尾礦庫自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施，便于企業(yè)和安全監(jiān)管部門快速掌握與尾礦庫安全密切相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)的最新動(dòng)態(tài)，有利于及時(shí)掌握尾礦庫的運(yùn)行狀況和安全現(xiàn)狀，可以提高尾礦庫的安全性，保障庫區(qū)下游企業(yè)正常運(yùn)轉(zhuǎn)及庫區(qū)人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全，避免因尾礦庫事故而造成的環(huán)境污染，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。
　　目前，我國尾礦庫的監(jiān)測(cè)技術(shù)還處于起步階段。尾礦庫的管涌流土、地震液化等壩體內(nèi)部致災(zāi)因素引起壩坡失穩(wěn)的預(yù)警技術(shù)基本屬于空白，其監(jiān)測(cè)、預(yù)警技術(shù)的研究成果較少。而我國尾礦庫數(shù)量多、分布廣，因此尾礦庫自動(dòng)化安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)施建設(shè)是面向我國尾礦庫安全的重大需求，具有良好的應(yīng)用前景。
　　監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
　　金屬非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)包括：浸潤線、庫水位、灘面標(biāo)高、壩體位移、視頻圖像。
　　1．浸潤線監(jiān)測(cè)
　　一般選擇尾礦庫壩上最大斷面，或者一旦發(fā)生事故將對(duì)下游造成重大危害的斷面為監(jiān)測(cè)剖面，大型尾礦庫在一些薄壩段也應(yīng)設(shè)有監(jiān)測(cè)剖面。每個(gè)監(jiān)測(cè)剖面應(yīng)至少設(shè)置5個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，并應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料中壩體下游坡處的孔隙水壓力變化梯度靈活選擇監(jiān)測(cè)點(diǎn)。
　　2．庫水位監(jiān)測(cè)
　　一般在庫內(nèi)排水構(gòu)筑物上設(shè)置自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，將所測(cè)信號(hào)傳給室內(nèi)接收機(jī)進(jìn)行處理得到庫水位，既準(zhǔn)確又適時(shí)。需要指出的是，庫內(nèi)排水構(gòu)筑物一般位于尾礦庫內(nèi)，排水構(gòu)筑物周邊為尾礦澄清水，因此需要在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)布置前，針對(duì)特定尾礦庫的實(shí)際情況，靈活選擇施工方案。
　　3．干灘標(biāo)高監(jiān)測(cè)
　　干灘標(biāo)高的測(cè)量不同于其他點(diǎn)標(biāo)高的測(cè)量，這是由尾礦壩自身的運(yùn)行特點(diǎn)決定的，隨著尾礦壩的不斷填筑加高，灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下允許達(dá)到的干灘標(biāo)高是兩個(gè)動(dòng)態(tài)變化的指標(biāo)，因此，不能在某一位置架設(shè)堅(jiān)固的不能移動(dòng)的標(biāo)高監(jiān)測(cè)設(shè)備。采用移動(dòng)GPS，定期監(jiān)測(cè)尾礦壩灘頂標(biāo)高和設(shè)計(jì)最高洪水位下允許達(dá)到的干灘標(biāo)高，方法靈活簡(jiǎn)便、具有較高精度、利于位置變化。
　　4．壩體位移監(jiān)測(cè)
　　具體監(jiān)測(cè)手段主要有人工用經(jīng)緯儀監(jiān)測(cè)和GPS自動(dòng)監(jiān)測(cè)兩種。根據(jù)壩的長短至少選擇2～3個(gè)監(jiān)測(cè)剖面，一般在最大壩高處、地基地形地質(zhì)變化較大處均應(yīng)布置監(jiān)測(cè)剖面。每個(gè)剖面上根據(jù)壩的高矮，在壩坡表面從上到下均勻設(shè)置4～6個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。最下面一個(gè)點(diǎn)應(yīng)設(shè)置在壩腳外5～10m范圍內(nèi)的地面上，以用于監(jiān)測(cè)尾礦壩發(fā)生整體滑動(dòng)的可能性。
　　5.視頻監(jiān)測(cè)
　　在尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，為了實(shí)時(shí)掌握尾礦庫庫區(qū)的情況和運(yùn)行狀況，通常在溢水塔、灘頂放礦處、壩體下游坡等重要部位設(shè)置視頻監(jiān)測(cè)裝置，以滿足準(zhǔn)確清晰把握尾礦庫運(yùn)行狀況的需要。
　　設(shè)備安裝
　　在尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝時(shí)，應(yīng)注意以下問題：
　　1．安裝的儀器設(shè)備的安全問題。尾礦庫一般處在高山峽谷等人員稀少的場(chǎng)地，且尾礦庫占地面積較大，儀器設(shè)備的防盜問題是面臨的安全問題之一。因此，傳感器、攝像頭及GPS等設(shè)備應(yīng)安裝穩(wěn)固，均應(yīng)在安裝過程中考慮防盜問題，GPS接收機(jī)應(yīng)放置在水泥墩內(nèi)，避免因?yàn)樵O(shè)備主機(jī)被盜，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。
　　2．購買的GPS等設(shè)備應(yīng)該有避雷裝置。GPS設(shè)備靠接收星歷信號(hào)來準(zhǔn)確測(cè)定壩體變形狀況，GPS天線應(yīng)盡量選擇軛流圈天線，盡可能保證雷雨天氣的設(shè)備安全。
　　3．安裝位置應(yīng)考慮尾礦壩填筑過程高程變化。尾礦庫的運(yùn)行期為尾礦壩不斷升高、儲(chǔ)存尾砂庫容不斷增大的過程，與水利工程不同，其壩頂高程隨著生產(chǎn)運(yùn)行期的發(fā)展不斷變化。此外，對(duì)于上游式尾礦壩來說，其壩軸線還要不斷向庫內(nèi)前移。因此，GPS、孔壓傳感器等設(shè)備的埋設(shè)位置應(yīng)能夠滿足尾礦庫整個(gè)運(yùn)行期安全監(jiān)測(cè)和安全管理的需要，應(yīng)針對(duì)整個(gè)運(yùn)行期綜合考慮。
　　4．應(yīng)注意浸潤線監(jiān)測(cè)儀器埋設(shè)位置。尾礦壩總是在不斷加高的過程中，尾礦壩浸潤線還受降雨和放礦水的影響，其深度在一定范圍內(nèi)經(jīng)常變動(dòng)。現(xiàn)有的觀測(cè)設(shè)施只能測(cè)出進(jìn)水孔處的水頭或孔隙壓力。只有當(dāng)某個(gè)深度的水頭與該深度的高程相等時(shí)，或者說當(dāng)某個(gè)深度的孔隙壓力接近于零時(shí)，該深度才是浸潤線的位置。監(jiān)測(cè)儀器埋深了，測(cè)得的浸潤線比實(shí)際浸潤線低；儀器埋淺了，測(cè)不到浸潤線。因此，浸潤線的位置應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)資料綜合考慮。
　　運(yùn)營管理
　　基于金屬非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在尾礦庫的運(yùn)行過程中，除了應(yīng)及時(shí)掌握各種監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)的最新數(shù)據(jù)外，還要有判斷尾礦庫安全與否的預(yù)警技術(shù)和響應(yīng)方法。結(jié)合尾礦庫定量安全評(píng)價(jià)方法，通過對(duì)尾礦庫運(yùn)行期的安全評(píng)價(jià)和監(jiān)測(cè)指標(biāo)數(shù)據(jù)安全度分析，可以建立尾礦庫運(yùn)營管理的預(yù)警技術(shù)和響應(yīng)方法。
　　1．浸潤線指標(biāo)的預(yù)警方法
　　通過尾礦壩現(xiàn)狀的勘察和資料分析，掌握特定尾礦壩的沉積規(guī)律、材料分區(qū)及概化方法、堆壩材料的物理力學(xué)特性指標(biāo)，通過滲流驗(yàn)算及分析，掌握汛期設(shè)計(jì)資料允許的最高浸潤線高程。該指標(biāo)即是浸潤線監(jiān)測(cè)指標(biāo)的預(yù)警及響應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于等別不高的尾礦庫，還可以依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)《構(gòu)筑物抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》中有關(guān)尾礦壩浸潤線高度的預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警。
　　2．防洪能力的預(yù)警方法
　　防洪能力的預(yù)警是避免汛期發(fā)生尾礦庫漫頂潰壩事故的最有效方法。通過調(diào)洪驗(yàn)算得到當(dāng)前庫水位下，設(shè)計(jì)最高洪水位下尾礦庫需要的調(diào)洪水深，即可以掌握當(dāng)前干灘長度是否滿足調(diào)洪水深的要求。
　　3．壩體位移的預(yù)警方法
　　通過尾礦壩當(dāng)前運(yùn)行現(xiàn)狀的有限元強(qiáng)度折減法壩坡穩(wěn)定性分析，可以近似得到發(fā)生極限滑動(dòng)情況時(shí)，壩體一定深度及表面的變形情況，并結(jié)合尾礦壩位移監(jiān)測(cè)趨勢(shì)及變形率的定性判斷，可以準(zhǔn)確把握尾礦庫因受力情況發(fā)生的位移趨勢(shì)及變化速率，從而及時(shí)預(yù)警并采取響應(yīng)措施，疏散下游群眾，并采取積極措施加固壩坡，避免因壩坡失穩(wěn)發(fā)生潰壩的嚴(yán)重危害。
　　基于強(qiáng)度折減的有限元法，能夠處理復(fù)雜荷載和邊界條件，算法先進(jìn)，可以更為準(zhǔn)確地分析尾礦壩的壩坡穩(wěn)定性，為尾礦庫安全監(jiān)測(cè)位移指標(biāo)的預(yù)警提供依據(jù)。
　　4．注重與日常巡檢工作結(jié)合
　　尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)施，可以使管理者在主控制室內(nèi)及時(shí)把握尾礦庫的最新動(dòng)態(tài)和監(jiān)測(cè)指標(biāo)信息，但是，尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不能完全代替尾礦庫日常巡檢工作，應(yīng)與日常巡檢結(jié)合。通過監(jiān)測(cè)指標(biāo)和日常巡檢結(jié)合的比對(duì)，能夠更為科學(xué)地掌握尾礦庫的安全狀況和運(yùn)行特點(diǎn)。
　　效果分析
　　近年來，我國國民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，GDP每年以10%左右的速度遞增，在經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的帶動(dòng)下，鋼鐵、有色金屬和水泥等主要原材料工業(yè)擴(kuò)張迅速，隨著金屬、非金屬礦山采選業(yè)的迅速發(fā)展，尾礦庫的安全生產(chǎn)和環(huán)境安全等問題日益顯現(xiàn)，特別需要指出的是，我國尾礦庫下游大都為人口密集區(qū)、城鎮(zhèn)或大型工廠企業(yè)，因此，尾礦庫的安全備受關(guān)注。如何針對(duì)我國尾礦庫分布特點(diǎn)和現(xiàn)狀，提高尾礦庫安全管理水平，是擺在全社會(huì)面前的一個(gè)重要問題。金屬、非金屬礦山尾礦庫安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的逐步實(shí)施和推廣，可以大幅度提高我國對(duì)于尾礦庫潰壩災(zāi)害機(jī)理的認(rèn)識(shí)水平，全面提升尾礦庫安全監(jiān)管和日常管理水平，增強(qiáng)企業(yè)、社會(huì)、政府對(duì)于尾礦庫災(zāi)害的預(yù)警響應(yīng)能力，建立更便于尾礦庫運(yùn)行期安全管理和風(fēng)險(xiǎn)控制的潰壩風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)判方法。