尾矿库在线监测系统在会宝岭铁矿的应用

介绍了光纤传感原理、光纤传感系统的组成，并对系统在会宝岭铁矿的应用进行了了描述，通过对监测数据分析，表明光纤传感技术能真实反映出监测对象的物理变化过程，该系统的安装能加强尾矿库安全监测的管理力度。

0 引 言

当前，我国尾矿库安全运行的主要技术参数如坝体形变位移、库水位、浸润线埋深等，均由人工定期采用传统仪器到现场进行测量，安全监测工作量大，受天气、人工、现场条件等许多因素的影响，存在一定的系统误差和人为误差。同时，人工监测还存在不能随机动态监测尾矿库的各项技术参数，难以及时掌握尾矿库各项安全技术指标等缺点，这些都将影响尾矿库的安全生产和安全管理水平。

光纤传感无电安全监测技术是本世纪兴起的前沿应用学科，既用光纤感测信号又用光纤传输信号，是目前传感技术最杰出的代表，是自动检测的革命性技术。光纤光栅传感器是一种新型全光纤无源器件，与普通传感器相比，具有不可比拟的优势和特点：它本质防爆、无电传感、化学性能稳定、传输距离远、可用于对外界参量的绝对测量，这种特性在传感器领域中引起了革命。

1 光纤传感原理

光纤的材料为石英，由芯层和包层组成。通过对芯层掺杂，使芯层折射率n1比包层折射率n2大，形成波导，光就可以在芯层中传播。当芯层折射率受到周期性调制后，即成为光栅。该文原载于中国社会科学院文献信息中心主办的《环球市场信息导报》杂志http：//总第526期2013年第43期-----转载须注名来源光栅会对入射的宽带光进行选择性反射，反射一个中心波长与芯层折射率调制相位相匹配的窄带光，中心波长为布喇格波长。

2 应用

会宝岭铁矿尾矿库建设在选厂以南，距选厂约1.5km的山沟内。尾矿库汇水面积为0.54km2，沟长1.1km，沟底纵坡为4%，库内无居民。尾矿堆积坝初期坝标高125m，最终坝顶标高150.0m，总坝高48m，总库容807万m3。尾矿库等级为四等。尾矿库排洪设施布置于沟谷处，尾矿库的洪水及澄清水通过450m长1m×1m排洪泄槽和500m长直径为1m排洪涵管排至尾矿库下游截渗坝内，截渗坝为溢水坝，超标准洪水可从截渗坝溢流排到下游，截渗坝坝前设回水泵站，由该泵站将截渗坝所存水回送至选厂高位水池供选矿厂重复利用。尾矿坝防洪标准：初期坝为50年一遇，中后期为200年一遇。在初期坝西坝肩上部山包上设有尾矿库管理站，管理站房内设有照明、通讯、尾矿库安全运行综合监控中心、器材储藏室、抢险物资等。尾矿库堆坝设计：利用尾矿干砂堆筑加高坝体，堆积高度25米，平均堆积边坡1：5，尾矿后期坝采用上游法尾矿筑坝，尾矿放矿方法采用沉积法分散放矿。

光纤尾矿库安全监测系统由五个监测子系统组成，具体为坝体渗压监测、坝体表面位移的监测、库区水位监测、渗流量监测、排水量监测、库区雨量监测、视频监测、干滩监测，其基本结构拓扑示意如图2所示。

该系统由光纤光栅解调仪、通讯光缆、光纤渗压传感器、光纤水位传感器、光纤位移传感器、雨量计、量水堰计、摄像头等组成。

传感器通过接续盒与主光缆连接，将波长信号传送到位于值班房的光纤光栅解调仪中，光纤光栅解调仪将传感器波长的变化解调为物理量变化。设备现场安装图如下所示。

3 运行分析

系统安装完毕后，通过人工监测数据与系统监测数据进行比较，两者数值相吻合，变化规律一致；系统试运行一个月，软硬件均稳定可靠，达到安全监测的目的。

4 结论

此次采用光纤传感技术尾矿库安全实时在线监测，获取并分析了相关参数，得到如下结论：

（1）系统为矿山提供了尾矿库生产运行状况的真实数据，能够对尾矿库安全隐患提出预警，以便矿山有针对性地加强尾矿库安全隐患治理，改善尾矿库安全运行条件，实现尾矿库长期安全运行。

（2）自动化监测系统操作简单，数据及时有效，避免了传统监测手段的复杂操作、人为性及档案管理繁锁。

（作者单位：山东省苍山县临沂会宝岭铁矿有限公司）