全壽命期尾礦庫(kù)與排土場(chǎng)數(shù)字化安全管控技術(shù)研究與應(yīng)用.pdf

1、尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)作為非煤礦山的兩項(xiàng)重大危險(xiǎn)源，一旦發(fā)生潰壩、滑坡，極易誘發(fā)重特大事故。通過(guò)實(shí)現(xiàn)“預(yù)測(cè)、預(yù)警、預(yù)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(duì)安全科技發(fā)展而言，具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值與工程社會(huì)意義。
　　在分析尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)的共同特點(diǎn)，以及傳統(tǒng)工程檔案不足的基礎(chǔ)上，提出場(chǎng)診斷理論，指導(dǎo)重大危險(xiǎn)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(shè)計(jì)(Design)、治理(T

2、reatment)”的DADT循環(huán)管控技術(shù)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(shù)，針對(duì)壽命周期不同階段的尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)，逐一研究了該技術(shù)的運(yùn)用過(guò)程。通過(guò)理論研究、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地測(cè)控、遙感數(shù)據(jù)與三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計(jì)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(chǎng)診斷”理論，即以精確測(cè)繪重大危險(xiǎn)源三維幾何場(chǎng)為基礎(chǔ)，形成初始標(biāo)量場(chǎng)，通過(guò)獲取多期重大危險(xiǎn)源的三維幾何場(chǎng)，對(duì)

3、比分析，引入時(shí)間坐標(biāo)，逐步構(gòu)建重大危險(xiǎn)源運(yùn)動(dòng)、形變的矢量場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)定量診斷。文中對(duì)場(chǎng)診斷理論的來(lái)源、涵義、標(biāo)量場(chǎng)與矢量場(chǎng)的轉(zhuǎn)化模型、指標(biāo)等進(jìn)行了詳細(xì)論述。
　　2)在場(chǎng)診斷理論的指導(dǎo)下，提出重大危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)體系的結(jié)構(gòu)組成，即以三維幾何場(chǎng)為基礎(chǔ)，結(jié)合危險(xiǎn)源其他相關(guān)數(shù)據(jù)組合建立。
　　3)針對(duì)獲取的周期性高分衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù)，通過(guò)分析尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)的遙感影像特征，建立了相應(yīng)的解譯標(biāo)志;針對(duì)三維激光掃描獲取的海量三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)，通過(guò)編制

4、適合尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)的三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)處理工具，初步實(shí)現(xiàn)了三維點(diǎn)云數(shù)據(jù)的處理過(guò)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(chǎng)，為重大危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)體系提供數(shù)據(jù)支撐。
　　4)在重大危險(xiǎn)源數(shù)據(jù)體系基礎(chǔ)上，針對(duì)隱患排查與治理中長(zhǎng)期存在的被動(dòng)管控局面，類比于人“體檢、會(huì)診、開(kāi)處方、治療”的健康管理過(guò)程，綜合采用傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)，提出“DADT循環(huán)管控技術(shù)”。針對(duì)“診斷、分析、設(shè)計(jì)、治理”四個(gè)基本步驟，詳細(xì)論述了各自的主要內(nèi)容，并逐項(xiàng)論

5、述了各步驟所需的關(guān)鍵支撐技術(shù)。
　　5)貫穿重大危險(xiǎn)源建設(shè)期、運(yùn)行期、閉庫(kù)期的全壽命周期，通過(guò)DADT循環(huán)管控技術(shù)的反復(fù)運(yùn)用，提出“健康檔案”的定義，并分別對(duì)其結(jié)構(gòu)組成與具體內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)論述。
　　6)為了清楚說(shuō)明DADT第一步“診斷”所需的技術(shù)，分別對(duì)全域可視化診斷技術(shù)、全壽命動(dòng)態(tài)模擬診斷技術(shù)、場(chǎng)診斷技術(shù)的作用與運(yùn)用過(guò)程等內(nèi)容詳細(xì)進(jìn)行了論述，在實(shí)際隱患診斷過(guò)程中，這些技術(shù)可單獨(dú)或組合運(yùn)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(shí)際幾何場(chǎng)，提出四種改進(jìn)的專業(yè)分析技術(shù):基于真實(shí)剖面線的穩(wěn)定性計(jì)算、動(dòng)態(tài)行洪計(jì)算、三維準(zhǔn)確初始地形條件下的尾礦庫(kù)潰壩與排土場(chǎng)滑坡計(jì)算。針對(duì)四種分析技術(shù)，詳細(xì)論述了對(duì)應(yīng)模型的建立過(guò)程。
　　8)針對(duì)運(yùn)行期的尾礦庫(kù)，在數(shù)據(jù)體系建立之后，通過(guò)DADT循環(huán)管控技術(shù)，“診斷”得出當(dāng)前存在的隱患以及預(yù)測(cè)出未來(lái)會(huì)出現(xiàn)的安全隱患，耦合運(yùn)用動(dòng)態(tài)行洪計(jì)算、潰壩影響計(jì)算等專業(yè)分析技術(shù)，“分析”確診安全隱患的具體情況，提出

7、相應(yīng)預(yù)警指標(biāo)，并進(jìn)一步提出“設(shè)計(jì)”方案，指導(dǎo)企業(yè)進(jìn)行科學(xué)“治理”。
　　9)針對(duì)建設(shè)期的排土場(chǎng)，基于兩期數(shù)據(jù)體系，循環(huán)開(kāi)展DADT安全管控，“診斷”得出存在的現(xiàn)狀問(wèn)題，耦合運(yùn)用滑坡影響計(jì)算，得出預(yù)警范圍;針對(duì)企業(yè)未按設(shè)計(jì)堆排而產(chǎn)生的堆排穩(wěn)定性問(wèn)題，提出建議措施，指導(dǎo)企業(yè)開(kāi)展治理。
　　10)針對(duì)閉庫(kù)期的尾礦庫(kù)，在當(dāng)期數(shù)據(jù)體系基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)安全閉庫(kù)，開(kāi)展DADT主動(dòng)管控，經(jīng)“診斷”與“分析”得到現(xiàn)狀尾礦庫(kù)排洪能力不足，“設(shè)計(jì)