陳遠光，朱 唯，許英鵬，賢梁明，農(nóng)瑞桂，李建文

(1. 中信大錳礦業(yè)有限責任公司 大新錳礦分公司,廣西 崇左 532200； 2. 中信大錳礦業(yè)有限責任公司，廣西 南寧 530029)

近年來，電解金屬錳(以下簡稱為：電解錳)行業(yè)所需的錳礦石的品位逐年下降趨勢，錳渣的產(chǎn)生量大幅增加，大部分企業(yè)原有渣庫已經(jīng)庫滿或即將庫滿，錳渣庫的安全環(huán)保隱患日益突出。通過安裝錳渣庫在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用高精度GPS定位技術等先進技術手段，加強錳渣庫安全環(huán)保管理，及時發(fā)現(xiàn)和掌握庫體監(jiān)測指標最新動態(tài)，通過預警信息和變化趨勢綜合分析，能夠給企業(yè)管理者提供決策依據(jù)。

1 在線監(jiān)測系統(tǒng)簡介

開發(fā)一整套監(jiān)測軟件系統(tǒng)，實現(xiàn)對尾礦庫各項數(shù)據(jù)自動監(jiān)測、監(jiān)測到的實時數(shù)據(jù)和視頻監(jiān)控圖像實現(xiàn)無線傳輸，準確地描述尾礦庫的整體性狀，對尾礦庫安全監(jiān)測實現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的分類、存儲、檢驗、分析和輔助決策，實時監(jiān)測尾礦庫運行狀況。

逐級建立企業(yè)尾礦庫安全監(jiān)控中心，進行逐級監(jiān)管，不同級別的尾礦庫監(jiān)控中心的職責、功能、監(jiān)控重點和使用權限不盡相同。根據(jù)尾礦庫的重要程度，公司級監(jiān)控中心可全部或者有選擇地對某些重點尾礦庫進行實時動態(tài)監(jiān)控，并對全礦所有尾礦庫的安全性進行實時分析計算，在后臺進行軟件跟蹤、評價、預報。同樣，礦級監(jiān)控中心對全礦尾礦庫進行安全監(jiān)控并將動態(tài)數(shù)據(jù)上傳到公司級監(jiān)控中心。建設架構如圖1所示。

圖1 建設構架示意

2 在線監(jiān)測系統(tǒng)涵蓋的內(nèi)容

在線監(jiān)測系統(tǒng)就是能夠連續(xù)、實時地自動監(jiān)測和管理分析各項監(jiān)測指標的變化趨勢，當監(jiān)控指標出現(xiàn)異常時，發(fā)出預警信號的一套設備監(jiān)測系統(tǒng)。當前監(jiān)測主要是利用GPS高精度準確定位技術、無線網(wǎng)絡通訊技術，視頻影像技術通過計算機及配套相應軟件構建一個監(jiān)管平臺，對渣庫關鍵部位進行監(jiān)測。監(jiān)測內(nèi)容主要包括壩體位移監(jiān)測、浸潤線、庫水位、干灘長度、降雨量和庫周邊視頻影像等[1]。根據(jù)不同的壩體會有不同的監(jiān)測內(nèi)容。

2.1 壩體位移監(jiān)測

根據(jù)壩體長度、寬度、高度實際情況，壩體位移測點設置一般在壩頂設置和各臺階。監(jiān)測數(shù)據(jù)通過計算機軟件分析后以數(shù)據(jù)和圖形表格形式呈現(xiàn)，直觀反映監(jiān)測動態(tài)。本排渣庫壩壩頂長230 m，現(xiàn)狀壩高65 m，根據(jù)布點原則的要求，確定按間隔50 m布點，共計布設5個表面位移監(jiān)測點，壩體一側山體上布設1個基準點，如圖2所示。

圖2 監(jiān)測點布點示意

2018年11月建成投入運行以來，至今各項監(jiān)測數(shù)據(jù)正常，達到預期設計要求。數(shù)據(jù)見表1。

表1 GPS在線監(jiān)測位移數(shù)據(jù) m

2.2 庫水位監(jiān)測

庫水位監(jiān)測一般采用水文尺，多為人工記錄。自動監(jiān)測系統(tǒng)可以采用傳統(tǒng)標尺加紅外線、滲壓計、超聲波等設備選擇在庫水位平穩(wěn)相對固定和便于管理維護位置監(jiān)測，一般設置在庫內(nèi)排水系統(tǒng)周圍相對固定的地方。本排渣庫為干渣庫，故不設庫水位監(jiān)測。

2.3 干灘監(jiān)測系統(tǒng)

干灘監(jiān)測內(nèi)容包括高程和干灘長度。一般通過設置在排水系統(tǒng)附近的水位監(jiān)測點的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及一些特征點、動態(tài)觀測特征點的實時數(shù)據(jù)，從而達到控制干灘坡度、干灘長度目的。本排渣庫為干渣庫，故不設干灘監(jiān)測。

2.4 降雨量監(jiān)測系統(tǒng)

本排渣庫采用當前氣象部門廣泛使用的容柵式雨量計，優(yōu)點是其內(nèi)部自帶傳感器和數(shù)字計算電路，接入到計算機便能采集雨量數(shù)據(jù)。因此無需像其他普通雨量計那樣使用前和使用一段時間后，要派人去現(xiàn)場先進行麻煩的精度校準，實現(xiàn)真正的無人值守。投入運行以來各項數(shù)據(jù)監(jiān)測正常，雨量計設定每小時采集1次數(shù)據(jù)。

2.5 視頻監(jiān)測系統(tǒng)

提供實時的尾礦壩視頻影像資料及錄像存儲服務，可以對尾礦壩的壩體、庫水位等情況做出直接、準確的判斷。形象的說，整個尾礦壩在線監(jiān)測系統(tǒng)就是這個人的身體，影像子系統(tǒng)就是這個人的眼睛，而浸潤線等子系統(tǒng)則是這個人的皮膚等觸覺系統(tǒng)。同時結合尾礦壩在線監(jiān)測系統(tǒng)的各個子系統(tǒng)，能夠在第一時間掌握尾礦壩各種準確的第一手資料。通過各個子系統(tǒng)反饋的信息，通過服務器這個大腦的綜合處理判斷，及時找出隱患并處理，以求在尾礦壩的安全監(jiān)控及企業(yè)的安全生產(chǎn)方面達到節(jié)約成本、事半功倍的效果。

3 在線監(jiān)測系平臺

整個平臺為B/S架構，后臺采用java開發(fā)，前端用Flex builder開發(fā)，該系統(tǒng)在服務器運行后，在同一網(wǎng)段內(nèi)的電腦均可訪問，也可以通過其他方式訪問。訪問效果如圖3～4。預警信息可以通過指定手機號碼發(fā)送信息。目前廣西尾礦庫遠程監(jiān)管平臺還未建立，故本渣庫在線監(jiān)測系統(tǒng)未接入政府監(jiān)管平臺，僅在內(nèi)部局域網(wǎng)運行。

圖3 壩體位移濾波展示效果示例

圖4 綜合預警示例

4 當前錳行業(yè)渣庫隱患現(xiàn)狀

1)錳行業(yè)渣庫隱患

根據(jù)《電解金屬錳企業(yè)環(huán)境工作指南》，錳渣庫屬于尾礦庫，參照尾礦庫安全技術規(guī)程管理。故錳渣庫等級分類主要從“壩高H，庫容V”兩個方面衡量，分為5個等級[2]。近年來電解錳生產(chǎn)能力大幅提高，渣量劇增，原有渣庫滿后，合適的新渣庫場址難尋，現(xiàn)存錳渣庫50%以上已經(jīng)滿庫，無調(diào)洪庫容，仍超額使用，隱患突出[3]。

2)部分渣庫設計隱患

渣庫一般是根據(jù)實際地形為山谷型庫或傍山型庫，通過在谷口、山腳依山筑壩形成的渣庫較為普遍，平地型建設的庫比較少。在建設渣庫設計時考慮增加庫容，減少建庫投資成本，修建的壩體材料常就地取材，以土壩、堆石壩形式結合鋪設防滲膜，壩體安全坡比考慮不充分，初級壩基礎處理達不到規(guī)范要求，防滲設施，導排水系統(tǒng)未完善，壩肩設置不合理。部分渣庫選址上不合理，一些企業(yè)為了兼顧排渣運行投資成本，違規(guī)建設頭頂庫。

3)渣庫運行管理隱患

在電解錳企業(yè)中，錳渣運輸方式主要采用汽車、皮帶和管道輸送等。庫內(nèi)排渣次序紊亂，容易造成庫內(nèi)排水不暢，當庫內(nèi)積水過多，極易發(fā)生潰壩；排渣點相對固定集中，部分區(qū)域?qū)υ^多過高，連續(xù)下雨渣濕透后，容易造成大面積塌渣情況，沖擊壩體安全。錳渣庫周邊截水溝年久失修，未能發(fā)揮作用，大量雨水進入渣庫存在安全隱患；安全投入不足，安全管理不到位，管理松散，未能及時發(fā)現(xiàn)隱患并采取防范措施。

4)渣庫監(jiān)測手段隱患

在渣庫監(jiān)測方面，按照設計要求，壩體一般設置有監(jiān)測樁。目前主要是人工定期觀測和設備定期監(jiān)測，人工觀測往往不能及時發(fā)現(xiàn)壩體細微的隱患，無法及時掌握隱患發(fā)展趨勢，等到出現(xiàn)較大位移裂縫時補救難度大。另外人工監(jiān)測不全面，因?qū)I(yè)監(jiān)測需要專業(yè)技術人員和專業(yè)設備，部分企業(yè)沒有這方面的力量，監(jiān)測周期設置不合理，沒有連續(xù)性觀測，監(jiān)測精度達不到要求，存在安全隱患。

5 在線監(jiān)測系統(tǒng)在錳渣庫應用的趨勢

近年來隨著國家對安全、環(huán)保督察治理的力度加強，相關政策法規(guī)的出臺，特別是環(huán)保問題從中央到地方已成為熱點討論問題，整個大環(huán)境對環(huán)保關注程度前所未有，今后從中央到地方環(huán)保督察已經(jīng)常態(tài)化。針對目前渣庫存在的安全、環(huán)保隱患，安裝在線監(jiān)測系統(tǒng)，利用計算機實時監(jiān)測和管理渣庫運行情況變化，防范事故發(fā)生，確保渣庫安全運行就顯得尤為重要。

尾礦庫監(jiān)測技術經(jīng)過了多年的發(fā)展和探索，雖然取得了很大進步，已經(jīng)形成了一套行之有效的監(jiān)控系統(tǒng)，但在壩體內(nèi)部因素方面的研究還是較少，因壩體內(nèi)部因素引起壩坡失穩(wěn)的預警技術基本屬于空白[4]。我國各種類型的渣庫，分布廣、數(shù)量多、地質(zhì)條件復雜，監(jiān)測技術手段還有待進一步研究完善。

渣庫在線監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)展完善后，應用將更加廣泛，監(jiān)測相關數(shù)據(jù)上傳到政府部門的監(jiān)管網(wǎng)絡系統(tǒng)，管理更加規(guī)范。根據(jù)各企業(yè)和各渣庫的實際情況，按風險等級的不同選擇相應系統(tǒng)，網(wǎng)絡化運行，減少人工監(jiān)測因素造成后期的管理維護滯后。

6 結 語

隨著電解錳行業(yè)的發(fā)展，現(xiàn)有錳渣庫容日益減少，新渣庫尋找困難，錳渣庫的安全問題將成為制約電解錳生產(chǎn)的一個重要因素，而錳渣庫安全環(huán)保隱患確日益突出。因此加強錳渣庫安全管理構建完善的監(jiān)控體系，通過安裝在線監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)渣庫自動化安全監(jiān)測分析評價預報，能夠及早發(fā)現(xiàn)隱患，及時采取防范措，提高渣庫安全管理水平。