尾礦庫邊坡位移監(jiān)測(位移/干灘/浸潤線)技術(shù)分析
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礦山重大危險源之一就是尾礦庫,使用安全監(jiān)測設(shè)施是為獲得尾礦庫運行各種準(zhǔn)確數(shù)據(jù), 指導(dǎo)尾礦庫安全運行管理, 適時掌握尾礦庫運行狀態(tài), 預(yù)防發(fā)生生產(chǎn)事故的重要手段。
礦山安全是制約礦山發(fā)展的重大瓶頸,尾礦庫又是礦山的重大危險源。為有效管理尾礦庫,避免安全事故,必須準(zhǔn)確監(jiān)測并及時提供尾礦庫的安全狀態(tài)數(shù)據(jù)。隨著各種安全監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備的不斷更新發(fā)展和對尾礦庫安全性的日益重視,尾礦庫安全監(jiān)測技術(shù)也在快速發(fā)展。
在線監(jiān)測的必要性
尾礦庫是礦山的一個重要設(shè)施,也是礦山重大危險源和污染源,其安全監(jiān)測是為獲得尾礦庫運行各種確切數(shù)據(jù),了解其運行狀況,指導(dǎo)尾礦庫安全運行。尾礦庫監(jiān)測較早、較普遍采用的是人工觀測,由于人工觀測周期長,資料的整編分析緩慢,信息傳遞滯后,不能適應(yīng)尾礦庫安全對監(jiān)測工作的時效性要求。采用在線監(jiān)測可以對尾礦庫進行更精細(xì)的觀測,提升尾礦庫安全管理和監(jiān)管水平,增強企業(yè)、社會、政府對于尾礦庫災(zāi)害的預(yù)警響應(yīng)能力。
尾礦庫在線監(jiān)測是應(yīng)用現(xiàn)代電子信息、通訊手段及計算機技術(shù),實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集、傳輸、分析和管理的監(jiān)測技術(shù)。在線監(jiān)測利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù),使不間斷的電測數(shù)據(jù)實現(xiàn)空間跨越,監(jiān)測數(shù)據(jù)通過無線或有線傳輸,可以在第一時間呈現(xiàn)在監(jiān)管人員眼前,為防災(zāi)、減災(zāi)的預(yù)警創(chuàng)造條件。隨著經(jīng)濟發(fā)展和科學(xué)進步,尾礦庫在線監(jiān)測技術(shù)得到了較大發(fā)展,新技術(shù)、新方法成效顯著,為在線監(jiān)測提供了經(jīng)濟基礎(chǔ)和技術(shù)支撐。
尾礦庫安全在線監(jiān)測技術(shù)
位移在線監(jiān)測技術(shù)
壩體位移在線監(jiān)測的方法和儀器設(shè)備種類很多,根據(jù)測點的位置可以分為壩體表面和內(nèi)部位移監(jiān)測;根據(jù)測量功能分為水平位移監(jiān)測、垂直位移監(jiān)測及三維位移監(jiān)測。壩體表面位移在線監(jiān)測方法包括兩大類:一類是使用 GNSS、智能全站儀等根據(jù)基點高程和位置來測量壩體表面標(biāo)點、覘標(biāo)處高程和位置變化,這種方式可以實現(xiàn)測點的三維位移數(shù)據(jù)測量;另一類是在壩體表面或內(nèi)部安裝或埋設(shè)一些儀器來監(jiān)測位移,這種方式通常只能測量測點的單項位移數(shù)據(jù)(水平位移或垂直位移)。
常用的有測斜儀技術(shù)、引張線技術(shù),激光準(zhǔn)直技術(shù)、正倒垂線技術(shù)、連通管法監(jiān)測技術(shù) (靜力水準(zhǔn)法)、振弦式沉降儀監(jiān)測技術(shù)等。從性能、安裝方法、使用維護及安裝成本等方面考慮,這些技術(shù)方法各有優(yōu)缺點,在使用中配套布置、相互驗證。
浸潤線在線監(jiān)測技術(shù)
壩體浸潤線監(jiān)測最常用的人工監(jiān)測方法是測壓管法,即選擇能反映主要滲流情況的壩體橫斷面,或預(yù)計有可能出現(xiàn)異常滲流的橫斷面作為觀測斷面,埋設(shè)適當(dāng)數(shù)量的測壓管,通過人工測量測壓管中水位來獲得浸潤線的高低。在此基礎(chǔ)上,以孔隙水壓力傳感器技術(shù)測量水位來實時在線監(jiān)測系統(tǒng)在近年得以快速的推廣應(yīng)用。傳感器的監(jiān)測類型主要有振弦式、光纖滲壓式,都是通過測定孔隙水壓力進而求得浸潤線??紫端畨毫?0的表面即為尾礦壩的浸潤線。
干灘在線監(jiān)測技術(shù)
在定量評價尾礦庫的防洪能力時,需要測定灘頂標(biāo)高和設(shè)計最高洪水位下允許達到的干灘長度,當(dāng)前的檢測方法難以準(zhǔn)確并快速測定這兩個指標(biāo),問題在于水邊線的界線很不明顯,該處又無法進入。通常采用的方法是測量監(jiān)測斷面上的幾個點的干灘高程,結(jié)合測點間的距離計算出干灘坡度;
再利用庫水位、壩頂標(biāo)高 (需要時還有壩頂寬度、相關(guān)測點間距、壩體坡度等) 分別求得干灘與庫水面和尾礦壩外坡面的交點 (灘頂標(biāo)高);進而求得干灘長度 (或安全超高)。目前常用的干灘標(biāo)高監(jiān)測儀器主要是超聲波液位計、雷達液位計和激光液位計,精度和穩(wěn)定性可以滿足一般要求。
庫水位在線監(jiān)測技術(shù)
尾礦庫內(nèi)存有大量的尾礦漿沉淀水,水位監(jiān)測的目的是根據(jù)水位的高低,判斷該庫防洪能力是否滿足安全要求。主要監(jiān)測儀器是超聲波液位計、雷達液位計和激光液位計。
降雨量在線監(jiān)測技術(shù)
降雨量監(jiān)測主要是實時掌握汛期降雨量大小,為調(diào)洪演算提供計算依據(jù)。主要使用容柵式雨量計來檢測降雨量的大小。