【摘要】：根据信息化管理要求实现对尾矿库监测指标数据实时、自动、连续采集、传输、管理及分析，实现尾矿坝异常预报预警功能。本次研究结合坝体稳定性评价结果和影响坝体稳定性的诸多因素，对尾矿库在线监测系统中位移数据监测方法提出建议，为尾矿坝安全监测预警系统建设提供借鉴。
【关键词】： 尾矿库 安全预警系统 位移数据 监测方法
0 前言
目前全国有尾矿库7610座，总库容约5×109m3,堆存尾矿约5.5×109t。其中正常运行的约有4800座，占63％，危库、险库和危险性较大的病库约有2810座，占37％。 尾矿库的安全监测对于加强尾矿库安全监管，减少事故发生等具有重要意义。通过对尾矿坝主要安全监测指标进行自动观测和数据采集、分析、处理，根据与系统设定的各项预警指标对比结果，实现对尾矿坝坝体稳定性远程监控和风险自动预警功能。 本文从尾矿坝整体失稳滑坡角度对尾矿库自动监测预警系统中的尾矿库位移参数进行了分析，并提出了具体建议。
1.基于岩土工程勘察的尾矿坝稳定性计算
1.1 坝体稳定性计算
拟评价尾矿库现状等别为四等，本次对坝体的抗滑稳定性评价将按照规范所要求的四等尾矿库的坝坡抗滑稳定最小安全系数值进行定量评价，以“瑞典圆弧法”所计算出的坝坡抗滑安全系数为主，以“简化Bishop法”所计算出的坝坡抗滑安全系数为辅，并结合尾矿库坝体运行现状进行综合分析评价。
按照现行《尾矿库安全技术规程》中坝坡抗滑稳定最小安全系数值的规定，采用不计及条块间作用力的“瑞典圆弧法”或计及条块间作用力的“简化Bishop法”分别计算坝体内潜在滑裂面的抗滑安全系数时，尾矿库在正常运行、洪水运行及特殊运行（正常+地震）三种不同运行工况下坝体抗滑稳定性的最小安全系数值。
1.2坝体稳定性计算
假定坝体内潜在滑裂面形状为圆弧形，指定影响坝体局部稳定性或整体稳定性的浅层和深层潜在滑裂面，计算不同工况下坝体在静力条件下的抗滑稳定安全系数。结果见表1-1。
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表1-1 坝坡抗滑稳定性评价对比结果（临界滑动面）
由表可知：正常运行、洪水运行和特殊运行工况下现状坝体的静力抗滑安全系数均能够满足现行规范所规定的尾矿库在以上运行工况下坝坡抗滑稳定的最小安全系数要求。
2.当前采用的预警信息数据分析方法
当前尾矿库在线监测系统充分考虑了尾矿库运行可能发生的各 类事故及其影响，确定了坝体形变位移、库水位、浸润线埋深、干滩长度等一系列观测预警信息，并据此确定了相应的功能模块。其中位移观测主要包括浸润线水位分析、趋势分析和正态分布分析等，预测水位、浸润线、位移随时间变化的趋势，并根据统计结果，绘制对应的曲线图。
2.1数据及分析方法
2.1.1趋势分析：通过计算离散数据（形变）的一阶导数，得出其在一段时间内的变化率。通过变化率的数值变化，反映出岩土体在该时间区间的稳定水平。
2.1.2正态分布分析：通过将变化率数据进行正态分布分析，计算出常态情况下岩土体位移速率分布情况，从而为位移的预警值提供定量参考。
2.2自动观测系统观测数据实际分布情况
系统自动采集位移随时间变化的趋势及位移分布情况如下图：
图3-1 尾矿库沉降趋势数据 图3-2 尾矿库水平位移观测数据
据上图数据，根据预定的分析方法，系统自动采集数据与预期计算结果偏差较大，无法为系统提供相对可靠稳定的预警值，应进一步对采集数据进行分析或修正。
3.存在的问题及原因分析
3.1系统采集用于对尾矿库滑动破坏进行预判的数据包括沉降及水平位移，仪器采集的数据由两部分组成，一是滑动引起的，一部分是因为后期筑坝和外部环境影响（坝体浸润线抬高等）造成的土体的固结等因素引起的变形。所以在设置数据报警值的时候应根据后期的工程规划，如堆积高度和速率、尾矿排入的总量和速率等，结合所处位置的土体成分，固结程度，压缩模量等，计算出来土体的自身变形数据。超过这个数据，才有可能是滑动引起的变形，如果处于计算变形范围内，认为是正常土体固结引起的。当然，为了保险起见，可以设定必要的安全系数。这样既能保证安全、贴近实际情况，也不会误报警。同时水平向位移受到观测仪器所处位置影响及尾矿砂固结沉降影响会对评价活动产生较大影响，因此应在预测滑动面附近及其上部范围内连续设置观测设备进行监测。
3.2计算模型建立与尾矿坝实际的区别。不同计算模型采取的计算剖面不同对最终结果也会产生较大影响，如本方案中采用了最高坝高这一剖面进行计算，实际尾矿库在尾矿堆积过程中所采用的方法也会对计算产生影响，在计算过程中应考虑各方面因素，并分别选取计算剖面进行验算。
3.3尾矿库堆积坝建设的影响。尾矿库后期堆积坝的建设对尾矿库稳定性计算模型之间的差异对计算结果或观测数据均能产生一定的影响，滑动面位置的变化，如采用下游筑坝的方法进行，对着后期堆积坝的建设，最终滑动面应高于初期建设，因此在各级坝体内布设观测设备时应考虑对上部观测区间的水平位移进行监测，并对不同测点进行单独分析。
3.4外部环境因素及不良地质运动对坝体稳定性的影响。尾矿坝总体稳定性受到外部不良地质运动或人类活动影响，会在短期内发生较大变化，在观测过程中应充分考虑此类因素的影响，并修正观测数据，减少不必要的误报警。
4.结论
4.1系统应针对可能影响数据变化的各类因素进行详细分析，确定水平位移等关键数据进行观测和分析、预警。
4.2系统数据自动采集设备布设应充分考虑环境因素和工艺方法的影响，提前布设，持续做好观测预警。
4.3应做好系统自动观测数据采集、分析和评价管理。