尾矿坝溃坝安全风险分析评价方法

尾矿库作为潜在的泥石流危险源,一旦溃坝会造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染。基于蒙特卡洛方法,考虑尾矿库坝体材料参数的不确定性,分析了尾矿坝的失效概率;基于深度积分方法,模拟了溃坝发生后下泄尾砂流的影响范围及其冲击强度;介绍了下游淹没范围内生命损失、经济损失和环境损失的评估方法。根据上述尾矿库风险评价的基本理论,以9·8山西襄汾尾矿溃坝事故作为典型案例,系统地介绍了尾矿坝溃坝的风险评价方法,并对其风险程度进行了定量评价,上述研究对尾矿库的事故灾害防控和风险管理具有重要的实际意义。     

基于BWM-DEMATEL-VIKOR 模型的尾矿库风险评价

我国尾矿库数量众多,近年来尾矿库溃坝事故时有发生,一旦溃坝会 造成比较严重的人员伤亡和财产 损失,因此对尾矿库风险进行科学的评估具有重要的现实意义。 本文首先 建立尾矿库风险评价指标体系,并给出各 指标分级标准;其次,既考虑各指标对尾矿库风险的影响程度,又考虑各指标 之间的结构重要度,将最优最劣法 (BWM)与决策实验室法(DEMATEL)结合,构建指标权重评价模型,同时又对各 指标之间的因果耦合关系进行了分 析,得到影响尾矿库安全的本质因素:安全投入占比、安全教育培训、事故 应急救援、安全管理机构、事故监测预警、堆 积容量;容易受到影响并可作为监测指标的因素:浸润线高度、干滩长度、 排渗设施完好率、管涌、流土出现地点数、安 全超高、排洪设施完好率;最后采用多准则妥协解排序方法( VIKOR)对尾矿 库溃坝风险进行评价。 以付冲沟尾矿库 为实例进行分析,风险等级为Ⅱ级(较安全),与实际情况相符,证明该模型可 用于尾矿库风险评价。     

降雨影响下的动态加权贝叶斯尾矿库溃坝风险评估

溃坝风险存在于尾矿库运行期的各个阶段,但传统的风险预测难以反映出尾矿库溃坝风险实时动态变化。首先构建了包含动态指标和静态指标的评价指标体系并计算指标权重和时间权重;建立了嵌入时间权重和指标权重的动态加权贝叶斯网络尾矿库溃坝风险评估模型;然后通过区间数优度排序改进参数学习数据不足情况下条件概率的求取方法;最后对不同降雨持续时间和不同降雨量影响下尾矿库溃坝风险的动态贝叶斯网络进行概率推理。结果显示,当持续3日降雨量为A级（高风险）、B级（较高风险）时,降雨量造成尾矿库溃坝的风险概率分别从19.0%和9.1%上升到34.9%和20.4%。研究表明,引入时间权重的评估模型体现出了尾矿库溃坝的动态发展过程,动态评估更符合客观事实。     

尾矿库溃坝模式分析及风险指标体系的研究

在总结国内外尾矿库事故特点的基础上,系统研究了尾矿坝的溃坝模式,并基于尾矿坝指标的工程性质分析和相关性分析,研究并建立了尾矿库溃坝风险指标体系。该体系的建立为尾矿坝溃坝风险评判模型及评判方法的研究提供前提条件,可为尾矿库运行期的安全监管提供依据。     

尾矿库溃坝滑坡体滑移距离的研究

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流危险源,尾矿库一旦发生溃坝事故,将产生巨大冲击力和破坏力。为了在有限的应急处置时间内制定及时有效的应急避险预案,减少溃坝后的人员伤亡、经济损失和生态环境破坏,需要正确估算溃坝后尾矿掩埋区滑移范围,即主要确定溃坝滑坡体滑移距离。针对尾矿库溃坝滑坡体滑移距离估算,提出了刚体沿折面滑动和刚体沿圆弧曲面滑动的2种滑动模型,分别建立了溃坝滑坡体滑移距离的计算公式。重点分析了扩散角、掺气深度、空气阻力、滑移体高度、残余强度、撞击动压力和拦挡坝等尾矿库溃坝发生滑移所涉及到的几个主要问题。通过实例计算,2种滑动模型的计算结果都与实际情况较为接近,可为今后尾矿库的安全管理以及选址提供参考。     

尾矿库溃坝预警体系及预警方法研究

尾矿库溃坝预警信息的辨识、获取和分析,是有效防止尾矿库溃坝的关键技术。在对121起尾矿库溃坝事故统计分析的基础上,基于风险预警原理,对尾矿库溃坝风险预警体系和预警方法进行了分析。研究结果表明：溃坝主要类型是渗透破坏和洪水漫顶;渗透破坏的警素指标包括渗透水质和堆积坝沼泽化,洪水漫顶的警素指标包括降雨、调洪库容和泄水能力,地震液化的警素指标包括地震烈度和滑坡;警源指标体系包括自然警源、固有警源和人为警源3类;溃坝风险综合预警法包括调洪库容现状的获取、入库洪水总量分析、泄流能力分析、调洪演算、渗流分析和抗滑稳定性分析等流程,以确定坝体稳定状况,作为尾矿库预警标准,确保尾矿库安全运行。     

基于模糊层次分析的尾矿库溃坝风险评价

尾矿库溃坝风险评价是一个多因素多层次的综合评价问题,存在复杂性和模糊性。分析影响尾矿坝稳定性的因素,建立包括安全基础管理、结构破坏、渗流破坏、失稳溃决和浸顶溃决的5大类、16项指标的尾矿库溃坝风险评价指标体系;运用层次分析法确定出各影响因素的权重;应用模糊综合评价法计算尾矿库溃坝风险等级。研究结果表明:此方法具有较好的合理性和实用性,探索了一条尾矿库溃坝风险评价的新途径,为尾矿库的安全管理和运行提供了有效支持。     

基于结构方程模型和模糊综合评价的尾矿库溃坝风险评价

结合尾矿库溃坝的致灾机理,通过相关分析法构建了尾矿库溃坝风险体系。利用结构方程模型,确定了溃坝风险指标的权重及各个指标之间的定量关系。结合模糊综合评价方法,构建了尾矿库溃坝风险评价模型,实现了尾矿库溃坝风险等级的定量评价。通过工程实例表明,该方法为尾矿库溃坝风险评价提供了一种有效的方法途径。     

尾矿库溃坝对下游高速公路桥梁的损伤和滑动破坏评估

溃坝尾砂泥石流是介于水和一般自然界泥石流二者之间的一种颗粒相对均匀的砂—水混合物浆体,具有高势能、流速快的特性,易对下游高速公路造成巨大威胁,因此开展溃坝尾砂泥石流对下游高速公路的损伤评估,对于保障尾矿库下游高速公路安全具有重要意义。本研究基于尾矿库溃坝数值模拟并结合泥石流领域的损伤和滑动破坏研究,建立了溃坝尾砂泥石流对下游高速公路桥梁的损伤和滑动破坏评估模型。首先,进行尾矿库溃坝数值模拟确定高速公路桥墩前溃坝尾砂泥石流的流速和深度变化;然后,将流速和深度数值模拟结果代入计算公式对高速公路损伤和滑动破坏进行定量评估;最后得出评估结果。以铜山口尾矿库为例开展工程应用,研究结果表明:尾矿库溃坝后高速公路桥墩损伤满足要求,桥墩基础损伤评估中计算出局部冲刷最大深度为4.456 m,大于桥墩基础顶部距离地面的高度4 m,一部分桥墩基础将受到侵蚀破坏;桥梁滑动破坏评估中计算出桥墩抗滑动稳定性系数为1.02,低于规范限制1.2,高速公路桥梁存在横向滑动风险。     

尾矿库洪水漫顶溃坝实验研究及数据分析

尾矿库是我国安全监管工作的重点内容之一,因其位置的特殊性,极易引发重特大事故。在加强尾矿库日常安全监管、降低事故隐患的基础上,建立漫顶溃坝试验模型研究坝体溃坝的演化过程、下泄流量及冲击距离,对加强下游库区安全管理、降低事故后果严重程度具有重要意义。本文基于相似理论建立了尾矿库漫顶溃坝物理模型,深入研究尾矿库漫顶溃坝过程中演化规律、冲击速度及下泄流体过泥深度等内容,并将实验结果与尾矿库溃坝计算模型结果进行对比,对比验证了物理模型实验数据的适用性、准确性,实验结果可为洪水期尾矿库的安全管理尤其是库区下游的治理工作提供理论和技术支撑。     

我国尾矿坝溃坝事故成因及生态环境影响评价

在典型尾矿坝溃坝事故调查的基础上,对尾矿坝事故发生机理进行了分析,其中包括规划、设计、施工、洪水破坏、漫顶渗流、地震的破坏等。其次,研究了尾矿坝失事对生态环境造成的影响,包括水资源系统污染、土壤污染、水土流失等。最后提出了防止尾矿坝破坏,确保尾矿坝安全运行的对策措施。研究成果对尾矿坝安全监管部门和尾矿坝安全管理工作具有一定的参考价值。     

抚顺市莱河尾矿库安全监测系统研究

随着金属非金属矿山采选业的迅速发展,尾矿库的安全生产和环境安全等问题日益显现,尤其是我国尾矿库下游大都为人口密集区、城镇或大型工厂企业,因此,尾矿库的安全备受关注。通过对抚顺市莱河尾矿库稳定性分析,有必要加强安全监测,进而确定浸润线、库水位、滩面标高、坝体位移作为尾矿库安全运行的主要监测指标。利用GPS技术、传感器技术、信号传输技术,以及网络技术和软件技术,从宏观、微观相结合的全方位角度,监测影响尾矿库及坝体安全的各种关键技术指标,并结合现代监测技术设计开发软件平台,为尾矿库安全监测提供科学依据,对抑制事故发生或减少事故伤损范围具有重要的现实意义。     

基于EAHP的尾矿库溃坝风险多级模糊综合评价研究

针对尾矿库溃坝风险评价中存在群决策的主观随意性和语言模糊不确定性等问题，建立了基于可拓层次分析法（Extension Analytic Hierarchy Process， EAHP）的尾矿库溃坝风险多级模糊综合评价模 型。采用可拓区间判断矩阵全面客观地描述了各位专家对该尾矿库溃坝风险评价指标权重的模糊意见和偏好，利用各位专家与专家组意见的偏差比重确定各位专家的重要性系数，并引入一致性系数[α]和[θ]处理可 拓综合区间判断矩阵R，进而确定指标权重系数[ωj]，凸显了各位专家在尾矿库溃坝风险群决策中的不同作用，简化了可拓区间判断矩阵一致性检验过程，提高了指标权重的准确性。将建立的尾矿库溃坝风险多级模 糊综合评价模型应用于杨家湾尾矿库溃坝风险评价中。评价结果表明：该尾矿库的溃坝风险等级为安全，且坝体失稳和洪水漫顶对该尾矿库的安全影响较大，与杨家湾尾矿库日常管理的实际情况相符。该方法有效解 决了尾矿库溃坝风险分析中的权重群决策问题，既避免了专家意见的遗失，又降低了专家主观判断的随意性对评价结果带来的不利影响，提高了尾矿库溃坝风险分析的有效性。     

基于Game theory-VF模型的尾矿坝体稳定性理论研究

为提高尾矿库稳定性评估工作精准度,将可变模糊集理论引入尾矿库稳定性评估中,建立了基于博弈论-可变模糊集的综合评估模型。在综合考虑了尾矿库失稳原因及自然、管理等6个方面因素的基础上,选取了17个指标构建了综合评价指标体系;采用G1-CV法分别确定指标主观权重和客观权重,并基于博弈论计算指标综合权重,通过计算单指标相对隶属度和综合特征值,对河南省栾川县3个尾矿库进行稳定性等级评估,并与云模型和云物元理论评估结果相比较。结果表明:建立的综合评价模型评估结果合理可靠,与实际情况相符合,为尾矿库稳定性评估工作提供了一种新方法。     

福建省某尾矿库溃坝分析

针对福建省某尾矿库进行了溃坝分析, 预测了尾矿库溃坝泥石流的洪峰流量、下游各点的最大淹没高度、起涨时间以及最大流量的到达时间, 为尾矿库失事的早期预警、下游人员疏散、最大限度减轻灾害影响和保护下游人民的生命财产安全等提供了重要的决策依据。     

尾矿沉积固结对溃坝后尾矿浆体运动特性的影响探究

沉积固结是随着时间增长土体体积压缩的过程。随着尾矿堆积时间增长,孔隙水排出,尾矿密实度增大,土体强度特性和流变特性发生变化。实际生产中尾矿坝加高过快,尾矿沉积固结不充分,不利于尾矿库的稳定,增大了灾害发生几率。通过尾矿库溃坝模型试验探究尾矿沉积固结对尾矿库溃坝后浆体运动特性的影响,研究结果表明:随着下泄距离的增加,尾矿堆积深度逐渐减小,在临近堆积区因底面坡度改变有小幅度的增大;随着沉积固结时间增长,流通区上游尾矿堆积深度逐渐增大,当沉积固结时间超过5h后,尾矿堆积深度开始减小;随着尾矿固结度增大,溃坝量逐渐减少,相较于固结0h溃坝,固结24h溃坝量减小了7%。六组试验堆积区淹没范围随时间的变化规律基本相同,但最大下泄距离随着沉积固结时间增长而减小。用分段函数拟合堆积区溃坝淹没范围随时间的变化规律,为下游防灾避险工作提供参考依据。     

尾矿库环境风险评估实例研究

应用水库溃坝模式对新疆某山谷型尾矿库的环境风险进行了实例研究,结果表明:溃坝后尾砂泄漏50%库容的情况下,尾砂影响距离为3 500m;尾砂泄漏100%库容的情况下,尾砂影响距离为6 000m;不会对下游8 500m处的地表水体造成明显不利影响。此结果比坝高倍数估算法的结果更可靠,可为尾矿库环境隐患排查、整改措施的落实及尾矿库应急预案的制定提供重要参考。     

基于FLUENT的尾矿库溃坝数值模拟及尾砂运动分析

尾矿库溃坝时危害巨大,为了研究广东某矿尾矿库溃坝后的后果,现对其溃坝过程进行模拟。该尾矿库分两期设计,第二期在一期坝的基础上采用下游外推式加高,现以该尾矿库为工程背景,根据现场情况取其研究参数,借助FLUENT软件建立尾矿库溃坝过程三维模型,研究其10~100 s内7个时间段尾砂流的运移距离、流动速度、以及冲击压力以及对二期尾矿库稳定性的影响,并根据数值模拟结果制定有针对性的预防和防治措施。。 ,（此处缺关键过程）结果表明：随着时间的增加,尾砂运移距离逐渐增大,流速和压力先增大后减小,尾砂在下泄过程中离坝址处较近的位置破坏的程度最严重,溃坝从发生至结束历时较短仅为400 s。尾砂溃坝冲击力巨大且迅速,但数值模拟的结果对实际预防和治理工程具有指导意义,能有效的保证尾矿库的安全。     

基于Geo-studio的尾矿库加高扩容后坝体稳定性分析

加高已有尾矿坝是扩大尾矿库库容的一种经济可行的办法,但尾矿库等级升高,溃坝风险增大。以辽宁某尾矿库为例,通过现场勘查和室内试验获得堆积层基本物理力学参数;对比实测浸润线,利用Geo-studio软件模拟分析尾矿坝加高前后渗流场并优化渗透系数,进一步分析坝体静力稳定性和地震动力响应。结果表明：尾矿库浸润线最小埋深在10 m以上,符合规程要求;采用瑞典圆弧法和简化Bishop法计算的安全系数均高于允许最小安全系数,地震对坝体安全性影响较小,只有局部液化;加高后最危险滑面位于初期坝附近370 m标高以下,主要为深层圆弧形滑移,原因是尾粉土渗透性较低导致浸润线升高,建议实时监测尤其是洪水期浸润线高度,必要时采取相应措施降低浸润线,有效杜绝渗透破坏。     

基于灾害风险的尾矿库监管层次划分体系研究

通过对国内外事故的统计及我国尾矿库的特性分析,表明尾矿库失事主要集中在低坝小库,而不是中大型库,体现出我国对尾矿库的安全监管层次划分并不合理。综合分析了我国尾矿库监管体系存在的问题,提出基于灾害风险程度的尾矿库安全监管层次的划分方法。在综合尾矿库自身特征、安全度及危害严重程度的基础上,进行尾矿库灾害风险分类,将尾矿库划分为极高风险、高风险、较高风险及一般风险4类,并配合我国的行政管理,形成合理完善的尾矿库安全监管层次划分体系,以有效地降低尾矿库安全事故的发生率及危害性。