摘 要：尾礦壩是一種比較特殊的巖土工程類型，其主要功能是為了防止高勢能泥石流、洪水對礦山、礦井和壩區(qū)附近造成安全威脅，其主要堆積方式有上游式、中線式和下游式幾種。如何確保尾礦壩的穩(wěn)定性，一直是巖土工程行業(yè)難以攻克的重點難題。本文將對上游式尾礦壩的基本特點進(jìn)行介紹，分析其復(fù)雜性與特殊性，介紹一些主要的安全監(jiān)測技術(shù)類型，以供巖土工程行業(yè)對壩區(qū)進(jìn)行安全監(jiān)測參考。

關(guān)鍵詞：上游式尾礦壩；在線安全監(jiān)測技術(shù)；安全

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.177

0 前言

尾礦壩是礦物開采行業(yè)當(dāng)中的重要工程類型之一，主要功能是能夠攔截尾礦、廢水和工業(yè)廢渣，也能在一定程度防范泥石流、洪水等自然災(zāi)害。礦物企業(yè)必須重視尾礦壩的建造與維護(hù)，才能夠有效確保礦物開采與選別的安全。我國各項金屬資源、非金屬資源儲量豐富，一旦礦物開采與選別遇到泥石流、洪水等自然災(zāi)害，不僅會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，也會對下游人民的生命和財產(chǎn)安全造成威脅。為了加強尾礦壩的安全性，利用在線安全監(jiān)測技術(shù)是一項非常有效的手段。對此，國務(wù)院也頒布了相關(guān)的通知文件，力求加強我國礦山生產(chǎn)的安全性與規(guī)范性。

1 上游式尾礦壩的主要特點

尾礦壩是尾礦庫的重要組成部分。尾礦庫是在金屬礦山或非金屬礦用于存放尾礦和工業(yè)廢水、廢渣的主要場所，而尾礦壩，則是負(fù)責(zé)攔擋尾礦、廢水、廢渣、洪水的外圍構(gòu)筑物。尾礦壩的穩(wěn)定性受到很多方面因素的影響，比如尾礦壩的構(gòu)造特征、幾何形狀、服役方式、組成介質(zhì)。另外，礦山地區(qū)如果發(fā)生地震、塌陷、洪水等現(xiàn)象，也會對尾礦壩的穩(wěn)定性造成影響。

尾礦壩的構(gòu)造方式分為上游式、中線式和下游式三種[1]。其中，上游式就是在從初期壩向上游填充尾礦的堆積方式，中線式就是在初期壩的軸線處，利用旋流分級粗砂對尾礦進(jìn)行沖積的堆積方式，下游式就是從初期壩向下游填充尾礦的堆積方式。上游式尾礦壩在堆積的時候，要注意以下幾個施工要點：顆粒粗大的尾礦要沉積在壩前，顆粒細(xì)小的尾礦要存放在尾礦庫內(nèi)，而且灘涂內(nèi)不能出現(xiàn)大面積的礦泥沉積；沉積灘的坡度和長度都要符合設(shè)計要求，而且要保持頂部的均勻和平整；不能出現(xiàn)礦漿沿著子壩內(nèi)坡址橫向流動的情況；在放礦時，要有專門的人員進(jìn)行管理，禁止利用礦漿沖刷壩坡。

2 主要的監(jiān)測技術(shù)類型

上游式尾礦壩的在線安全監(jiān)測，是一套功能完善、性能出色的集成系統(tǒng)來完成的。這套在線安全監(jiān)測系統(tǒng)包含了通信、供電、防雷網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)平臺、安裝調(diào)試等模塊，可以利用電能、太陽能、風(fēng)能等能源來進(jìn)行驅(qū)動，通信系統(tǒng)所用到的通信接口和協(xié)議主要有RS232、RS485/422A、TCP/IP等幾種類型[2]，其中具體的監(jiān)測技術(shù)有以下幾種：

2.1 位移監(jiān)測

尾礦壩由于長期受到尾礦、工業(yè)廢水、工業(yè)廢渣、洪水的沖擊，庫存水量增加，很容易發(fā)生位移。位移監(jiān)測就是針對這種現(xiàn)象進(jìn)行檢測。按照觀測點的位置不同，位移監(jiān)測可以劃分為表面位移監(jiān)測和內(nèi)部位移監(jiān)測兩種；按照測量功能不同，位移監(jiān)測可以劃分為水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測和三維位移監(jiān)測。位移監(jiān)測技術(shù)的主要手段是利用GPS定位系統(tǒng)和高精度的智能全站儀來進(jìn)行檢測。其中GPS定位系統(tǒng)用途廣泛，抗干擾程度高，而智能全站儀則具有檢測精度高、管理維護(hù)方便的特點。

2.2 滲流監(jiān)測

滲流監(jiān)測是利用振弦式傳感器和光纖滲壓式傳感器來監(jiān)測尾礦壩被水流滲透的狀況。利用這上述兩種傳感器，工作人員可以隨時得知尾礦壩的浸潤線、滲流壓力和滲流量[3]。需要注意的是，在振弦式傳感器進(jìn)行滲流監(jiān)測時，需要采取一定的防雷措施。而使用光纖滲壓式傳感器時，傳輸線纜容易因現(xiàn)場沉積量大而產(chǎn)生彎折，需要工作人員進(jìn)行注意。

2.3 庫水位監(jiān)測

尾礦庫內(nèi)存有大量的尾礦漿積淀，如果庫水位過高，就容易超出尾壩庫的防洪能力，為礦山及周邊區(qū)域帶來危險。庫水位監(jiān)測的主要工具是超聲波液位計和滲壓計，主要工作原理是根據(jù)超聲波的反射狀況計算水面和液位間的距離，然后再根據(jù)超聲波液位計安全位置的標(biāo)高，計算得出水面的標(biāo)高。準(zhǔn)確地掌握庫水位的標(biāo)高，能夠在汛期到來之前采取措施，防止洪水沖垮尾壩，為礦山及周邊區(qū)域帶來危險。

2.4 干灘監(jiān)測

干灘監(jiān)測監(jiān)測通常采取人工監(jiān)測和自動監(jiān)測相結(jié)合的方式。自動監(jiān)測，就是利用免棱鏡激光測距儀、超聲波測距儀等設(shè)備，拍攝干灘部位的圖像，得到干灘部位面積、邊際線長度、巖石類型、土壤性質(zhì)等信息，還能夠通過灘頂?shù)母叱膛c特征點的高程計算出安全超高。而人工監(jiān)測通常作為自動監(jiān)測的輔助手段進(jìn)行，主要負(fù)責(zé)一些自動監(jiān)測中的盲區(qū)進(jìn)行信息補充。

2.5 降水量監(jiān)測

礦山地區(qū)的降水量監(jiān)測尤為重要，特別是在汛期，降水很容易導(dǎo)致尾礦庫內(nèi)的水位升高，超過尾礦壩防洪能力、尾礦壩被沖毀、洪水泛濫等后果產(chǎn)生。礦山地區(qū)在汛期內(nèi)的降水量，是考驗尾礦壩防洪能力的重要指標(biāo)之一。如果在汛期之內(nèi)降水明顯增加，有超過尾礦壩防洪能力的趨勢之時，工作人員就可以及時采取泄洪措施，降低尾礦壩承受的防洪壓力。降水量監(jiān)測所用到的主要工具有自記雨量計、自動測報雨量計、遙測雨量計等。

2.6 庫區(qū)監(jiān)控

庫區(qū)監(jiān)控主要是利用視頻攝像頭來代替人力，對庫區(qū)進(jìn)行日常巡視。庫區(qū)監(jiān)控安裝視頻攝像頭的主要位置有壩體上、灘頂放礦處、壩體下游坡、庫尾攔洪壩等重要部位。視頻攝像頭對現(xiàn)場狀況進(jìn)行拍攝，然后將圖像信號發(fā)送回主控系統(tǒng)，既能夠有效降低工作人員的巡查工作量，又能夠提高工作人員對現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)度管理的工作效率。

3 結(jié)論

上游式尾礦壩是尾礦壩三種堆積方式中的一種，具有穩(wěn)定性差、浸潤線高、抗震性能弱等特點。為了確保礦山開采的安全性與規(guī)范性，礦山企業(yè)有必要利用各種在線安全監(jiān)測技術(shù)對尾礦壩進(jìn)行實時監(jiān)控，掌握尾礦壩的運行狀況，采取各種技術(shù)措施來降低尾礦壩所承受的防洪壓力。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉優(yōu)平，黎劍華.尾礦壩變形光纖光柵監(jiān)測技術(shù)研究[J].黃金，2015（01）：60-63.

[2]林雪松，陳殿強，何峰.尾礦壩浸潤線干灘監(jiān)測預(yù)警值的計算[J].水資源與水工程學(xué)報，2014（04）：65-68.

[3]于廣明，宋傳旺，潘永戰(zhàn)等.尾礦壩安全研究的國外新進(jìn)展及我國的現(xiàn)狀和發(fā)展態(tài)勢[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2014（S1）：3238-3248.

作者簡介：徐民強（1988-），男，遼寧朝陽人，研究方向：工程測量技術(shù)。