一、背景
尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源，存在溃坝危险，一旦失事，容易造成重特大事故，尾矿库溃坝是重大矿山灾害，造成巨大的经济损失和环境污染，尾矿库的安全一直是政府、企业和学者重点关注的热点问题。
蒙库铁矿选矿厂位于富蕴县西北95公里，新建尾矿库位于选矿厂东南约2km北东-南西走向的沟谷内，尾矿库为山谷型，尾矿库总库容2516.65×104m3，设计服务期为22年，。尾矿坝为碾压式土石不透水坝，初期坝坝顶标高965.5m，初期坝最大坝高47.5m，初期坝坝轴线长度189m，堆积坝最终坝顶标高1084m，堆积高度118.5m，尾矿坝总坝高166m。为新疆唯一一个二等库。
尾矿库溃坝是重大矿山灾害，造成巨大的经济损失和环境污染，尾矿库的安全一直是政府、企业和学者重点关注的热点问题。为了减少由此造成的灾害，需要研究尾矿坝稳定性评价的关键科学问题。
2011年至2021年蒙库铁矿有限责任公司，协同青岛理工大学、新疆大学以国家自然科学基金项目、国家安全生产重大事故 防治关键技术科技项目为理论研究基础，在新疆阿勒泰地区蒙库铁矿尾矿库开展了在线监测和尾矿坝稳定性评价等工作，研制了极端气候条件下 基于物联网技术的大型尾矿库安全监测管理系统及其应用，为尾矿坝安全保护与溃坝防治提供理论与技术依据，通过开展一系列管理创新活动进一步完善尾矿库安全管理系统，保证尾矿库安全环保运行。
二、研究成果
(1)构建了蒙库铁矿尾矿库溃坝灾害预警基础信息库，提出了尾矿库风险评估体系。根据蒙库铁矿尾矿库的几何特征与变形规律，基于溃坝危险性、易损性和易发性，构建了蒙库 铁矿尾库风险评估标准，为尾矿库防灾减灾提供了基础数据和理论支撑。
(2)建立了蒙库铁矿尾矿库的坝体多维、多相和多层次地质力学模型和溃坝灾害预测预警模型;提出了该座尾矿库风险评价和分级方法，给出了该座尾矿库各级风险的预警值;提 出了基于神经网络等技术的尾矿库全寿命周期稳定性演化趋势的预测方法。
(3)揭示了冬季极低温冻胀、春季融雪水量增大渗透等极端不良因素对蒙库铁矿尾矿坝 稳定性的影响规律，提出了尾矿库失稳的防控对策。
(4)研制了适合超低温、多融水、具备物联网功能的尾矿库坝体变形监测预警系统，建立了基于渗压计技术的全寿命周期数字智慧尾矿库管理系统。
三、安全监测系统
2013年起，蒙库铁矿在选矿尾矿库安装在线监测系统，在尾矿库主坝分3个断面布设传感器建立在线监测预警系统。
针对该尾矿库特定的筑坝管理要求、渗流场及变形场的复杂性和溃坝的危险性，通过分析监测该尾矿库内部深层水平位移、竖向位移、浸润线深度、干滩长度、降雨量、库水位变化等指标，进行在线安全监测预警系统开发，建立以尾矿库安全稳定性监测为主、渗流应力应变场分析为辅，融现代监测技术、信息技术和分析技术于一体的尾矿库灾害分析、安全预警新方法，建立新尾矿坝在线监测预警系统。
该系统能够实时判断坝体各监测断面浸润线的高度、库水位的变化、干滩长度、坝体内部和坝顶位移等重要指标。同时，通过分析所采集的历史数据给出形变状态在一定时间段内的发展趋势，设定合理的预警值，使决策管理人员能够及时采取措施将事故消灭在萌芽状态，大大提高坝体安全性和可控性。
尾矿库内存有大量尾矿浆沉淀水，库水位监测的目的是根据其水位的高低可判断该库防洪能力是否满足安全要求。因此，对于库水位位置的把握可以直接防止尾矿库在汛期避免洪水漫顶溃坝事故的发生，有利于安全监管部门和企业在汛期来临之前，直观地了解和掌握库水位是否达到了设计要求的汛前限制水位。由此可见，库水位的连续动态监测也是尾矿库安全监测的重要内容之一。
尾矿库发生溃坝灾害，坝体位移是灾害演化过程的直观反应指标，因此对于坝体下游坡变形的掌握，可以及时发现尾矿坝变形率和发展速度，有利于安全监管部门和企业进行科学的应急决策，并及时采取应急对策措施，从而避免灾害的发生或者减少灾害发生造成的危害。
在定量评价尾矿库的防洪能力时，需要测定滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高。因此，滩顶标高和设计最高洪水位下允许达到的干滩标高，是尾矿库安全监测需要测定的指标。
此外，在尾矿库安全监测系统中，为了实时掌握尾矿库库区的情况和运行状况，通常在溢水塔、滩顶放矿处、坝体下游坡等重要部位设置视频监测设置，以满足准确清晰把握尾矿库运行状况的需要。
根据以上所述，最终确定该尾矿库的监测项目为：库区水位、坝体位移、滩顶高程、降雨量、干滩长度、浸润线、库区视频等。
蒙库铁矿尾矿库为重大危险源，存在较大安全风险，选矿分厂以蒙库铁矿尾矿库为研究目标区，以极端气候条件下的尾矿库溃坝灾变机理为核心，以蒙库铁矿尾矿坝稳定性评价、溃坝灾害防治和安全管控全寿命等关键技术为目标，攻克了极端气候条件下大型尾矿库安全监测与全寿命周期管理的重大技术难题，建立了集理论研究和工程实践于一体的极端气候条件下基于物联网大型尾矿库安全监测与全寿命周期管理成套关键技术。
四、取得的效益和效果
（1）根据蒙库铁矿尾矿库的几何特征与变形规律，基于溃坝危险性、易损性和易发性，构建了蒙库铁矿尾库风险评估标准，为尾矿库防灾减灾提供了基础数据和理论支撑，防止了溃坝事故的发生。
（2）建立了蒙库铁矿尾矿库的坝体多维、多相和多层次地质力学模型和溃坝灾害预测预警模型;提出了该座尾矿库风险评价和分级方法，给出了该座尾矿库各级风险的预警值;提出基于神经网络等技术的尾矿库全寿命周期稳定性演化趋势的预测方法，保证尾矿库安全运行。
（3）尾矿库投用以来，新尾矿坝在线监测数据显示准确率较高，操作维护方便，尾矿坝干滩长度、浸润线高度、坝体表面位移、内部位移全部在设计和安全允许的范围内，尾矿坝稳定安全运行；排洪系统、回水系统、尾矿输送系统运行正常，在线监测系统能够实时反馈尾矿库各项数据的变化情况并对异常数据预警，满足了尾矿库安全运行的要求。
（4）目前尾矿库在线监测系统数据传输可靠，操作维护便捷，满足尾矿库在线监测系统全天候24小时稳定运行的要求。
尾矿库在线监测系统稳定运行,监测数据准确率高，满足尾矿库在线监测系统全天候24小时安全运行的要求。
五、结论
开展尾矿坝稳定性分析与研究工作，能够使尾矿库系统安全管理决策更具有可靠的科学性。一些事故得不到遏制，很重要的一条原因是釆取的措施治标不治本，在决策上发生失误。研究了蒙库铁矿尾矿库极端气候条件下基于物联网的大型尾矿库安全监测与全寿命周期管理系统，开展大量的尾矿坝安全管理的应用工作，对尾矿库系统的安全性做岀定量分析，所获得的情况来自实践，安全管理者依据验算的结果做出的决策，就能实现主观与客观相一致，具有科学的指导价值；同时尾矿库安装全过程在线监控提供依据，可有效避免尾矿坝灾害发生或降低其造成事故的发生概率，有利于保护尾矿库周围人员生命和财产安全以及生态环境，促进经济发展、环境保护和社会稳定，具有显著的科学价值、社会效益和工程意义。
