全壽命期尾礦庫與排土場數(shù)字化安全管控技術研究與應用.pdf

1、尾礦庫、排土場作為非煤礦山的兩項重大危險源，一旦發(fā)生潰壩、滑坡，極易誘發(fā)重特大事故。通過實現(xiàn)“預測、預警、預防”的隱患排查與治理，可從根本上遏制重特大事故的發(fā)生，對安全科技發(fā)展而言，具有重要的學術價值與工程社會意義。
　　在分析尾礦庫、排土場的共同特點，以及傳統(tǒng)工程檔案不足的基礎上，提出場診斷理論，指導重大危險源數(shù)據(jù)體系的建立?；谠摂?shù)據(jù)體系，提出“診斷(Diagnose)、分析(Analysis)、設計(Design)、治理(T

2、reatment)”的DADT循環(huán)管控技術與全壽命周期健康檔案。以上內(nèi)容即形成全壽命期數(shù)字化安全管控技術，針對壽命周期不同階段的尾礦庫、排土場，逐一研究了該技術的運用過程。通過理論研究、現(xiàn)場實地測控、遙感數(shù)據(jù)與三維點云數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計算等，本文取得一些研究成果，具體如下:
　　1)以幾何變形這一共性特征為主要診斷要素，提出“場診斷”理論，即以精確測繪重大危險源三維幾何場為基礎，形成初始標量場，通過獲取多期重大危險源的三維幾何場，對

3、比分析，引入時間坐標，逐步構建重大危險源運動、形變的矢量場，實現(xiàn)定量診斷。文中對場診斷理論的來源、涵義、標量場與矢量場的轉化模型、指標等進行了詳細論述。
　　2)在場診斷理論的指導下，提出重大危險源數(shù)據(jù)體系的結構組成，即以三維幾何場為基礎，結合危險源其他相關數(shù)據(jù)組合建立。
　　3)針對獲取的周期性高分衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，通過分析尾礦庫、排土場的遙感影像特征，建立了相應的解譯標志;針對三維激光掃描獲取的海量三維點云數(shù)據(jù)，通過編制

4、適合尾礦庫、排土場的三維點云數(shù)據(jù)處理工具，初步實現(xiàn)了三維點云數(shù)據(jù)的處理過程。綜合兩者數(shù)據(jù)處理的成果文件，建立了不同尺度的三維幾何場，為重大危險源數(shù)據(jù)體系提供數(shù)據(jù)支撐。
　　4)在重大危險源數(shù)據(jù)體系基礎上，針對隱患排查與治理中長期存在的被動管控局面，類比于人“體檢、會診、開處方、治療”的健康管理過程，綜合采用傳統(tǒng)技術與新技術，提出“DADT循環(huán)管控技術”。針對“診斷、分析、設計、治理”四個基本步驟，詳細論述了各自的主要內(nèi)容，并逐項論

5、述了各步驟所需的關鍵支撐技術。
　　5)貫穿重大危險源建設期、運行期、閉庫期的全壽命周期，通過DADT循環(huán)管控技術的反復運用，提出“健康檔案”的定義，并分別對其結構組成與具體內(nèi)容進行了詳細論述。
　　6)為了清楚說明DADT第一步“診斷”所需的技術，分別對全域可視化診斷技術、全壽命動態(tài)模擬診斷技術、場診斷技術的作用與運用過程等內(nèi)容詳細進行了論述，在實際隱患診斷過程中，這些技術可單獨或組合運用。
　　7)“分析”作為DA

6、DT循環(huán)管控的核心環(huán)節(jié)，基于三維實際幾何場，提出四種改進的專業(yè)分析技術:基于真實剖面線的穩(wěn)定性計算、動態(tài)行洪計算、三維準確初始地形條件下的尾礦庫潰壩與排土場滑坡計算。針對四種分析技術，詳細論述了對應模型的建立過程。
　　8)針對運行期的尾礦庫，在數(shù)據(jù)體系建立之后，通過DADT循環(huán)管控技術，“診斷”得出當前存在的隱患以及預測出未來會出現(xiàn)的安全隱患，耦合運用動態(tài)行洪計算、潰壩影響計算等專業(yè)分析技術，“分析”確診安全隱患的具體情況，提出

7、相應預警指標，并進一步提出“設計”方案，指導企業(yè)進行科學“治理”。
　　9)針對建設期的排土場，基于兩期數(shù)據(jù)體系，循環(huán)開展DADT安全管控，“診斷”得出存在的現(xiàn)狀問題，耦合運用滑坡影響計算，得出預警范圍;針對企業(yè)未按設計堆排而產(chǎn)生的堆排穩(wěn)定性問題，提出建議措施，指導企業(yè)開展治理。
　　10)針對閉庫期的尾礦庫，在當期數(shù)據(jù)體系基礎上，為了實現(xiàn)安全閉庫，開展DADT主動管控，經(jīng)“診斷”與“分析”得到現(xiàn)狀尾礦庫排洪能力不足，“設計