軟件開發(fā)工程師評職范文尾礦庫工程在線監(jiān)測

　　摘要:尾礦庫工程是一個復(fù)雜多變的大系統(tǒng)，它運行狀態(tài)的好壞直接關(guān)系到礦山企業(yè)和下游人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。而大多數(shù)尾礦庫坍塌、潰壩、漫壩等事故的發(fā)生，多半是因為水的影響。為此國家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局力推實行建立尾礦庫工程在線監(jiān)測系統(tǒng)。本文詳細(xì)介紹了某大型尾礦庫在線監(jiān)測工程在線監(jiān)測系統(tǒng)的組成及其現(xiàn)場實際應(yīng)用等情況，具有一定的推廣意義。

　　關(guān)鍵詞:尾礦庫,水位,浸潤線,穩(wěn)定性

　　1 尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)綜述

　　某大型尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)相關(guān)規(guī)程、設(shè)計文件要求，在尾礦庫主壩分6個斷面布設(shè)傳感器建立在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。針對該尾礦庫特定的筑壩管理要求、滲流場及變形場的復(fù)雜性和潰壩的危險性，通過分析監(jiān)測該尾礦庫內(nèi)部深層水平位移、豎向位移、浸潤線深度、干灘長度、降雨量、庫水位變化等指標(biāo)，進(jìn)行在線安全監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)開發(fā)，建立以尾礦庫安全穩(wěn)定性監(jiān)測為主、滲流應(yīng)力應(yīng)變場分析為輔，融現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)、信息技術(shù)和分析技術(shù)于一體的尾礦庫災(zāi)害分析、安全預(yù)警新方法，建立新尾礦壩在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

　　2 工程施工情況

　　某大型尾礦庫在線監(jiān)測系統(tǒng)由設(shè)計院組織施工，該項工程于2010年11月鉆機(jī)進(jìn)場開始施工，2011年4月鉆孔完畢，同時進(jìn)行線纜溝開挖，線纜的套管、鋪設(shè);2011年5月中旬安裝調(diào)試完成，目前該系統(tǒng)正在試運行中。

　　3 系統(tǒng)情況

　　3.1 監(jiān)測指標(biāo)選擇

　　尾礦庫內(nèi)存有大量尾礦漿沉淀水，水位相對比較穩(wěn)定;同時，從尾礦壩壩頂排放尾礦時，礦漿向庫內(nèi)流淌的過程中，礦漿水不斷向下滲透;此外，汛期大量降雨，這些因素在尾礦壩體內(nèi)形成一個龐大滲流場;再者，尾礦沉積體屬非均質(zhì)體，排礦部位又需要經(jīng)常調(diào)換，壩體又在不斷增高，況且在尾礦庫整個服務(wù)期間內(nèi)，礦源及選礦流程有可能改變，尾礦性能自然也會變化。這就是尾礦壩滲流場異常復(fù)雜的原因。浸潤線即滲流流網(wǎng)的自由水面線，是尾礦壩安全的生命線，浸潤線的高度直接關(guān)系到壩體穩(wěn)定及安全性狀，因此，對于浸潤線位置的監(jiān)測是尾礦庫安全監(jiān)測的重要內(nèi)容之一。

　　尾礦庫內(nèi)存有大量尾礦漿沉淀水，庫水位監(jiān)測的目的是根據(jù)其水位的高低可判斷該庫防洪能力是否滿足安全要求。具體地說：一個完善的設(shè)計在設(shè)計文本中會給出防洪所需的調(diào)洪水深，并要求在設(shè)計洪水位(即最高洪水位)時，要同時滿足設(shè)計規(guī)定的最小安全超高和最小安全干灘長度的要求。因此，對于庫水位位置的把握可以直接防止尾礦庫在汛期避免洪水漫頂潰壩事故的發(fā)生，有利于安全監(jiān)管部門和企業(yè)在汛期來臨之前，直觀地了解和掌握庫水位是否達(dá)到了設(shè)計要求的汛前限制水位。由此可見，庫水位的連續(xù)動態(tài)監(jiān)測也是尾礦庫安全監(jiān)測的重要內(nèi)容之一。

　　尾礦庫發(fā)生潰壩災(zāi)害，壩體位移是災(zāi)害演化過程的直觀反應(yīng)指標(biāo)，因此對于壩體下游坡變形的掌握，可以及時發(fā)現(xiàn)尾礦壩變形率和發(fā)展速度，有利于安全監(jiān)管部門和企業(yè)進(jìn)行科學(xué)的應(yīng)急決策，并及時采取應(yīng)急對策措施，從而避免災(zāi)害的發(fā)生或者減少災(zāi)害發(fā)生造成的危害。

　　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(dá)到的干灘標(biāo)高，當(dāng)前的檢測方法較難準(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(jìn)人，通常只能目測。據(jù)此推算出來的總干灘長度和調(diào)洪干灘長度自然也是極不可信的。因此，在尾礦庫安全自動化監(jiān)測系統(tǒng)中，應(yīng)增加快速并簡捷的標(biāo)高測定方法。灘頂標(biāo)高和設(shè)計最高洪水位下允許達(dá)到的干灘標(biāo)高，是尾礦庫安全監(jiān)測需要測定的指標(biāo)。

　　此外，在尾礦庫安全監(jiān)測系統(tǒng)中，為了實時掌握尾礦庫庫區(qū)的情況和運行狀況，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)測設(shè)置，以滿足準(zhǔn)確清晰把握尾礦庫運行狀況的需要。

　　根據(jù)以上所述，最終確定該尾礦庫的監(jiān)測項目為：庫區(qū)水位、壩體位移、灘頂高度、降雨量、干灘長度監(jiān)測、浸潤線監(jiān)測、回水區(qū)水質(zhì)、庫區(qū)視頻監(jiān)測等。

　　3.2 監(jiān)測方案組成

　　針對該尾礦庫庫區(qū)安全監(jiān)測項目的需要，在線監(jiān)測系統(tǒng)最終采用如下方案：

　　各種傳感器數(shù)據(jù)通過分線電纜采集，再通過總線電纜連接到自動采集箱。分線和總線為了安全都埋置在地下。所有有安全隱患的抗壓聯(lián)通管、電纜等均采用PPR管或鋼管保護(hù)，將所有電纜掏溝埋設(shè)，保證使用過程中的安全。

　　在尾礦庫監(jiān)控機(jī)房內(nèi)設(shè)置尾礦庫監(jiān)測系統(tǒng)控制中心，控制中心內(nèi)設(shè)監(jiān)控用服務(wù)器1臺。

　　具體監(jiān)測項目實施如下所述

　　3.2.1 干灘監(jiān)測

　　干灘監(jiān)測內(nèi)容為干灘長度。干灘長度可根據(jù)灘頂高程、干灘平均坡度、水位計讀數(shù)自動生成，也可根據(jù)視頻圖像在控制室讀取。

　　3.2.2 浸潤線監(jiān)測

　　滲水在水位作用下，水流滲入壩體，將壩體分為上干下濕兩部分，干濕尾沙的分界線為浸潤線。壩體浸潤線監(jiān)測采用在壩體內(nèi)埋設(shè)測壓管進(jìn)行監(jiān)測，測壓管采用在壩體表面鉆孔埋設(shè)，鑒于該庫壩體堆筑的方式，測壓管設(shè)計應(yīng)可持續(xù)加高。設(shè)計系統(tǒng)中采用浸潤線分析組件，按照尾礦壩浸潤線時間序列，來判斷壩體高度、庫內(nèi)水位等因素所帶來的確定性影響,根據(jù)浸潤線觀測數(shù)據(jù)，系統(tǒng)軟件繪出壩體浸潤線埋深位置，并與數(shù)據(jù)庫中(規(guī)范規(guī)定)的設(shè)計浸潤線進(jìn)行比較，實現(xiàn)浸潤線觀測的自動化。

　　浸潤線的位置是分析尾礦壩穩(wěn)定性的最重要的參數(shù)之一，也是判別尾礦壩安全與否的重要特征。不少尾礦壩需通過降低浸潤線以增強(qiáng)穩(wěn)定性，也必須事先了解浸潤線位置的現(xiàn)狀。因此，能否確切測出浸潤線的觀測設(shè)施是設(shè)計必須認(rèn)真對待的一項工作。遺憾的是對于浸潤線觀測設(shè)施的設(shè)計，至今尚無統(tǒng)一規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。

　　本尾礦壩浸潤線觀測設(shè)施采用在壩坡上埋設(shè)水位觀測管。觀測管的開孔滲水段的長度取2m，觀測管滲水段設(shè)置在設(shè)計所需浸潤線的下面2m左右處。浸潤線監(jiān)測采用滲壓計測量滲透水壓力，為浸潤線的提取提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。主壩布置6個斷面，每個斷面設(shè)浸潤線監(jiān)測點3～12個不等，各斷面通過滲壓計、庫區(qū)水位、干灘位置確定浸潤線位置(圖2)。

　　監(jiān)測方法是將滲壓計埋設(shè)到管內(nèi)，當(dāng)滲壓計沒有探測到管內(nèi)水位時，返回一個基準(zhǔn)值，如果探測到水位，轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電信號后傳輸?shù)浆F(xiàn)場采集室，經(jīng)處理后匯總通過總線傳送控制中心的自動采集箱內(nèi)。3.2.3 壩體變形監(jiān)測

　　靜力水準(zhǔn)儀和測斜儀來測量，都可通過總線傳送到采集室自動采集箱內(nèi)，測斜儀放置在壩體6個剖面上。高智能型電子測斜儀廣泛用于觀測山體邊坡、土石壩以及建筑物基坑等土體內(nèi)部的水平方向變化大小，改變了便攜式測斜儀必須人工監(jiān)測的方式，直接接入系統(tǒng)中可實現(xiàn)無線自動化監(jiān)測，節(jié)約了物力人力的消耗。該靜力水準(zhǔn)儀測點在壩體南側(cè)山坡上設(shè)置一個基準(zhǔn)點。基準(zhǔn)罐置于一個穩(wěn)定的水平基點，其他儲液罐置于標(biāo)高大致相同的不同位置，當(dāng)其他儲液罐相對于基準(zhǔn)罐發(fā)生升降時，將引起該罐內(nèi)液面的上升或下降。通過測量液位的變化，了解被測點相對水平基點的升降變形。

　　在壩頂布置靜力水準(zhǔn)儀1套，設(shè)置6個變形監(jiān)測點和1個基準(zhǔn)點;靜力水準(zhǔn)儀測量壩體整體垂直位移，測量精度更高，為直接判斷壩體變形提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);使用測斜儀來監(jiān)測壩體內(nèi)部的水平位移，布置6個斷面，共設(shè)測斜孔8個(含初期壩2個)，每孔根據(jù)孔深布置測斜儀2～5個不等;測斜儀測量壩體水平方向上的位移，為壩體水平應(yīng)變速率的判斷提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

　　綜合靜力水準(zhǔn)儀和測斜儀，本監(jiān)測系統(tǒng)能夠全面、科學(xué)、深入的了解壩體的內(nèi)部變形情況。

　　3.2.4 庫水位監(jiān)測

　　在澄清水區(qū)3號溢水井處設(shè)置1個庫區(qū)水位監(jiān)測站，采用水位計測量。庫區(qū)水位監(jiān)測采用高智能型水位計，由分線傳輸?shù)娇偩€上，再通過光纜傳輸?shù)奖O(jiān)控機(jī)房。

　　3.2.5 降雨量監(jiān)測

　　庫區(qū)雨量監(jiān)測采用高智能型雨量計，由分線傳輸?shù)娇偩€上，再傳輸?shù)阶詣硬杉?。該型雨量計主要技術(shù)指標(biāo)：桶口直徑：200mm(為國標(biāo)所定)，分辨率：0.5mm，測量誤差：≤ ±3%，雨強(qiáng)范圍：0～4mm/min，最大可承受8mm/min。雨量計的安裝選擇在尾礦庫監(jiān)控機(jī)房房頂設(shè)置降雨量監(jiān)測點1個。

　　3.2.6 視頻監(jiān)測

　　在壩頂設(shè)置視頻監(jiān)測點2個，以監(jiān)控放礦狀態(tài);在初期壩頂附近設(shè)置視頻監(jiān)測點1個，監(jiān)控排放水情況;在回水區(qū)擋水壩設(shè)置視頻監(jiān)測點1個，監(jiān)控回水區(qū)溢水情況。視頻信號均通過光纖傳至尾礦庫值班室。

　　3.2.7 回水區(qū)水質(zhì)監(jiān)測

　　在回水區(qū)擋水壩附近設(shè)置PH計和SS計各一只，監(jiān)控回水水質(zhì)情況。監(jiān)控數(shù)據(jù)信號均通過光纜傳至尾礦庫監(jiān)控機(jī)房。

　　3.2.8 流量監(jiān)測

　　在南、北排水涵洞出水口均設(shè)置量水堰1座，監(jiān)控排水流量情況。監(jiān)控數(shù)據(jù)信號均通過總線傳至尾礦庫值班室。

　　3.2.9 排水構(gòu)筑物穩(wěn)定性監(jiān)測

　　在南、北排水涵洞內(nèi)部分別設(shè)置表面應(yīng)變計4個和3個，監(jiān)控排水涵洞穩(wěn)定性情況。監(jiān)控數(shù)據(jù)信號均通過總線或光纜傳至尾礦庫值班室。

　　3.2.10 數(shù)據(jù)傳輸

　　各種傳感器數(shù)據(jù)通過分線電纜采集，再通過總線電纜或光纜連接到自動采集箱。分線和總線為了安全都埋置在地下。

　　3.2.11 防雷措施

　　所有外露于地表的監(jiān)控設(shè)施(視頻采集、雨量計等)均架設(shè)符合防雷要求的避雷設(shè)施，總線系統(tǒng)采用二級防護(hù)措施進(jìn)行防雷設(shè)計。

　　4 結(jié)論

　　4.1 該系統(tǒng)目前正在試運行，效果很好。

　　4.2 該系統(tǒng)能夠?qū)崟r判斷尾礦壩壩體各監(jiān)測斷面浸潤線的高度、尾礦庫水位的變化、干灘長度、壩體內(nèi)部和壩頂位移等重要指標(biāo)，可有效避免尾礦壩災(zāi)害發(fā)生或降低其造成事故的發(fā)生概率，有利于保護(hù)尾礦庫周圍人員生命和財產(chǎn)安全，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會穩(wěn)定。

　　4.3 該系統(tǒng)能夠直觀顯示各項監(jiān)測、監(jiān)控信息數(shù)據(jù)的歷史變化過程及當(dāng)前狀態(tài)，為礦區(qū)安全生產(chǎn)管理人員提供簡單、明了、有效的信息參考，具有推廣意義。

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