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尾矿库作为矿山生产的配套设施,存储着大量选矿废弃物,其坝体位移一旦失控,可能引发溃坝事故,造成严重的环境污染与人员伤亡。尾矿库安全位移监测,正是实时掌控坝体稳定性的核心手段。为何说这项监测工作是矿山安全的“最后防线"?它通过哪些技术手段实现对尾矿库位移的全面监测,又能在风险防控中发挥怎样的作用?
尾矿库的特殊性决定了其安全位移监测的复杂性。与普通水库大坝相比,尾矿库坝体由尾矿砂堆积而成,结构松散,稳定性较差,易受降雨、尾矿堆积高度变化等因素影响产生位移。因此,尾矿库安全位移监测需实现“表面+内部"监测,既跟踪坝体表面的整体位移,也捕捉内部滑动带的形变。监测系统通常由GNSS表面位移监测站、内部位移计、渗压计及数据融合平台组成,其中GNSS监测站承担着表面位移核心监测任务。
GNSS表面位移监测站在尾矿库的布设遵循“重点区域加密"原则。技术人员会在坝顶、坝坡中下部、坝肩等位移敏感部位布设监测点,高风险区域监测点间距缩小至20米,同时在尾矿库影响范围外的稳定基岩上布设基准站,确保差分定位精度。监测站采用双频段GNSS接收机,支持多系统信号接收,静态监测精度达水平±2.0mm+0.5ppm、垂直±4.0mm+1.0ppm,能够精准捕捉坝体的水平与垂直位移。针对尾矿库粉尘大、湿度高的环境,监测站天线采用防尘防水设计,接收机外壳进行防腐处理,有效延长设备使用寿命。
内部位移监测则通过在坝体内部布设测斜仪与位移计实现。测斜仪沿坝体深度方向安装,每隔5米设置一个监测点,实时监测坝体内部不同深度的水平位移,判断是否存在滑动带;位移计则埋设于坝体关键截面,记录坝体的伸缩变形。这些内部监测数据与GNSS表面位移数据通过数据融合平台进行综合分析,避免单一监测手段的局限性。例如,当GNSS监测到坝体表面出现微小位移时,结合内部测斜仪数据,可判断位移是坝体整体形变还是局部滑动,为风险评估提供精准依据。
数据处理与预警机制是尾矿库安全位移监测的核心。监测数据上传至平台后,通过卡尔曼滤波算法剔除干扰,生成位移速率、累积位移等关键参数,并绘制位移变化曲线。平台预设多级预警阈值,当坝体位移速率超过3mm/天(橙色预警)或5mm/天(红色预警)时,系统立即通过短信、电话、平台推送等方式,将预警信息发送给矿山安全管理人员。某铁矿尾矿库监测项目中,监测系统曾在暴雨过后监测到坝体位移速率达4.2mm/天,立即触发橙色预警,管理人员及时启动排洪设施并疏散周边群众,3天后坝体出现局部滑坡,未造成人员伤亡。
此外,监测数据的长期积累还为尾矿库安全评估提供基础。技术人员通过分析历年监测数据,结合尾矿堆积量、降雨量等因素,建立位移预测模型,提前判断坝体位移变化趋势,为尾矿库扩容、加固等工程提供数据支撑。同时,监测系统与矿山应急指挥系统对接,一旦发生紧急情况,可快速联动排洪、放矿等设施,启动应急处置预案,形成“监测-预警-处置"的完整链条。正是这种高精度的监测模式,让尾矿库安全位移监测成为守护矿山安全的“最后防线"。