爱华网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。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。
光纤光栅传感的基本原理是布拉格反射。当光波传输通过FBG时，满足 Bragg 条件的光波将被反射回来，这样入射光就分成透射光和反射光。FBG的反射波长或透射波长取决于反向耦合模的有效折射率n和光栅周期Λ，任何使这两个参量发生改变的物理过程都将引起光栅Bragg波长的漂移，测量此漂移量就可直接或间接地感知外界物理量的变化。光栅中心波长与应变及温度的关系：
其中，为光纤热膨胀系数，为光纤的热光系数，为弹光系数，为应变
由于光纤光栅传感器是以波长为编码的，使得光纤传感器具有更高的监测灵敏度和监测精度，同时可以利用波分复用技术组成大容量、多类型的混合传感系统，利用一台监测设备就可以实现压力、水位、位移等的多参数检测。
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。
