPS 避雷网 个4 6GPS 机柜 个4 7GPS 观测墩 个4 8避雷针根4 9光端机对4 10电源线RVV3*2.0米1500 11光缆 GYXTW-8B 米1500 3.2.2内部位移内部位移观测管监测观测管监测 （1）内部位移测点布置）内部位移测点布置 根据尾矿库安全监测技术规范要求，结合尾矿库的一期工程布置 实际情况，二期工程设计在一期每个内部位移监测铅垂线上增设 1 个测点。 （2）内部位移报警值设计）内部位移报警值设计 根据尾矿库实际情况及筑坝材料、筑坝工艺、排矿工艺、坝体位移历 史观测数据，进行坝体内部位移报警值设计。 内部位移报警值表 监测参数1 级报警值2 级报警值3 级报警值 内部位移10mm15mm20mm （3）内部位移设备技术参数）内部位移设备技术参数 根据尾矿库实际情况，并参照尾矿库安全监测技术规范 ，采用 HC- 5100 固定式测斜仪。 技术参数满足： 类型：重力感应式 精度：0.1% 量程：100mm 数据传输方式：坝体内部位移传感器为本身防雷的重力感应传感 器，并采用电缆进行数据传输至值班室监控中心服务器。 （4）内部位移设备防雷设计）内部位移设备防雷设计 内部位移监测系统采用避雷针进行直击雷防护，使用电源避雷器、通 讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。 （5）内部位移工程设备清单）内部位移工程设备清单 序号名称规格单位数量 1固定式测斜仪与一期共用，增设 6 测点点6 2数据采集模块与一期共用台0 3测斜管PVC米110 4测斜仪连接杆定制（不锈钢）米110 5专用防水接头 套6 3.2.3 浸润线观测管监测浸润线观测管监测 本尾矿库为中线法筑坝，坝体外坡面随着坝顶升高而升高，布设在坝 上浸润线观测管也需在生产过程不断加高，并加以保护。因此，二期2浸 润线观测管监测工程仅增加渗压管，其他设施仍沿用一期工程。 （1）浸润线工程设备清单）浸润线工程设备清单 序号名称规格单位数量 1渗压管PVC米55 2连接杆定制（不锈钢）米55 3.3 在线监测系统管理在线监测系统管理 3.3.1 在线监测组织机构在线监测组织机构 3.3.1.1 机构和人员 1）成立专门在线监测系统的专业管理机构，以及其他辅助机构。 2）明确机构主要负责人、专职值班人员、维护人员、数据分析人员、 调度指挥人以及负责培训人员等。 3.3.1.2 明确机构职责 1）负责监督各监控点监测设备设施的运行情况是否正常，对在线监测 网络传输系统、服务器系统、视频监控系统及客户终端机无法正常使用负 有管理责任，负责对软硬件的维修、更换工作，负责制定系统的管理标准。 2）负责尾矿库在线监测系统工业自动化技术的结构规划和管理，对系 统的改造和项目制作制定方案，提供技术支持。 3）负责对数据服务器的维护管理，每月对网络室各设备、软件功能进 行一次专业点检，保证设备正常运行。 4）负责对相关的材料、备件计划进行审核。 5）负责软件安装，操作培训，对作业区进行技术指导。 6）负责无线网桥传输系统、数据采集系统、以及视频监控系统的维护、 检修、每月检查维护一次。 7）负责做好软件维护、软硬件版本升级、软件修改和数据修改的管理 工作，保证软件系统正常运行。 8）在线监测系统位移、浸润线监测设施加高后，及时进行数据的重新 录入及软件修改等重新标定工作。 9）负责系统用户终端使用权限审批管理。 10）对尾矿作业区监测系统的点检和维护记录每月至少进行一次全面 检查，检查结果及时反馈工艺质量科。 11）负责在线监测检测数据异常、监控主机发出报警、预警时，立即 以电话形式报选矿车间、矿领导及相关部门，并到现场核对警报的真实性。 12）负责在检测数据异常、监控主机发出报警、预警时，到现场核实， 确认检测数据超出安全数据时，提出隐患整改方案。 13）负责制定在线监测操作规程、岗位职责以及规章制度等。 3.3.2 监测仪器、设备、设施的管理监测仪器、设备、设施的管理 3.3.2.1 监测仪器、仪表的管理 建立仪器、仪表档案。档案内容包括名称、生产厂家、出厂号码、规 格、型号、附件名称及数量、合格证书、使用说明书、出厂率定资料、购 置日期、单位使用编号、使用日期、使用人员、发生故障、损伤及维修等。 仪器、仪表在运输和使用过程中，必须轻拿轻放，确保平稳放置，不 受挤压、撞击或剧烈颠簸振动。使用时应严格依照厂家提供的使用说明和 注意事项。 除埋设在尾矿坝内部的仪器外，各项仪器、仪表均设置在通风、干燥、 平稳、牢固的地方，应注意防尘、防潮。 各项仪器、仪表定期保养、率定、校正。用电仪表定期通电检验。 仪器、仪表使用后，进行保养、维护。入水监测的仪具，必须擦净晾 干，并涂必要的防护油。 监测中发现异常测值时，在进行复测前，检查仪器、仪表是否正常， 使用方法是否得当。 3.3.2.2 监测设备、设施的管理 设置在现场的所有监测设备、设施，都在适当位置明显标出编号；并 经常或定期进行检查、维护。如有破损，应及时修复。 所有基点和监测点，都有考证表，并绘制总体布置图。水准基点定期 校测。当附近发生地震时，重新引测校核。表面基点和测点，都有相应的 保护罩；在工作基点处宜修建监测室。 电传监测设备，定期检查接线是否坚固、电触点是否灵敏、是否有断 线、漏电现象，防雷设施是否正常，接地电阻是否合格，电缆是否有浸水、 老化、损坏；并及时修复改善，必要时更换新件。对传输电缆应作特殊保 护。 及时清除影响测值的障碍物，量水堰及时清洗堰板和清除上下游水槽 内的水草、杂物。测压管淤积厚度超过透水段长度的 1/3 时，进行清淤。 现场自动监测设施或监测站（房） ，保持各种仪器设备正常运转的工作 条件和环境。 在工程除险加固或改扩建中对保留的监测设备，在工程维修施工中对 表面监测设备及设施，均妥加保护，保证监测工作能够正常进行。 为保护监测人员在高空、水面、坑道、陡崖、窄道、临水边墙等处安 全操作和通行所设置和配置的护栏、扒梯、保险绳、安全带、救生衣、安 全鞋帽等，经常检查、维护或更新。 3.4 监测资料的整编与分析监测资料的整编与分析 每次仪器监测或安全检查后对监测记录进行整理，及时做出初步分析。 每年至少进行一次监测资料整编。在整理和整编的基础上，定期进行资料 分析。 尾矿库竣工验收时；尾矿库定期安全检查评价时；尾矿库闭库时；出 现异常或险情状态时，进行资料分析，并提出资料分析报告。 资料整理和分析中，发现异常情况，及时做出判断，有问题及时处理 上报。 整编成果做到项目齐全、考证清楚、数据可靠、图表完整、规格统一、 说明完备。 建立监测资料数据库或信息管理系统。 工程施工阶段和试运行阶段，根据理论计算或模型试验成果，并参考 类似工程经验，对一些重要监测项目提出预计的测值变化范围，提出设计 监控指标。在尾矿库投入运行后，定期根据实测资料建立数学模型，提出 或调整运行监控指标。 3.4.1 资料整理和整编资料整理和整编 人工监测、在线监测和安全检查均做好所采集数据或所检查情况的原 始记录。记录有固定的格式，数据和情况的记载准确、清晰、