尾礦庫在線監測系統在會寶嶺鐵礦的應用

介紹了光纖傳感原理、光纖傳感系統的組成，并對系統在會寶嶺鐵礦的應用進行了了描述，通過對監測數據分析，表明光纖傳感技術能真實反映出監測對象的物理變化過程，該系統的安裝能加強尾礦庫安全監測的管理力度。

0 引 言

當前，我國尾礦庫安全運行的主要技術參數如壩體形變位移、庫水位、浸潤線埋深等，均由人工定期采用傳統儀器到現場進行測量，安全監測工作量大，受天氣、人工、現場條件等許多因素的影響，存在一定的系統誤差和人為誤差。同時，人工監測還存在不能隨機動態監測尾礦庫的各項技術參數，難以及時掌握尾礦庫各項安全技術指標等缺點，這些都將影響尾礦庫的安全生產和安全管理水平。

光纖傳感無電安全監測技術是本世紀興起的前沿應用學科，既用光纖感測信號又用光纖傳輸信號，是目前傳感技術最杰出的代表，是自動檢測的革命性技術。光纖光柵傳感器是一種新型全光纖無源器件，與普通傳感器相比，具有不可比擬的優勢和特點：它本質防爆、無電傳感、化學性能穩定、傳輸距離遠、可用于對外界參量的絕對測量，這種特性在傳感器領域中引起了革命。

1 光纖傳感原理

光纖的材料為石英，由芯層和包層組成。通過對芯層摻雜，使芯層折射率n1比包層折射率n2大，形成波導，光就可以在芯層中傳播。當芯層折射率受到周期性調制后，即成為光柵。該文原載于中國社會科學院文獻信息中心主辦的《環球市場信息導報》雜志http：//www.ems86.com總第526期2013年第43期-----轉載須注名來源光柵會對入射的寬帶光進行選擇性反射，反射一個中心波長與芯層折射率調制相位相匹配的窄帶光，中心波長為布喇格波長。

2 應用

會寶嶺鐵礦尾礦庫建設在選廠以南，距選廠約1.5km的山溝內。尾礦庫匯水面積為0.54km2，溝長1.1km，溝底縱坡為4%，庫內無居民。尾礦堆積壩初期壩標高125m，最終壩頂標高150.0m，總壩高48m，總庫容807萬m3。尾礦庫等級為四等。尾礦庫排洪設施布置于溝谷處，尾礦庫的洪水及澄清水通過450m長1m×1m排洪泄槽和500m長直徑為1m排洪涵管排至尾礦庫下游截滲壩內，截滲壩為溢水壩，超標準洪水可從截滲壩溢流排到下游，截滲壩壩前設回水泵站，由該泵站將截滲壩所存水回送至選廠高位水池供選礦廠重復利用。尾礦壩防洪標準：初期壩為50年一遇，中后期為200年一遇。在初期壩西壩肩上部山包上設有尾礦庫管理站，管理站房內設有照明、通訊、尾礦庫安全運行綜合監控中心、器材儲藏室、搶險物資等。尾礦庫堆壩設計：利用尾礦干砂堆筑加高壩體，堆積高度25米，平均堆積邊坡1：5，尾礦后期壩采用上游法尾礦筑壩，尾礦放礦方法采用沉積法分散放礦。

光纖尾礦庫安全監測系統由五個監測子系統組成，具體為壩體滲壓監測、壩體表面位移的監測、庫區水位監測、滲流量監測、排水量監測、庫區雨量監測、視頻監測、干灘監測，其基本結構拓撲示意如圖2所示。

該系統由光纖光柵解調儀、通訊光纜、光纖滲壓傳感器、光纖水位傳感器、光纖位移傳感器、雨量計、量水堰計、攝像頭等組成。

傳感器通過接續盒與主光纜連接，將波長信號傳送到位于值班房的光纖光柵解調儀中，光纖光柵解調儀將傳感器波長的變化解調為物理量變化。設備現場安裝圖如下所示。

3 運行分析

系統安裝完畢后，通過人工監測數據與系統監測數據進行比較，兩者數值相吻合，變化規律一致；系統試運行一個月，軟硬件均穩定可靠，達到安全監測的目的。

4 結論

此次采用光纖傳感技術尾礦庫安全實時在線監測，獲取并分析了相關參數，得到如下結論：

（1）系統為礦山提供了尾礦庫生產運行狀況的真實數據，能夠對尾礦庫安全隱患提出預警，以便礦山有針對性地加強尾礦庫安全隱患治理，改善尾礦庫安全運行條件，實現尾礦庫長期安全運行。

（2）自動化監測系統操作簡單，數據及時有效，避免了傳統監測手段的復雜操作、人為性及檔案管理繁鎖。

（作者單位：山東省蒼山縣臨沂會寶嶺鐵礦有限公司）