工程编号：尾矿库在线监测系统设计方案上海华桓电子科技有限公司提交日期：二○一二年十月尾矿库在线监测系统设计方案负责人：项目负责人：方案设计：参与人员：上海华桓电子科技有限公司提交日期：二○一二年十月目录一、项目概况................................................. - 1 -1.1建设单位概况 (1)1.2设计范围 (1)1.3项目交通位置 (1)1.4尾矿库基本情况 (1)1.5尾矿库周围环境 (1)二、设计总体思路............................................. - 1 -2.1设计依据 (1)2.2设计基本原则 (2)2.3设计总体目标 (2)三、尾矿库在线监测系统设计 ................................... - 4 -3.1尾矿库在线监测系统一期工程设计 (5)3.2尾矿库在线监测系统二期工程设计 (26)3.3在线监测系统管理 (32)3.4监测资料的整编与分析 (34)3.5供电系统 (36)四、尾矿库在线监测系统造价估算表 .................. 错误!未定义书签。
一、项目概况1.1建设单位概况1.2 设计范围据业主委托，本项目仅针对XX尾矿库在线监测进行方案设计。
1.3项目交通位置1.4尾矿库基本情况1.5尾矿库周围环境二、设计总体思路2.1设计依据◆《尾矿库安全监督管理规定》国家安全生产监督管理总局令第38号；◆《尾矿库安全监测技术规范》AQ2030-2010◆《尾矿库安全技术规程》AQ2006-2005；◆《选矿厂尾矿设施设计规范》ZBJ1-90；◆《尾矿设施施工及验收规程》S5418-95◆《土石坝安全监测技术规范》SL551—2011◆《降水量观测规范》SL21-2006◆《岩土工程勘察规范》GB50021-2001◆《岩土工程监测规范》YS5229-96◆《碾压式土石坝设计规范》DL/T5395-2007◆《压式土石坝施工规范》DL/T5129-2001◆《工程测量规范》GB50026-2007◆《全球定位导航系统测量规范》GB/T 18314-2001◆《国家三、四等水准测量规范》GBl2898-91◆《国家一、二等水准测量规范》GB12897-91◆《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB 50204-2002◆我院与建设单位签订的设计合同；◆建设单位提供的与本工程有关的资料。
2.2设计基本原则（1）要求尾矿库监测系统具有先进性，实用性和可操作性，还需考虑具有良好的扩展性，同时还要兼顾项目投资经济性。
（2）充分考虑工程的实际特点，合理设置监测项目，系统要能有效、准确地反映尾矿库的运行状态。
（3）要求尾矿库监测系统能及时发现尾矿库异常迹象的能力，配置必要有效的分析处理软件，及时把握尾矿库的发展变化趋势。
（4）要求尾矿库监测系统具有预警发布能力，为各级安全生产管理提供实时信息服务。
2.3设计总体目标（1）实现对尾矿库相关运行数据的实时采集、传输、计算、分析，实时掌握尾矿库整体运行的安全状态。
（2）直观显示各项监测、监控信息数据的历史变化过程及当前状态，为矿区安全生产管理人员提供简单、明了、直观、有效的信息参考。
（3）一旦尾矿库出现紧急异常情况（如库水位超水位、干滩长度小于汛限长度、坝体位移或位移速率超过警界值、坝体浸润线异常超高、坝后渗流量异常超高等），系统能及时发出预警信息。
（4）能实现尾矿库安全监测系统的远程登录、远程访问、远程管理、远程控制和远程维护。
（5）实现多级管理平台工作模式，可方便实现尾矿库安全监测信息在库区监测站、矿区监测中心站、矿所在集团公司管理站、矿所在县、市、省安全生产主管部门等多级管理与信息共享。
三、尾矿库在线监测系统设计尾矿库属三等尾矿库，根据《尾矿库安全监测技术规范》AQ2030-2010的要求，应安装尾矿库在线监测系统，在线检测系统为库区人民生产生活提供预测预警数据，为用户组织抢险，疏散地质灾害影响区域人群赢得时间，减少事故伤亡和财产损失，加强对地质灾害安全隐患治理。
系统的建设符合国家和省有关标准和规定的要求。
本次尾矿库在线监测系统设计内容主要包括位移监测、岸坡监测、渗流监测、干滩监测、水位监测、降水量监测、视频监控、机房建设等部分。
尾矿库为已建设项目，在线监测系统拟一次性设计，分二期建设，一期工程针对目前已经形成坝体、排水斜槽进行建设，监测内容包括坝体内部位移监测、岸坡位移监测、水位监测、浸润线监测、降水量监测、视频监控及机房；二期工程主要针对拦渣坝及升高部分的坝体进行建设，监测内容包括拦渣坝表面位移监测和升高部分的坝体内部位移监测、浸润线监测等进行建设。
在线监测系统监测项目与精度及监测点布置位置见下表在线监测系统监测项目与精度一览表在线监测系统监测点布置汇总表3.1 尾矿库在线监测系统一期工程设计3.1.1位移监测根据《尾矿库安全监测技术规范》AQ2030-2010的规定，位移监测包括坝体的表面位移、内部位移及岸坡监测。
岸坡位移为岸坡水平位移监测；内部水平及竖向位移监测结合布置；岸坡监测以表面监测为主。
监测基点设在稳定区域内，测点与岸坡牢固结合。
基点及测点均设有保护装置。
3.1.1.1岸坡位移监测（1）岸坡位移监测方法岸坡位移监测用的平面坐标及水准高程，应与设计、施工和运行诸阶段的控制网坐标系统相一致。
本工程拟采用GPS自动化监测方式对岸坡位移进行实时自动化监测，各GPS监测点与参考点接收机实时接收GPS信号，并通过数据传输网络实时发送到控制中心，控制中心服务器GPS数据处理软件实时差分解算出各监测点三维坐标，数据分析软件获取各监测点实时三维坐标，并与初始坐标进行对比而获得该监测点变化量，同时分析软件根据事先设定的预警值而进行报警。
岸坡位移监测断面选在地基工程地质变化较大的地段及运行有异常反应岸坡处。
基点布设在岸坡坚实土基上。
GPS表面位移监测的误差水平为±3mm。
（2）岸坡位移监测设置根据《尾矿库安全监测技术规范》要求，结合尾矿库的实际情况，设计尾矿库两侧山坡设2个监测点，左岸山坡1个监测点，右岸山坡1个监测点，值班室附近1个GPS监测基站。
监测点位于边坡较陡处，监测基站设置在值班室周边的山坡上的坚实土基上，共设置3台GPS。
GPS监测基站即为连续运行参考站，它是整个尾矿库坝表面位移监测的基准框架，一般一个GPS参考站能够覆盖1km以内的监测点，鉴于尾矿库的情况，设置一个参考站即可，为了保证监测系统稳定可靠，参考站需定时统一和矿区控制点进行联测，以实现监测坐标与矿区坐标的统一，同时校准参考点是否会发生位移。
岸坡位移监测位置示意图（3）岸坡位移监测报警值根据尾矿库岸坡实际情况岸坡位移历史观测数据，进行坝体表面位移报警值设计。
岸坡位移报警值表（4）岸坡位移监测设备选型根据尾矿库岸坡实际情况，尾矿库两侧山坡位移监测系统应采用目前较为先进的设备，配以方便灵活的通信方式，包括串口、以太网、无线等接口。
产品采用宽温、全封闭式设计，可有效的实现抗高温、防尘、防电磁干扰、防腐蚀等，使产品可在恶劣的现场环境下稳定工作。
GPS监测基站设备技术参数需满足：◆水平精度＜3mm◆可靠性>99.9%◆远程控制◆接口防雷设计，整机工业级标准◆防腐,抗老化性能佳,寿命长◆在高温等恶劣环境中使用性能更加突出◆监测设备的数据输入输出均为数字信号，串口服务器将数字信号转换为电信号。
（5）岸坡位移监测系统防雷设计岸坡位移监测系统采用避雷针进行直击雷防护，使用电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。
直接雷电防护采用装设避雷针保护，要求避雷针与被保护物体横向距离不小于3m，避雷针高度根据设备情况按照“滚球法”确定。
监测设备采用金属机柜屏蔽感应雷，电源部分加装防雷插座和单项电源避雷器。
通讯线路防雷保护采用在通信线路两端分别加装防雷器，一端靠近传感器，避免由于感应雷造成的电流对传感器的损害；另一个防雷器尽量靠近数据处理设备。
所有避雷器的接地端与避雷网连接，连接处采用涂抹防锈漆等手段保证导电，接地电阻不大于10欧姆。
（6）岸坡位移监测系统接地设计接地网选用3根50×50×5mm热镀锌角钢为垂直地极L=2.5米，以25×4mm热镀锌扁钢互连，垂直地极埋地深度>1米。
避雷针基座为500×500×60mm钢筋混凝土，由地网引两根25×4mm热镀锌扁钢与基座连接（连接处必须为焊接）。
接地电阻要求不大于10欧姆。
（7）岸坡位移监测工程设备清单：3.1.1.2内部位移系统监测方法首先在尾矿坝设定位置钻孔，在土质比较坚硬的部位钻孔，钻孔深度强风化花岗斑岩即可，然后在钻孔中装入倾斜仪传感器，把最下面点作为固定点，从而监测坝体结构内部的倾斜状态。
在钻孔内安装多只倾斜仪可以更加准确的监测坝体内部变形情况。
位移采用的计算公式为：S=（X-Y）*G+K*(Z-H)。
其中S为位移变化量；X为初始仪器读数；Y为当前读数；G为设备提供的仪器系数，出厂后标定后得到；K为传感器修正系数；Z为初始温度；H为当前的温度。
一般情况下，测量的温度系数很小，温度的影响可以忽略不计。
测点间距为25米，每个监测断面上布设3条监测垂线，每条监测垂线上布置3个测点，最下一个测点应置于坝基表面。
（2）内部位移监测设计根据《尾矿库安全监测技术规范》要求，结合尾矿库的实际情况，设计在坝体中心最大剖面处（该剖面也为坝体最大受力点）和坝体两侧设置内部位移监测剖面。
在坝顶剖面上布设2个断面，每个断面设置3个条监测垂线，每条监测垂线布设3个测点。
内部位移监测示意图（3）内部位移报警值设计根据尾矿库实际情况及筑坝材料、筑坝工艺、排矿工艺、坝体位移历史观测数据，进行坝体内部位移报警值设计。
内部位移报警值表（4）内部位移设备技术参数根据尾矿库实际情况，并参照《尾矿库安全监测技术规范》，采用HC-5100固定式测斜仪。
技术参数满足：◆类型：重力感应式◆精度：0.1% 量程：100mm◆数据传输方式：坝体内部位移传感器为本身防雷的重力感应传感器，并采用光缆进行数据传输至值班室监控中心服务器。
（5）内部位移设备防雷设计内部位移监测系统采用避雷针进行直击雷防护，使用电源避雷器、通讯电缆防雷器实现对感应雷的防护。
（6）内部位移工程设备清单3.1.2渗流监测（1）渗流系统监测方法采用振弦式渗压计，通过在坝体里钻凿钻孔，把渗压计放置在钻孔里（与测压管结合使用）。
通过测量渗压计的压力，再转化为水头高度（高程），结合安装深度以及孔口高程即可得到坝体或者绕坝的浸润线高度（高程）。
测量精度取决于渗压计的精度，误差小于10mm。