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铜鑫矿业有限公司尾矿坝GPS位移监测系统
2013-07-11
目前尾矿坝位移监测多为人工监测,监测频度和精度难以满足尾矿库安全生产管理的需要。根据铜 鑫矿业有限公司尾矿库的具体情况,设计安装尾矿坝GPS位移监测系统,从测试数据的分析结果来看,数据离散度 控制较好,最大位移控制在精度限定的范围以内,系统完全达到预定精度。
SeJurineesꢀN2o0 14434 ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ 20总13第年 4第446期期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ METAL MINE 铜鑫矿业有限公司尾矿坝 GPS 位移监测系统 1 , 2 1, 2 1, 2 ꢀ 汪 ꢀ 斌 周 玉 新 ꢀ 项 宏 海 ( 1. 中 钢 集 团 马 鞍 山 矿 山 研 究 院 有 限 公 司 ; 2. 金 属 矿 山 安 全 与 健 康 国 家 重 点 实 验 室 ) 摘 ꢀ 要 ꢀ 目 前 尾 矿 坝 位 移 监 测 多 为 人 工 监 测 , 监 测 频 度 和 精 度 难 以 满 足 尾 矿 库 安 全 生 产 管 理 的 需 要 。 根 据 铜 鑫 矿 业 有 限 公 司 尾 矿 库 的 具 体 情 况 , 设 计 安 装 尾 矿 坝 GPS 位 移 监 测 系 统 , 从 测 试 数 据 的 分 析 结 果 来 看 , 数 据 离 散 度 控 制 较 好 , 最 大 位 移 控 制 在 精 度 限 定 的 范 围 以 内 , 系 统 完 全 达 到 预 定 精 度 。 关 键 词 ꢀ 尾 矿 库 ꢀ GPSꢀ 位 移 监 测 ꢀ 系 统 GPS Displacement Monitoring System for Tailings Dam of Tongxin Mining Industry Co , Ltd 1 , 2 1, 2 1, 2 Zhou Yuxin ꢀ Xiang Honghai ꢀ Wang Bin ( 21 Sinosteel Maanshan Institute of Mining Research Co , Ltd ; State Key Laboratory of Safety and Health for Metal Mines) Abstractꢀ At current, there is mostly manual monitoring at tailings dam displacement monitoring Its monitoring fre quency and accuracy are difficult to meet the needs for the safety production and management of tailings pond According to the specific situations of tailing dam in Tongxin Mining Industry Co , Ltd , the GPS displacement monitoring system is de signed and installed for the tailing dams From the analysis on tests data, it concludes that the data dispersion control of the system is good, and its maximum displacement is controlled within the limited range of accuracy The system can fully reach the desired accuracy Keywordsꢀ TWailings poWnd, GPS,WDisplacem.entKmonitoYring, S1ystem14.CN 1 ꢀ 工 程 概 况 部 是 另 一 层 环 形 导 体 及 其 绝 缘 体 , 然 后 整 个 电 缆 由 聚 氯 乙 烯 或 特 氟 纶 材 料 的 护 套 包 住 。 如 图 1 所 示 。 铜 鑫 矿 业 有 限 公 司 琅 琊 山 尾 矿 库 位 于 滁 州 市 西 南 的 琅 琊 山 内 , 距 城 区 约 3 km。 该 库 三 面 环 山 , 处 于 一 狭 长 山 谷 地 带 属 山 谷 型 尾 矿 库 。 终 坝 库 长 800 3 m, 平 均 宽 200 m, 总 库 容 307 万 m , 汇 水 面 积 0 8 2 3 km , 设 计 调 洪 库 容 15 万 m , 干 滩 长 度 200 ~ 300 m, 该 尾 矿 库 一 期 工 程 于 1970 年 动 工 建 设 , 1975 年 9 月 投 入 使 用 。 尾 矿 库 设 计 最 终 坝 顶 标 高 90 m, 坝 高 图 1ꢀ 同 轴 电 缆 构 造 4 3 5 m, 采 取 分 期 施 工 , 逐 步 加 高 加 固 。 本 系 统 需 要 同 轴 电 缆 通 讯 的 部 位 为 : 参 考 站 是 双 频 天 线 到 SPS851 主 机 , 监 测 站 是 GPS 双 频 天 线 到 “ 一 机 多 天 线 ” 自 动 切 换 器 , “ 一 机 多 天 线 ” 自 动 切 换 器 到 X60M 主 机 。 本 次 尾 矿 库 GPS 位 移 监 测 系 统 共 布 置 9 个 GPS 点 , 其 中 GPS 位 移 监 测 点 8 个 , GPS 基 准 点 1 个 , 基 准 点 选 在 坝 体 右 侧 稳 定 山 体 上 。 共 设 计 了 8 个 GPS 位 移 监 测 点 , 1 个 GPS 基 准 点 。 同 轴 电 缆 布 设 要 求 : ①GPS 天 线 电 缆 室 外 或 地 下 部 分 必 须 穿 PVC 管 或 热 镀 锌 钢 管 ; ②不 允 许 有 小 于 90°扭 折 , 避 免 造 成 线 缆 受 损 , 影 响 信 号 传 输 质 2 ꢀ 位 移 监 测 系 统 介 绍 2  1ꢀ 电 缆 布 设 同 轴 电 缆 是 指 有 2 个 同 心 导 体 , 而 导 体 和 屏 蔽 周 玉 新 ( 1965— ) , 男 , 教 授 级 高 级 工 程 师 , 博 士 , 243000 安 徽 省 马 鞍 层 又 共 用 同 一 轴 心 的 电 缆 。 最 常 见 的 同 轴 电 缆 由 绝 缘 材 料 隔 离 的 铜 线 导 体 组 成 , 在 里 层 绝 缘 材 料 的 外 山 市 技 术 经 济 开 发 区 西 塘 路 666 号 。 · 100· ꢀ ꢀ ꢀ 周 玉 新 等 : 铜 鑫 矿 业 有 限 公 司 尾 矿 坝 GPS 位 移 监 测 系 统 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2013 年 第 6 期 量 ; ③管 槽 的 衔 接 要 做 到 规 范 , 没 有 裂 缝 ; ④各 接 插 口 要 插 紧 , 同 时 用 扎 带 或 绝 缘 胶 带 固 定 ; ⑤各 条 电 缆 还 要 进 行 规 范 的 标 识 , 在 施 工 图 上 也 要 进 行 编 号 标 识 ; ⑥在 电 缆 两 侧 要 预 留 足 够 的 线 供 端 接 和 制 作 使 用 。 2  2ꢀ 机 柜 内 设 备 机 柜 内 设 备 有 GPS 主 机 、 天 线 切 换 器 、 串 口 服 务 器 、 无 线 网 桥 的 POE 端 、 插 座 、 空 气 开 关 、 电 源 保 护 器 、 天 馈 浪 涌 保 护 器 及 各 种 各 样 的 线 等 等 。 设 备 设 置 见 图 2。 图 4ꢀ 观 测 墩 2 6ꢀ 机 房 设 备 监 控 中 心 配 备 1 台 服 务 器 电 脑 , 显 示 监 视 区 域 的 实 时 变 化 情 况 , 并 配 备 声 光 报 警 设 备 , 可 设 24 h 有 人 值 班 , 监 控 中 心 整 洁 明 亮 , 具 有 一 定 的 美 观 要 求 。 机 房 计 算 机 系 统 由 1 台 服 务 器 电 脑 、 GPSensor 软 件 、 SQL 数 据 库 软 件 、 位 移 客 户 端 软 件 组 成 。 3 ꢀ 安 装 调 试 每 个 监 测 点 观 测 墩 在 预 埋 的 对 中 器 上 安 装 1 个 GPS 双 频 接 收 天 线 , 8 个 监 测 点 gp1 - 1、 gp1 - 2、 gp1 - 3、 gp1 - 4 、 gp2 - 1 、 gp2 - 2 、 gp2 - 3 、 gp2 - 4。 信 号 通 过 同 轴 电 缆 传 输 到 一 对 四 天 线 切 换 器 , 将 天 线 切 换 器 与 X60M 主 机 相 连 。 同 时 , 安 装 专 用 天 线 罩 , 直 径 30 cm, 要 求 信 号 衰 竭 率 小 于 1% 。 图 2ꢀ 机 柜 内 设 备 2  3ꢀ 供 电 系 统 控 制 中 心 所 用 电 源 在 输 出 是 首 先 接 入 UPS, 然 后 在 分 接 到 2 个 电 脑 服 务 器 上 。 从 山 上 的 配 电 房 引 出 220 V 电 源 , 拉 线 接 入 各 需 供 电 站 点 , 在 个 机 柜 中 装 空 气 开 关 , 市 电 先 进 空 开 , 同 时 接 上 一 个 单 项 电 源 避 雷 器 。 沿 途 所 拉 电 缆 均 需 穿 PVC 管 保 护 , 至 机 柜 在 观 测 墩 上 拧 好 双 频 A300 天 线 , 通 过 同 轴 电 WWW.KY114.CN m 内 的 电 缆 用 镀 锌 钢 管 穿 好 , 已 达 到 防 止 感 应 雷 缆 传 输 连 接 到 天 线 切 换 器 上 , 再 用 一 根 同 轴 电 缆 将 切 换 器 和 X60M 主 机 连 接 ; 同 时 , 主 机 和 切 换 器 各 用 一 根 特 制 的 线 分 别 连 在 串 口 服 务 器 的 Port1 和 Port2 口 上 , 串 口 服 务 器 的 另 一 头 出 来 接 无 线 网 桥 POE 的 RJ45 端 口 , POE 的 另 一 端 用 网 线 连 接 上 无 线 网 桥 即 可 。 为 了 防 雷 , 在 天 线 与 切 换 器 连 接 处 加 接 一 个 保 护 器 , 机 柜 内 还 有 空 气 开 关 和 电 源 避 雷 器 , 在 机 柜 外 面 0 5 m 处 架 设 一 根 避 雷 针 。 监 测 点 安 装 见 图 5。 硬 件 设 备 测 试 : ①服 务 器 、 PC、 交 换 机 、 路 由 器 等 设 备 性 能 是 否 合 格 , 工 作 是 否 正 常 , 能 否 满 足 设 计 需 求 ; ②断 电 测 试 UPS 电 源 是 否 可 以 正 常 供 电 , 以 及 供 电 时 间 是 否 满 足 要 求 ; ③各 设 备 是 否 都 安 全 接 地 , 电 涌 防 护 设 备 是 否 正 确 安 装 , 以 及 其 他 安 全 措 施 是 否 到 位 。 3 的 效 果 。 2  4ꢀ 通 讯 系 统 系 统 通 讯 设 备 主 要 采 用 无 线 传 输 方 式 , GPS 信 号 从 GPS 接 收 机 输 出 接 入 MOXA5210 串 口 服 务 器 , 然 后 通 过 输 出 的 RJ45 接 口 连 接 高 频 无 线 传 输 终 端 。 MOXA5210 放 置 在 机 柜 中 , 高 频 无 线 传 输 终 端 采 用 固 定 到 立 杆 的 方 式 向 控 制 中 心 发 送 。 图 3 为 数 据 传 输 流 程 。 ! "#$% ()*+, - ./0 & '#$% ()*+, 首 先 , 让 系 统 连 续 运 行 1 周 , 在 此 期 间 , 进 行 如 下 的 软 件 测 试 : ①测 试 数 据 处 理 服 务 器 软 件 是 否 工 作 正 常 , 确 保 用 户 满 足 设 计 的 功 能 指 标 ; ②查 看 系 统 管 理 软 件 是 否 可 以 查 询 、 管 理 和 控 制 各 基 准 站 和 监 测 点 ; ③查 看 数 据 管 理 服 务 器 软 件 是 否 能 够 正 确 生 产 、 管 理 各 参 考 站 和 监 测 点 的 观 测 数 据 和 工 作 记 录 ; 图 3ꢀ 数 据 传 输 流 程 2  5ꢀ 观 测 墩 1 个 基 站 和 8 个 位 移 监 测 站 观 测 墩 。 观 测 墩 为  5 m × 1 5 m × 1 m 混 凝 土 地 基 以 及 0 35 m × 0 35 1 m × 3 m 混 凝 土 观 测 墩 。 基 站 、 监 测 站 观 测 墩 如 图 4 所 示 。 ④ 通 过 Internet 访 问 Web 服 务 器 , 查 看 Web 服 务 器 · 101· 总 第 444 期 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 金 ꢀ ꢀ 属 ꢀ ꢀ 矿 ꢀ ꢀ 山 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2013 年 第 6 期 ! "#$ POE =>?@+ gp2-1 gp2-4 A300)" A300)" X60%& POE ' (& ) "*(+ ON / 0 1 2 3 4 OFF , -. gp2-3 A300)" gp2-2 A300)" 1 234+ 5 678 9 :;< A; 图 5ꢀ 机 柜 仪 器 设 备 连 接 的 数 据 下 载 与 信 息 服 务 功 能 。 时 每 2 min 解 算 出 1 个 三 维 坐 标 , 切 换 器 每 5 min 切 换 1 次 。 表 1、 表 2 和 表 3 为 各 监 测 点 X、 Y、 Z 方 向 的 位 移 数 据 。 4 ꢀ 系 统 评 价 系 统 评 价 选 取 8 个 监 测 点 2010 年 12 月 16 日 至 12 月 26 日 11 d 的 测 试 数 据 作 为 分 析 依 据 , 测 试 表 1ꢀ X 方 向 位 移 数 据 WWW.KY114.CN 文 ꢀ 件 最 大 位 移 / m 最 小 位 移 / m 平 均 位 移 / m 最 大 最 小 位 移 差 / m 标 准 差 / m 数 据 条 数 gp1 - 2 txt gp1 - 3 txt gp1 - 4 txt gp2 - 1 txt gp2 - 2 txt gp2 - 3 txt gp2 - 4 txt gp1 - 1 txt 2 125 744 8 2 143 503 8 2 065 336 2 125 735 2 2 143 493 4 2 065 328 6 2 082 607 2 2 101 624 8 2 019 756 4 2 037 246 5 2 108 717 2 2 125 741 052 2 143 496 565 2 065 332 347 2 082 611 931 2 101 628 688 2 019 76 0 009 6 0 010 4 0 007 4 0 011 7 0 011 7 0 006 9 0 009 3 0 007 8 0 001 727 996 0 001 476 966 0 001 134 45 0 001 407 704 0 001 961 1 953 1 792 1 893 1 702 1 388 1 706 1 741 1 788 2 082 618 9 2 101 636 5 2 019 763 3 2 037 255 8 2 108 725 0 001 147 538 0 001 345 376 0 001 379 738 2 037 250 848 2 108 720 343 表 2ꢀ Y 方 向 位 移 数 据 文 ꢀ 件 最 大 位 移 / m 1 897 201 8 1 928 617 7 1 891 483 7 1 921 43 1 954 310 6 1 917 440 1 1 947 799 9 1 866 628 6 最 小 位 移 / m 平 均 位 移 / m 1 897 199 126 1 928 614 959 1 891 480 305 1 921 428 131 1 954 307 344 1 917 437 743 1 947 797 688 1 866 624 319 最 大 最 小 位 移 差 / m 0 005 2 0 006 2 0 005 5 0 005 1 0 007 7 0 005 2 0 003 9 0 006 7 标 准 差 / m 数 据 条 数 1 953 1 792 1 893 1 702 1 388 1 706 1 741 1 788 gp1 - 2 txt gp1 - 3 txt gp1 - 4 txt gp2 - 1 txt gp2 - 2 txt gp2 - 3 txt gp2 - 4 txt gp1 - 1 txt 1 897 196 6 1 928 611 5 1 891 478 2 1 921 424 9 1 954 302 9 1 917 434 9 1 947 796 0 000 879 083 0 000 957 407 0 000 751 616 0 000 699 997 0 001 207 796 0 001 028 192 0 000 669 093 0 001 137 881 1 866 621 9 · 102· ꢀ ꢀ ꢀ 周 玉 新 等 : 铜 鑫 矿 业 有 限 公 司 尾 矿 坝 GPS 位 移 监 测 系 统 ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ ꢀ 2013 年 第 6 期 表 3ꢀ Z 方 向 位 移 数 据 文 ꢀ 件 最 大 位 移 / m 93 170 3 79 816 2 100 301 5 93 070 4 79 856 2 101 208 3 92 979 5 99 318 5 最 小 位 移 / m 93 157 9 79 803 平 均 位 移 / m 93 163 256 58 79 809 663 78 100 295 696 最 大 最 小 位 移 差 / m 0 012 4 标 准 差 / m 数 据 条 数 1 953 1 792 1 893 1 702 1 388 1 706 1 741 1 788 gp1 - 2 txt gp1 - 3 txt gp1 - 4 txt gp2 - 1 txt gp2 - 2 txt gp2 - 3 txt gp2 - 4 txt gp1 - 1 txt 0 002 023 276 0 002 332 352 0 002 185 012 0 001 577 539 0 002 470 519 0 002 364 678 0 001 918 232 0 001 958 61 0 013 2 100 289 8 93 059 0 011 7 93 066 119 39 79 846 926 87 101 202 002 1 92 973 489 26 99 313 334 9 0 011 4 79 838 4 101 194 1 92 968 4 99 307 6 0 017 8 0 014 2 0 011 1 0 010 9 统 研 究 [ J]  黄 金 , 2011( 7) : 4347 ꢀ ꢀ 从 测 试 数 据 的 分 析 结 果 来 看 , 数 据 离 散 度 控 制 [ [ 2] ꢀ 张 ꢀ 达 , 张 晓 朴 , 等  尾 矿 库 在 线 监 测 及 应 急 指 挥 系 统 关 键 技 术 及 工 业 应 用 [ J]  矿 冶 , 2011( 2) : 2025 相 对 较 好 , 最 大 位 移 也 控 制 在 精 度 限 定 的 范 围 以 内 , 且 测 试 时 设 置 的 是 2 min 解 算 1 次 , 如 设 置 成 半 小 时 解 算 1 次 , 精 度 会 更 高 。 3] ꢀ 周 玉 新 , 段 ꢀ 勇  云 浮 硫 铁 矿 尾 矿 库 自 动 化 监 测 系 统 [ J]  金 属 矿 山 , 2009( 12) : 99102 因 此 系 统 完 全 达 到 预 定 精 度 , 运 行 正 常 , 各 项 指 标 满 足 相 关 规 范 和 合 同 要 求 。 [ 4] ꢀ 朱 君 星 , 许 ꢀ 伟 , 等  基 于 3S 集 成 技 术 对 尾 矿 库 安 全 监 测 的 探 讨 [ J]  金 属 矿 山 , 2009( 4) : 106108 [ 5] ꢀ 王 山 东 , 赵 景 程 , 等  数 字 尾 矿 库 研 究 [ J]  金 属 矿 山 , 2004 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 ( 10) : 4649 ( 收 稿 日 期 ꢀ 20130309) [ 1] ꢀ 许 同 乐 , 郎 学 政 , 等  基 于 光 纤 传 输 的 尾 矿 库 安 全 监 测 预 警 系 檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪檪 ( 上 接 第 95 页 ) WWW.KY114.CN 参 ꢀ 考 ꢀ 文 ꢀ 献 多 数 并 非 来 自 围 岩 , 而 是 由 成 矿 岩 浆 岩 所 提 供 。 另 外 , 矿 床 黄 铜 矿 主 要 产 出 于 绢 英 岩 蚀 变 带 内 , 多 呈 浸 染 状 、 断 续 细 脉 状 , 矿 化 十 分 均 匀 , 更 多 显 示 出 成 矿 流 体 与 围 岩 长 时 间 发 生 交 代 , 成 矿 作 用 连 续 且 均 匀 的 特 征 。 因 此 , 铜 矿 化 成 矿 物 质 可 能 是 由 岩 浆 和 围 岩 共 同 提 供 的 。 [ [ [ 1] ꢀ 钟 立 峰 , 夏 ꢀ 斌 , 刘 立 文 , 等  粤 西 — 桂 东 成 矿 带 园 珠 顶 铜 钼 矿 床 成 矿 年 代 学 及 其 地 质 意 义 [ J] . 矿 床 地 质 , 2010, 29( 3) : 3 95404 2] ꢀ 陈 富 文 , 李 华 芹 , 王 登 红 , 等  粤 西 园 株 顶 斑 岩 型 铜 钼 矿 床 成 矿 地 质 特 征 及 成 岩 成 矿 作 用 年 代 学 研 究 [ J] . 地 质 学 报 , 2012, 8 6( 8) : 12981305 3] ꢀ Lowell J D, Guilbert J M Lateral and Vertical alterationminerali zation zoning in porphyry ore deposits[ J] . 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