熊立新　宋佳威　王思佳

摘要：湘江流域有色金屬尾礦庫(kù)是區(qū)域內(nèi)重大生態(tài)安全危險(xiǎn)源，出現(xiàn)安全事故對(duì)區(qū)域生態(tài)危害嚴(yán)重。針對(duì)湘南某鉛鋅礦尾礦庫(kù)，采用布設(shè)高精度傳感器及分布式管理信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等手段實(shí)現(xiàn)尾礦庫(kù)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)收集、在線監(jiān)測(cè);基于準(zhǔn)確獲取的形變位移、庫(kù)水位、浸潤(rùn)線埋深等關(guān)鍵指標(biāo)， 對(duì)尾礦庫(kù)安全風(fēng)險(xiǎn)狀況實(shí)行多級(jí)預(yù)警預(yù)報(bào)。系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行表明：該集成管理系統(tǒng)可為區(qū)域安全管理提供決策依據(jù)。

Abstract： The non-ferrous metal tailings reservoir in the Xiangjiang River Basin is a major hazard sources of ecological security in the region， safety accidents will cause serious ecological hazards in the region. High-precision sensors and distributed management information system development are adopted to realize real-time collection and on-line monitoring of key index data of tailings reservoir of a Lead-Zinc Mine in Southern Hunan， and multi-level early warning and prediction of safety risk status of tailings reservoir is carried out based on key indexes such as deformation displacement， reservoir water level and saturation line buried depth accurately obtained. Its performance shows? that the integrated management system can provide decision support for regional safety management.

關(guān)鍵詞：湘江流域;金屬礦尾礦庫(kù);生態(tài)安全

Key words： Xiangjiang River Basin;the non-ferrous metal tailings reservoir;ecological security

中圖分類(lèi)號(hào)：TD76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1006-4311（2019）33-0189-02

0? 引言

湘江流域生態(tài)安全是區(qū)域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的保障，為國(guó)家安全的重要組成部分，引起社會(huì)的廣泛關(guān)注[1，2]。湖南是有色金屬之鄉(xiāng)，湘江流域分布大量的有色金屬礦山及相關(guān)企業(yè)，這些礦山企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中建設(shè)了數(shù)量巨大的尾礦庫(kù)，其對(duì)整個(gè)湘江流域的生態(tài)安全構(gòu)成重大威脅[3，4，5]。因此，尾礦庫(kù)的安全監(jiān)測(cè)對(duì)于加強(qiáng)尾礦庫(kù)的安全監(jiān)管，把握尾礦庫(kù)的安全現(xiàn)狀，確保區(qū)域生態(tài)安全都具有重要意義[6-9]。

采用信息化、實(shí)時(shí)化、網(wǎng)絡(luò)化的尾礦庫(kù)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以及時(shí)、直觀的掌握壩體的形變、庫(kù)水位、浸潤(rùn)線等數(shù)據(jù)，并進(jìn)行安全評(píng)價(jià)、預(yù)警預(yù)報(bào)，為尾礦壩的安全監(jiān)測(cè)與管理決策提供有力支持[10-13]。

1? 工程簡(jiǎn)介

該鉛鋅礦尾礦庫(kù)主壩的初期壩為粘土心墻土壩，壩底標(biāo)高18.0m，壩頂標(biāo)高40.0m，壩高22m。尾礦堆積壩外坡為1：5，原設(shè)計(jì)最終堆積標(biāo)高為50.0m，對(duì)應(yīng)的總壩高為32m，總庫(kù)容為550萬(wàn)m3，目前尾礦堆積壩主壩的標(biāo)高約為43.0m，壩高約25m。

2? 監(jiān)測(cè)內(nèi)容

該尾礦庫(kù)地質(zhì)條件較好，無(wú)滑坡等地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，在線監(jiān)測(cè)項(xiàng)目主要包括壩體表面豎向位移監(jiān)測(cè)、壩體浸潤(rùn)線測(cè)量，庫(kù)水位測(cè)量和雨量監(jiān)測(cè)，不涵蓋庫(kù)區(qū)地質(zhì)滑坡體監(jiān)測(cè)。

3? 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)置方案

3.1 表面豎向位移監(jiān)測(cè)

尾礦庫(kù)壩體采用壓差變形傳感器監(jiān)測(cè)。壓差式變形測(cè)量傳感器主要用于結(jié)構(gòu)物沉降的長(zhǎng)期自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，采用精密數(shù)字化溫度補(bǔ)償和非線性修正技術(shù)，一體化的結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)和標(biāo)準(zhǔn)化的信號(hào)輸出，具有體積小、精度高、重量輕、量程覆蓋范圍寬等特點(diǎn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，在尾礦庫(kù)上的馬道上布設(shè) 7個(gè)豎向位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，包括 2個(gè)基點(diǎn)，5個(gè)測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)圖1。布置好后可以進(jìn)行實(shí)時(shí)地表沉降監(jiān)控，每 30min 采集一次，也可根據(jù)實(shí)際需要修改采集頻率。

3.2 浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)

壩體浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)采用高精度的滲壓計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，根據(jù)庫(kù)區(qū)實(shí)際情況，浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)橫斷面共設(shè)2個(gè)，選用人工監(jiān)測(cè)孔布設(shè)傳感器，一共布設(shè) 3個(gè)滲壓計(jì)，見(jiàn)圖1。布置好后可以進(jìn)行實(shí)時(shí)地表沉降監(jiān)控，每 30min 采集一次，也可根據(jù)實(shí)際需要修改采集頻率，獲取更詳細(xì)數(shù)據(jù)。

3.3 庫(kù)水位監(jiān)測(cè)

庫(kù)水位監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)庫(kù)區(qū)內(nèi)水位變化情況，選用與浸潤(rùn)線監(jiān)測(cè)相同的投入式滲壓計(jì)作為采集傳感器，采用單通道數(shù)據(jù)采集單元進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。庫(kù)水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)要求布置在水波波動(dòng)比較平穩(wěn)的位置，根據(jù)庫(kù)區(qū)實(shí)際情況和相關(guān)技術(shù)規(guī)范，將其布置在庫(kù)內(nèi)排水構(gòu)筑物上，本工程共設(shè)定 1 個(gè)庫(kù)水位測(cè)點(diǎn)，見(jiàn)圖1。

3.4 降雨量監(jiān)測(cè)

降雨量監(jiān)測(cè)應(yīng)根據(jù)尾礦庫(kù)周邊地形條件，在空曠處設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)。按國(guó)家現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定 20 平方公里設(shè)計(jì)一個(gè)雨量監(jiān)測(cè)計(jì)，因此本工程設(shè) 1 個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)，布設(shè)位置如圖1所示。

4? 在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警

基于獲取的壩體豎向位移、庫(kù)水位、浸潤(rùn)線和降雨量等數(shù)據(jù)，可以進(jìn)行安全評(píng)價(jià)、預(yù)警預(yù)報(bào)?；诜植际骄W(wǎng)絡(luò)和信息系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等方法，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了該尾礦庫(kù)安全在線監(jiān)測(cè)及預(yù)警系統(tǒng)。

系統(tǒng)具備監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)異常數(shù)據(jù)剔除、平差計(jì)算和異常監(jiān)測(cè)結(jié)果判別提示功能，并且在線安全監(jiān)測(cè)成果與人工安全監(jiān)測(cè)成果可以進(jìn)行對(duì)比分析。預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)由低到高分為黃色預(yù)警、橙色預(yù)警和紅色預(yù)警三個(gè)級(jí)別。通過(guò)設(shè)定監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的報(bào)警閾值，當(dāng)監(jiān)測(cè)參數(shù)超限時(shí)系統(tǒng)自動(dòng)報(bào)警。其中雨量監(jiān)測(cè)分析見(jiàn)圖2。

5? 結(jié)論

在尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)、尾礦壩、排洪構(gòu)筑物上布置自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器、供電和通信設(shè)施，基于傳感器自動(dòng)測(cè)量、分布式組網(wǎng)和系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等技術(shù)和手段實(shí)現(xiàn)對(duì)尾礦庫(kù)安全的自動(dòng)化在線監(jiān)測(cè)、分析和預(yù)警，建立了較完善的尾礦庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)管理機(jī)制，有效保障了該鉛鋅礦尾礦庫(kù)的安全。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳忠賢.干式堆存尾礦庫(kù)安全運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)分析及對(duì)策[J/OL].世界有色金屬，2019（15）：89-90[2019-10-12].

[2]陳聰聰，趙怡晴，姜琳婧.尾礦庫(kù)潰壩研究現(xiàn)狀綜述[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2019，39（06）：103-108.

[3]王儀心，米占寬.尾礦壩潰壩安全風(fēng)險(xiǎn)分析評(píng)價(jià)方法[J].金屬礦山，2019（06）：184-188.

[4]楊文兵，林福榮.淺析尾礦庫(kù)安全運(yùn)行的可靠性及預(yù)防措施[J].中國(guó)礦業(yè)，2019，28（S1）：69-71.

[5]王自力，王立娟，尹恒.基于空天地三維數(shù)據(jù)的尾礦庫(kù)安全監(jiān)管技術(shù)研究[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2019，15（02）：124-130.

[6]張圣，李同春，周桂云，晁陽(yáng).趙家溝尾礦壩穩(wěn)定安全系數(shù)預(yù)測(cè)研究[J].礦業(yè)研究與開(kāi)發(fā)，2019，39（1）：72-76.

[7]李鳳娟，章光，劉明澤，賀坤.基于變權(quán)綜合權(quán)重的黃金洞尾礦庫(kù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)[J].中國(guó)礦業(yè)，2019，28（01）：115-121.

[8]馬國(guó)超，王立娟，唐堯，賈軍虎，靳曉，唐梓洋.高分辨率遙感在非煤礦山安全生產(chǎn)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè)，2018，27（12）：88-93.

[9]王旋，王亞變，劉理臣，曹興，趙立芳，張兆虎.隴南市尾礦庫(kù)環(huán)境安全現(xiàn)狀分析及合理閉庫(kù)措施探討[J].黃金科學(xué)技術(shù)，2019，27（01）：144-152.

[10]張其國(guó)，張中儉，丁繼新.基于改進(jìn)的安全檢查表法的尾礦庫(kù)安全現(xiàn)狀定量評(píng)價(jià)[J].安全與環(huán)境工程，2018，25（05）：121-126.

[11]朱遠(yuǎn)樂(lè).吳坑里尾礦庫(kù)加高擴(kuò)容工程安全性研究[J].金屬礦山，2018（09）：166-170.

[12]賈虎軍，王立娟，靳曉，唐堯，馬國(guó)超.基于無(wú)人機(jī)航測(cè)的尾礦庫(kù)三維空間數(shù)據(jù)獲取與風(fēng)險(xiǎn)分析[J].中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2018，14（07）：115-119.

[13]靳曉，王立娟，賈虎軍，唐堯，馬國(guó)超，張小義.尾礦庫(kù)安全穩(wěn)定空間動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)方法研究及應(yīng)用[J].安全與環(huán)境學(xué)報(bào)，2018，18（03）：882-888.