尾礦庫在線安全監測系統現狀及對策分析

李京京

近年來，尾礦庫安全事故偶有發生，事故的發生造成極大損失，包括人員損失與經濟損失，引起社會高度重視。如何強化尾礦庫安全管理也成為研究的重點，引入信息化技術手段，結合生產實際情況分析，構建完善的在線監測系統，借助監測控制系統，實時化掌握環境和設備等的情況，預測安全風險，及時預警與預報安全風險，保障生產作業的安全。

1 尾礦庫安全管理的意義

目前，我國尾礦庫數量較大，很多都存在安全隱患與風險，若發生安全事故則會造成很大損失。2008 年的9·8 某尾礦庫安全事故，事故泄容量為26.8 萬立方米，過泥面積達到30.2 公頃，事故造成277 人死亡、4 人失蹤、33 人受傷，事故直接經濟損失達到9619.2 萬元。2020 年3·28 尾礦庫泄漏事故，礦庫253 萬立方米尾礦砂水泄漏，造成大面積過水，快速組織救援，實施污染控制和削峰清潔，經過14 個日夜解決了系列難題，實現了不讓超標污水進入干流的目標。吸取經驗教訓，強化尾礦庫安全管理，構建完善的安全監測系統，保障尾礦庫處于安全狀態，避免造成生態損失或者人員損失或者經濟損失，具有現實意義。從尾礦庫管理實際分析，各個地區都加大了尾礦庫安全監督管理力度，企業方面也高度重視安全管理，積極引入信息化技術手段輔助管理，獲得不錯的成效，不過構建的在線安全監測系統價值與作用未能完全發揮，安全監測系統的應用和日常安全管理的融合度不足，難以保證尾礦庫的安全穩定運行，需進行管理的優化與完善。

2 尾礦庫在線安全監測系統的應用問題

2.1 監控系統基礎設施不完善

尾礦庫的安全管理是否到位，直接影響著區域內群眾的生命財產安全與環境安全，構建完善的在線安全監測系統，做好環境監測與其他指標監測，實時化掌握運行情況，具有現實意義。從當前尾礦庫管理實際分析，存在著檢測監控系統不完善和檢測監控技術水平不高等問題，現代化監測設施的投入不足，監測到的數據信息質量不達標，難以準確化掌握尾礦庫運行情況，影響著安全運行管理工作的質量。將現代化通信技術和計算機技術等，應用到尾礦庫監測實踐中，實時化監測指標數據，強化安全管理，最大程度上防范安全隱患的產生，保障尾礦庫運行的安全。

2.2 監測系統的覆蓋面不足

從尾礦庫監測內容的角度分析，需對水位和壩體壩坡等進行全面監測，實時化掌握安全運行情況，切實保障運行的安全。目前，部分尾礦庫的安全管理覆蓋面不足，例如安全管理和排水設施以及壩體壩坡等，存在著監測管理不到位的情況，影響著尾礦庫安全穩定運行。其中，水位監測水平不高的問題比較突出。保障尾礦庫安全穩定運行，水位控制為重點，在保障回水水質與水量的要求前提下，盡可能降低庫水位。若回水和壩體安全對灘長與超高的要求出現矛盾，則必須要保證壩體安全。構建完善的在線安全監測系統，建設高質量的水位監測系統為重要內容，實現對尾礦庫水位變化的實時化掌握，保障安全穩定運行。

2.3 在線安全監測系統與人工巡視的融合不足

基于安全管理目標，除了構建完善的尾礦庫在線安全監測系統外，還必須要做好人工巡視與管控，形成線上+線下的有效融合，增強對尾礦庫運行安全的管理，保障群眾的安全。采用現代化技術手段，可減輕人工巡視的強度，同時提高巡視檢查的效率與質量，助力尾礦庫安全運行與高效化管理。從當前的尾礦庫安全管理實際分析，大部分尾礦庫都構建了在線安全監測系統，但很多系統的“擺設”性很強，未能被充分利用，缺少對現場的有效巡視和管理，使得很多安全隱患與問題未能得到有效解決與處理。除此之外，部分尾礦庫過度依賴在線安全監測系統，認為有監測系統便能夠實現全面監測與控制，未做好日常的巡視管理與維護，安全管理體系不完善，使得尾礦庫管理不到位，影響運行的效益與效果，還需要進行系統優化和管理的完善。

3 尾礦庫在線安全監測系統的構建與應用實例分析

3.1 案例概述

以某尾礦庫為例，構建了在線安全監測系統，并且形成了長距離自動化安全監測剖析預報體系，為尾礦庫安全穩定運行提供了支持與保障。實際應用中，利用動態監測儀器設備，實現對尾礦庫狀態的實時化監測，結合使用尾礦庫和辦公中心的通訊子系統、監控中心計算機體系以及Web 查詢報表系統等，全面化落實安全運行的監測。從安全管理的角度分析，采用尾礦庫安全監控系統和安全剖析評價系統以及安全預警系統等，支持尾礦庫安全運行狀態的實時化監測與分析，能夠及時預報預警，切實保障尾礦庫的狀態安全?，F結合此系統的構建和應用，進行具體分析。

3.2 在線安全監測系統的構建

根據尾礦庫安全管理需求，構建的在線安全監測系統，主要架構包括現場感知系統、采集系統、傳輸系統以及監控中心。搭建的監控中心，其構成方面主要包括監控軟件系統、分析與評估軟件、硬件系統和報警系統。搭建的安全監測系統，可實現浸潤線監測和庫水位變化監測以及降雨量監測，與此同時能夠實現壩體內部位移監測和表面位移監測以及干灘監測等?；诎踩O測系統，可實現數據信息的自動化采集和分析以及網絡分發，達到了信息化和實時化以及網絡化的水平，助力管理工作的高效化開展與落實。安全管理實踐中，采用不同的系統模塊，完成對應的安全監測工作，對標尾礦庫安全運行標準與要求，及時掌握存在的問題，預警安全風險，切實保障尾礦庫安全。

3.3 在線安全監測系統的應用

構建的在線安全監測系統，現場布線比較方便，且信號穩定性很好。利用監測系統，能夠實現全面化監測，對影響尾礦庫安全穩定運行的各類要素實施實時化監測與分析以及控制。將采集的監測數據與信息，通過三維動態化形式顯示，能夠真實、直觀且全面化展現尾礦庫運行情況，做到實時化監測，切實保障安全管理到位。系統設計時，數據采集板使用的傳感器接口，選擇的是模擬接口，而CPU 使用的是ARM 芯片，不僅速度快，而且功能強大，具有較好的穩定性，能夠實現模塊的有效兼容，并且減少了配置的設備數量，便于后期的運行與維護管理。采用在線安全監測系統，管理工作人員能夠及時地、直觀地、全面地掌握尾礦庫安全運行的數據信息，開展安全評價與預警預報，并且能夠指導安全生產，為各類加固工程設計和管理以及安全隱患消除，提供技術保障與支持，切實保障壩體的安全，增強工程效益，達到生產的安全。

4 尾礦庫在線安全監測系統的策略

4.1 完善監測系統的基礎設施

首先，做好在線安全監測系統建設的基礎工作。目前，很多尾礦庫未構建在線安全監測系統，加之外部監管不足，使得安全管理狀態懈怠，甚至存在著人工監測的情況，通過現場檢查與數據采集，分析安全隱患與問題，難以保障尾礦庫的安全。從強化安全管理的角度分析，必須要加大對系統建設的投入力度，積極引入現代化監測裝置與設備，根據尾礦庫的實際情況，構建在線安全監測系統，為安全管理工作的開展提供支持，切實保障安全管理到位。從監測設備的市場分析，涌現出大量的產品，為在線安全監測工作的開展提供支持與保障，可以滿足高水平監測系統構建的多樣化需求。

其次，提升基礎設施的運行水平。構建在線安全監測系統時，要保證設備的精度，選擇監測設備時將精度作為重要指標。按照尾礦庫在線安全監測系統技術要求和標準，優選高性能的監測設備，既需要達到可靠性與耐用性要求，同時也需要保障監測時長與通信的穩定性，適應惡劣環境。積極利用第三方機構的業務優勢，開發所需的監測系統，控制監測系統構建的成本，強化對安全監測的管控。結合監測任務與內容要求，構建在線安全監測系統，增加監測的覆蓋面。對于低等別的尾礦庫，可以降低監測指標，事前做好風險分析與評估，掌握可能導致潰壩風險的點位，做好風險點的監測。對壩體位移和浸潤線等布置好監測設置，形成完善的監測系統。在確定監測系統的覆蓋范圍時，可結合物理實驗研究中的級配曲線和抗剪強度等，為尾礦庫風險評估提供相應的基礎參數，助力安全監測系統的監測指標確定。使用FLAC 或者其他有限元軟件，搭建尾礦庫計算模型，同時計算與分析尾礦庫正常狀態下的靜力學行為與動力學行為，獲得應力和應變等的分布規律，達到提高在線安全監測系統運行效率的目的。

最后，做好基礎設施的運行管理。若想有效保證監測設備與系統運行情況，制定完善的管理制度，指導儀器設備運行維護與養護工作的開展，強化監測安全。組建專門的工作小組，負責尾礦庫在線安全監測系統運行維護與管理，消除監測儀器設備的隱患與風險，保障尾礦庫在線安全監測系統穩定運行。由于尾礦庫環境復雜且惡劣，很容易造成監測儀器設備損壞，影響著在線監測運行的效果與效益。若發現設備運行問題，必須要及時采取處理措施，保護好監測設備與系統，促使尾礦庫在線安全監測系統價值得到發揮。

4.2 構建完善的在線安全監測系統

首先，設計好系統的總體架構。一般來說，尾礦庫在線監測系統的構成，主要為現場傳感模塊和數據采集與傳輸模塊等。其中，現場傳感模塊的組成包括表面位移和內部位移監測以及視頻監控等。數據采集與傳輸則是利用各類信號采集儀，進行數據信息的采集與傳輸，傳輸到在線檢測系統為安全管理提供支持?，F場配置的設備，可提供日常管理數據和檢測數據等。利用中心網絡模塊進行數據發布，有關部門可掌握尾礦庫的安全狀態，強化安全管理，保障運行的安全。設計尾礦庫在線安全監測系統，需做好監測需求的分析，全面掌握尾礦庫運行情況，開發所需的功能模塊。

其次，做好子系統的設計。根據安全監測的需求，構建水位監測系統。從尾礦庫在線安全監測與預警系統的構建分析，在尾礦庫匯水面下面裝置了電子水位計，使用沉入式水位計以及非沉入水位計，實時化采集水位信息。在系統設計階段給出防洪需要的調控水深，同時要求在設計洪水位時既需要達到最小安全超高以及最小安全干灘長度的要求。利用水位監測系統，根據采集的水位數據信息，分析防洪能力是否達到安全要求。利用水位安全監測系統，可實時化掌握水位高程，根據數據信息反算干灘長度和安全高差等，結合上游的參數能夠為庫水位狀態和預警預報提供支持，借助數據信息提供支持與保障。一般來說，設置的庫水位監測點多為死水位淹沒區中心位置和排水管出水口周圍等。根據尾礦庫的情況，設置1-2 個水位監測點就可以，采取自動化觀測與人工觀測結合的辦法。在硬件方面配置無人值守型一體化智能地下水監測站，集成了滲壓計和智能化數據采集儀以及3G/GPRA/GSM 通訊等為一體，支持智能化上報。使用的滲壓計裝置，運用壓力和水深正比管理的靜水壓力原理，借助手持設備或者自動化監測系統實現數據采集。

最后，做好功能開發。從系統構建的角度分析，必須要做好系統管理和監測信息分析報警以及跟蹤記錄等功能的開發，滿足實際需求。構建的在線監測系統，必須要具有用戶分級權限管理功能，根據不同級別人員的工作特點設置權限。同時還要具有用戶賬戶與密碼管理功能，安全監測系統采集和傳輸以及存儲的數據信息必須要定期備份。設計用戶操作手冊，為使用者提供在線化指導與幫助。除此之外，還要開發預警功能，利用監測數據信息，實時化分析監測情況，及時提醒相關人員做好安全風險處理。從監測數據信息的實時化分析與處理角度分析，若數據超過或者已經超過警戒值，則利用語音短信和閃爍燈光等發出預警、警報，工作人員可快速反應并且處理。安全監測系統的設計，除了開發監測功能和預警功能以及報警功能外，還要構建完善的安全管理體系以及數據變化趨勢曲線，為相關人員展示對應的應急救援預案，快速整合救援物資與專家信息，迅速響應救援活動的開展 。

4.3 增強線上與線下的融合度

從安全管理的角度分析要充分利用尾礦庫在線安全監測系統，很多情況下監測點位很多，綜合分析后確定相應的監測點位，例如壩體表面位移監測點，使用徠卡TM30 全站儀設備對2個監測控制點以及6 個監測測量點，進行全面分析。對于監測點需要做好保護，避免人為破壞或者其他因素的影響，有效控制外界環境的影響，避免影響安全監測數據信息的質量。做好全面嚴格控制，構建完善的監測網絡，切實保障尾礦庫在線安全監測系統運行的安全。對于浸潤線的監測，使用VWP-0.3 型號設備，通過埋入到水工結構物或者其他結構內，進行結構物或者土體內部的滲透水壓力測量分析，做好運行數據信息的全面采集與分析，為安全管理助力。

與此同時，還必須要制定完善的安全應急處理預案與處理機制。明確尾礦庫在線安全監測系統的功能和作用，結合常見的安全隱患與安全事故，做好全面分析，提出應急處理方法與措施，為安全風險的識別與處理提供支持，切實保障尾礦庫安全穩定運行。組建專門的管理團隊，編制尾礦庫安全管理制度，細化分解工作人員的職責與任務，實施責任追究制，增強人員的責任意識和安全意識，認真落實尾礦庫日常安全管理工作，切實保障尾礦庫安全穩定運行，避免產生安全事故與風險，保護好區域內群眾的生命財產安全，最大程度上保障尾礦庫的風險處于可控狀態，避免出現安全事故。加強線上與線下的融合力度，發揮信息化技術和人力資源的力量，高質量落實安全監測工作，促使安全監測水平得到提高。根據管理工作的內容與任務，將管理人力資源配置到相應的點位上，負責系統監控與基礎設施運行維護以及尾礦庫的檢查，增強對尾礦庫安全運行的管理強度，及時發現問題與管理不足。注重特殊天氣前后的檢查，例如汛期來臨前要對尾礦庫在線安全監測系統進行全面檢查，完善系統運行功能，保障基礎設施都達到安全監測的要求。當惡劣天氣出現后，則要做好尾礦庫的監測與檢查，根據采集的各類信息，進行尾礦庫的評估與分析，全面掌握運行情況，及時排除潛在的隱患與問題。風雨過后進行監測系統的運行檢查，保證系統沒有問題。

5 結語

綜上所述，尾礦庫在線安全監測系統的構建，要從基礎設施與系統建設以及應用等方面，做好全面規劃與設計，實現線上與線下的有效融合，為實時化安全監測與管控提供支持。未來，新技術的不斷應用能夠提升尾礦庫在線安全監測系統的功能水平，強化安全保障。若想有效發揮信息化技術的應用價值，需轉變安全管理理念，積極完善安全監測系統，強化安全保障。在技術的應用保障下，高度重視日常管理，形成強大的安全保護網絡，促使尾礦庫安全穩定，避免產生安全事故，帶來不良影響。