《大型尾矿库安全预警关键技术及应用》

尾矿库是一种特殊的矿山工业构筑物,更是一种人工建造的高势能危险源,其稳定性问题是矿山安全生产中急需解决的首要课题。据不完全统计,中国现有金属、非金属矿山10.44万座,每年产出尾矿约3亿吨。尾矿库数量在6000座以上,其中已形成一定规模的大、中型尾矿库约有1500多座,主要分布于有色、冶金、化工、核工业、黄金、建材等6大行业。其中库容超过1亿m3的有10座,坝高超过100m的有26座,最大设计坝高已达260m。尾矿库数量之多、库容之大、坝体之高是世界上少见的,发生事故的频率之高和事故的破坏程度之大也是少见的。一旦发生事故,破坏力巨大的泥石流将涌向下游,必将对下游地区人民的生命和财产造成巨大危害,对环境造成严重污染。

该项目的主要科技创新包括:

(1)尾矿坝工程特性科学分类及评估新技术。

突破了尾矿坝工程特性科学分类的理论和技术难题。揭示了尾矿坝多维、多相、多层次工程体征及相应结构的时空演化规律,研究了尾矿坝多维的工程特性演化规律、多相的物理相互作用、多层次的势能累积效应,揭示了尾矿坝固流耦合变形、渐变损伤乃至动态失稳过程的力学机理。为尾矿坝稳定性评估、尾矿库安全监测和服役性能评估奠定了系统的理论基础和技术支撑。

(2)尾矿坝稳定性评估新技术。

突破了尾矿坝复杂工程特性条件下稳定性能评估的理论和技术难题。提出了考虑筑坝材料、浸润线位置空间变异特性的尾矿坝失效模式甄选策略,揭示了尾矿坝溃坝不同风险源之间的内在联系,建立了尾矿坝整体失稳与局部失稳之间互相转换的新模型,实现了复杂工程特性条件下多风险源相互融合的尾矿坝可靠度分析与风险评价,为尾矿库安全监测与智能预警提供了系统的理论和技术支撑。

(3)尾矿库安全监测与智能预警新技术。

突破了尾矿库安全监测与智能预警的理论和技术难题。建立了尾矿库灾变预警模型,明确了安全监测指标的预警值;构建了全方位、多指标尾矿库实时在线监测体系,实现了尾矿库安全预警信息无线传输,为尾矿库服役性能评估提供系统的理论和技术支撑。

该项目研究取得了系统性的研究成果,该项目共获国家授权发明专利4项,实用新型专利7项,软件著作权2项,发表相关学术论文50篇,其中国际三大检索机构SCI、EI、ISTP收录论文40篇;出版相关学术专著1部。该成果在山东省20余座以及新疆、内蒙古、云南等全国共计30余座大中型尾矿库安全运营管理中得到了推广与应用,有效提高了尾矿库安全监测预警与防治水平,取得了显著的社会、经济与环境效益。

成果说明

招金矿业股份有限公司夏甸金矿采用本项目创新点一关于尾矿坝工程特性科学分类与尾矿坝流固耦合特性分析创新技术,为尾矿库安全生产提供了可靠依据,并基于实时在线监测系统进行了汛期预警工作,保障了正常生产运营,节约了劳动力成本,实现了经济效益持续增长;招金矿业股份有限公司河东金矿采用本项目创新点二基于不连续飞行策略的智能搜索算法优化确定平地型尾矿坝的复杂临界滑动面,为在线监测系统方案研发提供了技术依据,保证了在线监测系统的顺利安装与施工,为尾矿库安全生产提供强有力保证;新疆榕辉矿冶有限责任公司采用本项目创新点三关于

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