11金属非金属矿山尾矿库在线监测技术

1、金属非金属矿山金属非金属矿山尾矿库在线监测技术尾矿库在线监测技术中国安全生产科学研究院中国安全生产科学研究院王云海王云海全国非煤矿山安全生产基层基础工作现场会议据国家安全监管总局调查统计，全国有尾矿库据国家安全监管总局调查统计，全国有尾矿库12600多座，其中，一百万方以上的尾矿库有多座，其中，一百万方以上的尾矿库有800多座。多座。一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势在全国尾矿库专项整治行动中，国家安全监管总局完善了尾矿在全国尾矿库专项整治行动中，国家安全监管总局完善了尾矿库数据库，掌握了我国共计库数据库，掌握了我国共计7919座大中型尾矿库的详细

2、信息。座大中型尾矿库的详细信息。数据库中各省尾矿库分布表数据库中各省尾矿库分布表一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势数据库中尾矿库企业性质分布情况数据库中尾矿库企业性质分布情况 数据库中尾矿库在各行业分布状况数据库中尾矿库在各行业分布状况 一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势数据库中尾矿库坝高总体情况数据库中尾矿库坝高总体情况 一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势设计总坝高设计总坝高260260米；米；当前堆积坝高当前堆积坝高213213米。米。全国坝体最高的尾矿库全国坝体最高的尾矿库山西峨口尾矿库山西峨口尾矿库山西峨口尾矿库照片山西峨口尾矿

3、库照片一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势设计总库容设计总库容8350083500万方；万方；现状全库容现状全库容3400034000万方。万方。全国库容量最大的尾矿库全国库容量最大的尾矿库江西德兴铜矿江西德兴铜矿4#4#尾矿库尾矿库江西德兴铜矿江西德兴铜矿4#尾矿库照片尾矿库照片一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势我国尾矿库分布特点：我国尾矿库分布特点： 数量多、规模小数量多、规模小 堆坝方式以上游式为主堆坝方式以上游式为主 尾矿库安全度处于较低水平尾矿库安全度处于较低水平 三分之一以上的尾矿库未经正规设计三分之一以上的尾矿库未经正规设计 近近50%50%的尾矿库未进行过安全评价的尾

4、矿库未进行过安全评价 尾矿库下游居民和重要设施较多尾矿库下游居民和重要设施较多 必须采取措施确保尾矿库运行安全必须采取措施确保尾矿库运行安全山西山西9.8特别重大尾矿库溃坝事故特别重大尾矿库溃坝事故一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势我国尾矿库事故频发，后果严重：我国尾矿库事故频发，后果严重：据国家安全监管总局统计，据国家安全监管总局统计，20042004年我国尾矿库发生事故年我国尾矿库发生事故3 3起，伤起，伤亡亡5 5人；人；20052005年我国尾矿库发生年我国尾矿库发生事故事故9 9起，伤亡起，伤亡1717人；人；20062006年我年我国尾矿库发生事故国尾矿库发生事故1212起，

5、伤亡起，伤亡5757人；人；20072007年我国尾矿库发生事故年我国尾矿库发生事故1414起，伤亡起，伤亡5656人；人；20082008年我国尾年我国尾矿库发生事故矿库发生事故1818起，伤亡起，伤亡320320人。人。o20002000年年1010月月1818日广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，死亡日广西南丹宏图选厂尾矿库垮塌，死亡2828人，伤人，伤5656人。人。o20062006年年4 4月月2323日河北迁安庙岭沟铁矿老尾矿库副坝溃决，死亡日河北迁安庙岭沟铁矿老尾矿库副坝溃决，死亡6 6人。人。o20062006年年4 4月月3030日陕西商洛镇安金矿尾矿库溃坝，死亡日陕西商洛镇安金矿

6、尾矿库溃坝，死亡1717人，伤人，伤5 5人。人。o20062006年年8 8月月1515日山西省太原市娄烦县新阳光选矿厂、银岩选矿日山西省太原市娄烦县新阳光选矿厂、银岩选矿厂发生尾矿坝垮塌事故，死亡厂发生尾矿坝垮塌事故，死亡5 5人，失踪人，失踪2 2人，伤人，伤2020人。人。o20072007年年1111月月2525日辽宁海城西洋铁矿尾矿坝溃坝日辽宁海城西洋铁矿尾矿坝溃坝, ,死亡死亡1515人人, ,失踪失踪2 2人人, ,伤伤3939人。人。o20082008年年9 9月月8 8日山西省临汾市襄汾县新塔矿区特别重大尾矿库溃日山西省临汾市襄汾县新塔矿区特别重大尾矿库溃坝事故，死亡坝事故

7、，死亡277277人人, ,失踪失踪4 4人，是我国迄今为止造成死亡人数人，是我国迄今为止造成死亡人数最多的尾矿库溃坝事故。最多的尾矿库溃坝事故。一一我国尾矿库安全形势我国尾矿库安全形势二二尾矿库观测技术现状尾矿库观测技术现状目前，我国尾矿库观测项目主要有：目前，我国尾矿库观测项目主要有：o 库水位观测库水位观测o 坝体位移观测坝体位移观测o 浸润线观测浸润线观测o 构筑物变形观测构筑物变形观测o 渗流水观测渗流水观测o 孔隙水孔隙水o 坝体固结观测坝体固结观测当前这些指标大都采用人工观测。当前这些指标大都采用人工观测。 位移人工观测主要是位移人工观测主要是利用全站仪、经纬仪等设利用全站仪、经

8、纬仪等设备定期对坝面上设置的位备定期对坝面上设置的位移观测点进行定位，确定移观测点进行定位，确定坝面该点变形变位。坝面该点变形变位。位移观测墩和观测点位移观测墩和观测点二二尾矿库观测技术现状尾矿库观测技术现状 库水位观测主要是利库水位观测主要是利用设置在尾矿库进水构筑用设置在尾矿库进水构筑物上的水位标尺，标尺上物上的水位标尺，标尺上设有刻度，人工读取库水设有刻度，人工读取库水位高程。位高程。进水构筑物和水位标尺进水构筑物和水位标尺二二尾矿库观测技术现状尾矿库观测技术现状 浸润线埋深为从尾矿浸润线埋深为从尾矿坝坝体下游坡面某点垂直坝坝体下游坡面某点垂直向下至坝内水面的高度，向下至坝内水面的高度，

9、浸润线为尾矿坝的生命线。浸润线为尾矿坝的生命线。浸润线为尾矿坝的生命线浸润线为尾矿坝的生命线二二尾矿库观测技术现状尾矿库观测技术现状0102030405060Frame 001 12 Oct 2006 all浸润线浸润线浸润线浸润线 浸润线人工观测主要浸润线人工观测主要是利用已经打好的浸润线是利用已经打好的浸润线观测孔，采用人工方式对观测孔，采用人工方式对管内水深进行定期测量，管内水深进行定期测量，以确定浸润线的埋深状况。以确定浸润线的埋深状况。浸润线人工观测孔浸润线人工观测孔二二尾矿库观测技术现状尾矿库观测技术现状人工测量工作量人工测量工作量大、受天气、人大、受天气、人工、现场条件等工、现场

10、条件等许多因素的影响，许多因素的影响，监测数据存在人监测数据存在人为性为性。人工监测存在不人工监测存在不能及时监测尾矿能及时监测尾矿库的各项技术参库的各项技术参数的缺点数的缺点。 出现事故征兆时，出现事故征兆时，难以及时和准确把难以及时和准确把握尾矿库关键指标握尾矿库关键指标的状况，难以为隐的状况，难以为隐患及时处理、应急患及时处理、应急决策和人员疏散赢决策和人员疏散赢得时间。得时间。 二二尾矿库观测技术现状尾矿库观测技术现状系系 统统 目目 标标 及时提供真实数据及时提供真实数据 预警预报灾害事故预警预报灾害事故 推进标准化管理推进标准化管理三三在线监测目的和意义在线监测目的和意义三三在线监

11、测目的和意义在线监测目的和意义 为矿山提供尾矿库生产运行状况的真实数据，对尾矿库安全隐患提出预警，以便矿山有针对性地加强尾矿库安全隐患治理，改善尾矿库安全运行条件，实现尾矿库长期安全运行 。三三在线监测目的和意义在线监测目的和意义 预测预报尾矿库溃坝灾害事故，为用户组织抢险，疏散尾矿库下游人群赢得时间，减少事故伤亡和财产损失。三三在线监测目的和意义在线监测目的和意义 自动化监测系统操作简单，数据及时有效，避免了传统监测手段的复杂操作、人为性及档案管理繁锁。坝体位移坝体位移 浸润线浸润线 典型灾害密切关联典型灾害密切关联指标选择指标选择干滩和库水位干滩和库水位 12降雨量降雨量 视频视频345四

12、四在线监测技术和方法在线监测技术和方法四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法目前我国已安装的在线监测系统，坝面位移大都采用目前我国已安装的在线监测系统，坝面位移大都采用GPSGPS设备。设备。利用坝面监测点与基点相对位置比对，确定监测点位移。利用坝面监测点与基点相对位置比对，确定监测点位移。GPS位移监测系统位移监测系统四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法单一的单一的GPSGPS设备，其监测精度不能满足尾矿坝安全管理的技术设备，其监测精度不能满足尾矿坝安全管理的技术要求；通过架设要求；通过架设GPSGPS实时差分变形监测系统实时差分变形监测系统，利

13、用各监测点与，利用各监测点与基准站的变形比对，可大大提高位移监测精度。基准站的变形比对，可大大提高位移监测精度。某尾某尾矿库矿库GPS实时实时差分差分变形变形监测监测系统系统基准站监测点四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法目前我国已安装的在线监测系统，通过库水位、干滩监测联目前我国已安装的在线监测系统，通过库水位、干滩监测联合对尾矿库的调洪水深、最小干滩长度（超高）进行监测预合对尾矿库的调洪水深、最小干滩长度（超高）进行监测预警。警。尾矿库最小干滩长度检测法尾矿库最小干滩长度检测法四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法目前我国已安装的在线监测系统，浸润线监测传感器有很多目前我国已安装的在

14、线监测系统，浸润线监测传感器有很多种，例如，振弦式、差动电阻式、压阻式、光纤式等。种，例如，振弦式、差动电阻式、压阻式、光纤式等。光纤式振弦式四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法状 态 显 示控制与分析库水位传感器浸润线监测传感器数据采集中心预 测预 报GPS基准站光纤通信GPS监测站GPS监测站主控仪器雨量计四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法直击雷的防护。信号系统避雷方法。接地装置设计方法。信号系统的雷电防护信号系统的雷电防护 四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法尾矿库安全监测系统稳定性达到尾矿库安全监测系统稳定性达到90%90%； GPSGPS位移监测水平位移精度为位移监测水

15、平位移精度为3mm3mm，垂直位移精度为，垂直位移精度为5mm5mm；水位监测精度可以达到水位监测精度可以达到5mm5mm；浸润线监测精度可以达到浸润线监测精度可以达到5mm5mm；摄像头观测范围应能够覆盖尾矿库关键部位；摄像头观测范围应能够覆盖尾矿库关键部位；雨量计精度可以达到雨量计精度可以达到1mm1mm。四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法在线监测系统软件应包括在线采集和安全监测管理分析两在线监测系统软件应包括在线采集和安全监测管理分析两个模块；个模块； 安全监测管理分析模块应具备基础资料管理、各项监测内安全监测管理分析模块应具备基础资料管理、各项监测内容适时显示发布、图形报表制作、数据分析、综合预警等功容适时显示发布、图形报表制作、数据分析、综合预警等功能能；数据分析部分应包括各项监测内容趋势分析、综合过程线数据分析部分应包括各项监测内容趋势分析、综合过程线分析等内容。分析等内容。四四在线监测技术和方法在线监测技术和方法五五在线监测应用前景分析在线监测应用前景分析在线监测技术较为成熟，在水利水电、桥梁等行业已经广在线监测技术较为成熟，在水利水电、桥梁等行业已经广泛应用；泛应用；在线监测技术在尾矿库安全