摘要：近年来我国尾矿库事故频发，尾矿库安全形势严峻。通过科学的计算分析，得出临界重要度值在通过德尔菲法确定培训的知识点是十分科学和必要的。培训的知识点是个系统性多个知识点组成，本文仅考虑用系统的观点与层次分析法建立了尾矿库远程监测单元体系部分的计算和知识点确定，文中通过对我国近年来尾矿库发生的事故进行统计分析，确定出各监测单元的权重并进行总排序，为不同实际工程概况的尾矿库选取与之相适应的监测单元来建立尾矿库远程监测系统提供了科学依据，同时，对安全知识点确定起到了重要作用，避免因尾矿库事故而造成的环境污染提供技术支持。
关键词：尾矿库；远程监测单元体系；监测单元；层次分析法
引言
尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以堆存金属非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿的场所[1]，它是矿业开发中不可缺少的重要生产设施。从统计的数据可知，国内已普查申报登记有12655座[2](截止2008年底)尾矿库。通过对尾矿库若干安全技术指标进行监测，实时掌握尾矿库运行数据。通过专家分析系统对各种数据进行综合分析，可以及早发现安全隐患，及时采取补救措施，从而避免事故的发生。
我国尾矿库数量多、分布广，隐患多且杂，治理难度大，事故发生起数呈逐年上升趋势，事故类型以尾矿库溃坝、库水漫顶、排洪设施破损、机械伤害为主[3]。影响尾矿库安全的因素很多，如自然因素，包括地表沉降、汛期洪水、地震及山体滑坡等，除此之外还有很多的不确定因素[4]。因此，需要找出事故因素之间的联系，既要防范重点，又要顾及全局。从安全意义上说，尾矿库必须满足两项最基本要求，一是尾矿坝坝体稳定性，二是尾矿库防洪能力和排洪设施可靠性[5]。尾矿库远程监测系统主要通过对这两方面的监测来实现尾矿库的安全预警，及时采取相应措施来避免尾矿库事故的发生，保护库区人民的生命财产。
1尾矿库事故影响分析
对我国发生尾矿库事故进行分析研究，可以将尾矿库灾害事故分为8大类，依次为：滑坡失稳；初期坝漏矿；雨水、尾矿浆造成坝面拉沟，子坝溃口等；筑坝困难，库内滑坡、喀斯特等；坝坡、坝基、坝肩渗水，流土，坝面沼泽化；排洪管、塔，斜槽，隧洞、排渗管等构筑物破坏；洪水漫顶，各种原因的溃坝；地震引起的液化、裂缝、沉降、位移等[6]。影响尾矿库安全运行的主要技术参数有浸润线埋深、坝体形变位移、沉积滩滩顶标高、库水位、排洪设施的完好程度、坝岸山体形变位移、排放尾砂管排放量等，如果这些技术参数都由工人利用传统仪器亲自到现场进行人工测量，测量所得结果不仅存在系统误差和人工误差，而且极易受现场天气和现场条件状况等多重因素的影响，同时，人工测量的工作量大、效率低，也不能及时对尾矿库的各项技术参数进行监测，测量结果的整理与分析更是滞后于尾矿库安全运行，因此将会导致尾矿库运行中的隐患不能及时被发现，从而有可能进一步导致尾矿库事故发生，最终给尾矿库周边的人、财产和环境带来严重的危害，所以尾矿库的远程监测对于尾矿库安全运行具有重大作用和意义，可大大提高尾矿库的管理效率和效果。
通过对近十年来我国尾矿库发生事故的统计分析，可将尾矿库危险源辨识划分为尾矿库坝体、防洪能力、排放尾砂、坝岸山体4个单元来进行。尾矿库坝体发生事故的主要表现形式为溃坝和尾矿泄漏。尾矿库溃坝以及尾矿泄漏会造成人员的伤亡、周边建筑物破坏以及环境的污染，直接导致尾矿库坝体事故的危险因素主要有：尾矿库堆积坝边坡过陡、裂缝、干滩长度不够、浸润线逸出、安全超高不足、渗漏、抗震能力不足和地震；而直接导致尾矿库防洪能力的危险因素主要有：排洪构筑物受到的破坏程度过大，而直接导致坝岸山体事故的危险因素主要有：坝岸山体坡度过陡、抗震能力不足、雨量过大以及山体失稳；而尾砂排放管道的布置以及排放量对尾矿库安全运行具有重大影响。
2监测单元的确定
单元选取原则的制定应结合考虑我国尾矿库安全现状、尾矿库的特点以及尾矿库远程监测研究的需要，为实现研究目标服务，主要包括科学性、层次性、综合性、独立性、可操作性、代表性、适用性七个原则。
可根据上述尾矿库远程监测单元体系的七项原则以及有关专家对于尾矿库安全影响因素分析，用系统的观点与层次分析法建立一个由目标层、准则层和指标层构成的递阶层次结构尾矿库远程监测单元体系，共18个监测单元，其中目标层由准则层加以反映，准则层由具体指标层加以反映，实际上目标层是准则层和具体指标层的概括。
尾矿库远程监测单元体系是由多个监测单元组成，为确保监测单元权重的科学性和相对准确性，运用层次分析法，请相关专家对各层单元的相对重要性进行两两比较、判断，并保持判断矩阵的一致性，最后得出各个单元的权重值。
通过分析引起尾矿库事故的各种原因及《尾矿库安全技术规程》对监测方面的规定，从而确定监测单元，同时根据某一事故原因发生的频率，作出明确的判断，由此形成层次明确的监测单元体系。如下图2-1。
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图2-1 尾矿库远程监测单元体系
3层次分析法计算步骤
应用层次分析法解决问题一般包括以下4个步骤：
(1)建立多级递阶层次结构模型。
(2)构造判断矩阵。其方法是以上一级的某一要素A作为准则，对本级的要素进行两两比较来确定判断矩阵元素的，在比较时，具体地使用数字标度来代表一个元素针对准则超越另一个元素的相对重要性，按“1-9”标度对重要性程度进行赋值，其中表3-1为判断矩阵，表3-2中列出了“1-9”标度的含义。同时任何判断矩阵都应满足：
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(3)层次单排序及其一致性检验。根据判断矩阵求出其最大特征根λmax，再求出所对应的特征向量W。方程如下：
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(3-2)
式中：W的分量(W1，W2，...，Wn)就是对应于n个要素的相对重要度，即权重系数。本文采用“和积法”进行权重计算，计算步骤如下[7]：
①将判断矩阵正规化。
②对向量正规化。
③计算判断矩阵最大特征根λmax。即：
(3-3)
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式中：(AW)i表示向量AW的第i个分量。表示向量AW的第i个分量。
④计算CI
(3-4)
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显然，当判断矩阵具有完全一致性时，CI=0。
为了检验判断矩阵是否具有满足的一致性，需要将CI与平均随机一致性指标RI(如表3-3所示)进行比较，记为CR。
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(3-5)
当CR＜0.10时，判断矩阵具有满意的一致性，否则就需要对判断矩阵进行调整。
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(4)层次总排序及一致性检验。CI为层次总排序一致性指标；RI为层次总排序平均随机一致性指标；CR为层次总排序随机一致性比例。其表达式为
(3-6)
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当CR＜0.10时，认为层次总排序的计算结果具有满意的一致性。
4基于层次分析法的尾矿库远程监测单元体系的构建
4.1建立递阶层次模型
首先将尾矿库远程监测单元作为第1级层次(即最高层)，然后将所涉及的相关影响因素进行分层，第1级层次包括4个因素，即A={B1，B2，B3，B4}；第2级层次包括18个因素，即B1={b11，b12，b13，b14，b15，b16}；B2={b21，b22，b23，b24，b25}；B3={b31，b32，b33}；B4={b41，b42，b43，b44}。具体如上图2-1所示。
4.2构造判断矩阵、计算各单元值
按照尾矿库远程监测单元体系对应的层次结构模型，通过两两元素间比较对其赋予一定的分值(采用1-9阶标度法赋值)，建立上下层次之间的隶属关系构造判断矩阵(见表4-1～4-5)，并用“和积法”计算相应的权重，然后做一致性检验。
表4- 1判断矩阵A-B数值表
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表4- 1中各指标值计算过程如下(以下各表中的指标值方法类同)：
①判断矩阵正规化可得：
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(4-1)
②向量正规化可得：
(4-2)
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③向量=[2.44 0.99 0.21 0.36]T正规化可得：
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同理，
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则所求特征向量：
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④按照公式(3-3)计算判断矩阵的最大特征根λmax：
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⑤按照公式(3-4)、(3-5)进行一致性检验：
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可见判断矩阵具有满意的一致性。
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4.3一致性检验
按照公式(3-6)分别计算CI和RI，并进行总排序的一致性检验：
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可见层次总排序结果同样具有满意的一致性。
4.4结果分析与讨论
由于在影响因素两两比较时，存在一定的主观性，通过对国内大量尾矿库事故的统计，特别是近十年来我国尾矿库事故不完全统计及分析，得知尾矿库坝体方面出现事故而导致尾矿库事故有12件，而因为防洪方面事故导致尾矿库事故有8件，对尾矿库德事故因素的权重进行赋值，并进行了层次分析计算，根据计算结果进行的排序表示如下表4-6。
表4-6各层元素对目标层的权重
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综上所述，在尾矿库的生产运行期间，为了保证尾矿库安全，在尾矿库监测单元体系中首先要保障的是对坝体的监测，其中浸润线监测是主要因素，浸润线的高度直接关系到坝体稳定及其安全性能。其次是防洪能力监测，其中干滩长度监测是主要因素，运行期中干滩长度的控制可以有效的限制坝体内浸润线的高低，从而保证坝体的安全，然后是坝岸山体监测，其中位错及深层位移监测为主要因素。
5总结
通过对近十年来我国尾矿库事故的不完全统计和分析，用系统的观点与层次分析法建立递阶层次结构尾矿库远程监测单元体系，确定各监测单元的权重，其中将各监测单元进行排序并确定各监测单元所起作用的比重，可以提高尾矿库远程监测系统建立过程中监测单元选取的针对性和有效性，针对不同实际工程概况的尾矿库选取与之相适应的监测单元来建立尾矿库远程监测系统具有一定的参考价值与指导作用，该单元体系的建立能及时、准确的监测到对该尾矿库安全运行有很大影响的相应指标的适时现状，对及时掌握尾矿库的安全运行现状，减少和避免尾矿库的事故发生具有重要作用。
参考文献：
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[3]全国尾矿库专项整治行动工作2007年工作总结和2008年重点工作安排的意见[J].劳动保护,2008,(7):6-8.
[4]李江峰.影响尾矿库安全的因素分析及对策[J].西部探矿工程,2006(1):285~286.
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[6]何衍兴,梅甫定,申志兵.我国尾矿库安全现状及管理措施探讨[J].安全与环境工程,2009,16(3):79~82
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