威海“矿山之星”系列产品之视频监控系统主要采用红外激光夜视、全天候监控的方式,能够支持手机、PAD等职能终端浏览,并且独有的传感器接口兼容性极高,能兼容国内绝大多数系统接口,是目前国内具有唯一的电子监测功能。
2、浸润线监测

介绍:在尾矿库大坝上选择横剖面,坝体梯度钻孔,或利用浸润线观测孔(测压孔),在孔内安装孔隙水压力计(渗压计),监测大坝该剖面浸润线。
原理:浸润线是指水从土坝(或土堤)迎水面,经过坝体向下游渗透所形成的自由水面和坝体横剖面的相交线。浸润线是尾矿坝安全的生命线,浸润线的高度直接关系到坝体稳定及安全性状,当浸润线埋深为0m,可产生管涌,是直接导致溃坝的原因。
浸润线监测的要点:
--监测横断面宜选在有代表性且能控制主要渗流情况的坝体横断面以及预计有可能出现异常渗流的横断面,一般不少于3个,并尽量与位移监测断面相结合。
--监测横断面上的测点布置,应根据坝型结构、断面大小和渗流场特征确定。宜在堆积坝坝顶、初期坝上游坡底、下游排水体前缘各布置l条铅直线,其间部位每20~40m布
--设在渗流进、出口段,渗流各向异性明显的土层中,以及浸润线变幅较大处,应根据预计浸润线的最大变幅沿不同高程布设测点,每条铅直线上的测点数一般不少于2个。
3、渗流量监测
介绍:渗流和浸润线密不可分,大坝渗流量的大小可间接反应大坝内浸润线的高低,渗流量也是一个重要的监测指标。
渗流量的的大小取决于尾矿库内尾矿的透水性及其影响范围和上下游水位差。渗流量由三部分构成:1通过坝体的渗流量;2通过尾矿库坝基的渗流量;3通过尾矿库两岸绕渗或两岸地下水补给的渗流量。
原理:渗流示意图,其中:H1代表水头,T代表渗入时间,L0代表坝底宽,蓝线为等势线。
可见当孔隙介质固定,等势线的跨度与时间成正比。渗入时间、孔隙介质、水头和坝底宽是影响渗流量的主要因素。
4、排水量监测
介绍:在排水明渠内安装量水堰仪,监测排水流量。排水流量是调节库水位的直接手段,其与渗流量、泵流量、尾排、降雨等均互相影响,因此,排水流量也是一个重要的监测指标。
原理:尾矿库的排水流量主要有两个来源:一是来自斜排井或溢流道;二是来自水泵等设备。通常排水流量相对稳定,若排水流量增大,可能是因为降雨或尾排导致库水位升高;若排水流量减小,原因可能就比较多,甚至可能因为堵塞影响了排水。
5、库水位监测

介绍:库水位监测的目的是根据其水位的高低可判断该库防洪能力是否满足安全要求。在尾矿库汇水面之下安装电子水位计(沉入式和非沉入式水位计),实时获得水位信息。
原理:尾矿库设计之初会给出防洪所需的调洪水深,并要求在设计洪水位(即最高洪水位)时,要同时满足设计规定的最小安全超高和最小安全干滩长度的要求。库水位监测通过水位的高低判断尾矿库防洪能力是否满足安全标准。
应用效果:
l 直接防止尾矿库在汛期避免洪水漫顶溃坝事故的发生
l 有利于安全监管部门和企业在汛期来临之前,直观地了解和掌握库水位是否达到了设计要求的汛前限制水位,做好安全防范措施。
6、坝体表面位移监测
介绍:坝体表面位移监测主要是监测坝体表面位移变化情况,包括坝体表面水平位移和坝体表面竖向位移。水平位移注重(X,Y)坐标,竖向位移监测也叫沉降注重H(Z)坐标。
自动监测方式包括RTK静态机、定角激光位移计、静力水准仪。【A-GPS RTK法:安装GPS主站和分机,自动获得变形数据;B-定角激光位移计+静力水准仪法:安装定角激光位移计,自动测得平面(X,Y)位移量,同时静力水准仪自动获得高程(Z)变化量二者结合获得其空间位移信息;C-水平拉伸位移计+静力水准仪法:通过安装水平拉伸位移计测得水平位移量,静力水准仪测得竖向变化量。】
原理:尾矿库发生溃坝灾害,坝体位移是灾害演化过程的直观反应指标,坝体表面位移是坝体失稳的直接表现,由图可见坝体的典型变形矢量图,从图中可知坝体顶部沉降大于水平变化,而坝体底部水平大于沉降变化。因此对坝顶的Z的变化要敏感,对坝底的X和Y要敏感
应用效果:
Ø 对于坝体下游坡变形的掌握,可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度
Ø 有利于安全监管部门和企业进行科学的应急决策,避免灾害的发生或者减少灾害发生造成的危害
7、坝体内部位移监测
介绍:坝体内部位移监测包括坝体内部水平位移监测和坝体内部竖向位移监测,前者注重(X,Y)坐标,后者注重Z(H)坐标。坝体内部水平位移监测利用在钻孔内安装多个姿态仪(电子陀螺仪),监测该钻孔的变形情况(陀螺仪姿态变化情况);坝体内部竖向位移监测利用在钻孔中安装多点沉降仪(包括拉线式沉降仪和光纤光栅式沉降仪),监测坝体内部多点沉降。
原理:坝体表面位移是坝体失稳的直接表现,但其根源来自于坝体内部变形。如图6-24,其给出了尾矿坝的典型变形矢量图,从图中可知坝体下游坡发生向下和偏向下游的变形,并且变形不仅仅是表面,更为广泛的是内部,并且表面变形是由内部变形传到到表面的。因此对坝体内部变形监测十分必要。
8、干滩监测:
介绍:干滩监测主要包括滩顶高程、干滩长度、干滩坡度。目前有两种非接触式自动监测手段供选择:A-视频图像分析法:安装定焦定向红外摄像仪,通过软件内包含的视频跟踪技术自动获得干滩数据;B-红外遥感分析法:通过红外遥感探头得到热像图谱,自动获得干滩数据。
原理:滩顶标高指沉积滩面与堆积坝外坡的交线,为沉积滩的最高点;干滩长度指由滩顶至库内水边长的水平距离。设计最高洪水位时的滩长称作最小滩长。
安全干滩长度有如下要求,见图6-18。设现状库水位为Hs,同过设计沉积滩长[Lg]确定a点,测得a点标高Ha,当Ht = Ha – Hs≥[ht] 时,即认为安全滩长(Ht)满足 设计要求。否则,不满足。同理,也有安全超高检测法。

安全干滩长度示意图
防洪所需的调洪水深,在设计洪水位(即最高洪水位)时,要同时满足最小安全超高和最小安全干滩长度的要求。因此干滩监测必不可少。
应用效果:
干滩监测十分重要,但干滩极易发生坍塌、沉降,国家明令禁止进入干滩,给实时测量造成较大困难。我方的视频图像分析法和红外热像分析法,降低风险,减少人员测量的成本,分析精准度高。
9、降雨量监测
通过雨量计获得降雨量数据,并利用网络技术获得库区周围气象站降水信息,为尾矿库应急救援提供数据支撑。
10、环境水质监测
包括PH值、水温、浊度等检测项目,特定元素或物质根据尾矿特性以及矿方要求进行监测。
二、产品优点(1)现场布线方便,带宽足,信号稳定。(2)监测内容全面,全方位的对影响尾矿库稳定的因素是进行监测。(3)监测画面三维动态显示,可以真实、直观、全面的展现尾矿库当前状态。
(4)提前预警。
(5)数据采集板的传感器接口为模拟接口,CPU采用ARM芯片,速度快,功能强,稳定性高;同时该模块可以兼容不同的传感器,减少了整个系统的设备数量,方便了后期的设备更新和维护。
(6)采用一孔多用的安装方式,节省了施工成本,且容易升级和维护。
通过该监测系统,矿山管理人员可以及时、直观、全面的掌握尾矿库安全参数的实际动态,进行安全评价、预警预报,并指导生产,为加固工程设计、管理及消除隐患提供依据,为尾矿库的安全监测与管理决策提供有力支持,为确保坝体安全,充分发挥工程效益,实现安全生产,提供一个良好的高新技术平台。
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