尾矿库安全稳定空间动态监测方法研究及应用

以尾矿库的科学化风险管控为目标,基于高分遥感、无人机低空航测和三维激光扫描多源空间数据,对尾矿库自身及其周边环境进行了系统化全方位的动态监测分析,为安全生产和监督管理人员提供数据支撑和决策支持。一方面利用多源数据进行周期性监测数据分析,提取尾矿库安全生产运行关键性指标,建立关键性指标长时间序列数据库,实现对尾矿库安全运行态势和风险的把控;另一方面划定尾矿库安全生产红线,利用遥感影像变化检测技术对尾矿库周边环境进行大面积智能化的动态监测,获取红线范围内的变化信息,进一步分析周边环境变化对于尾矿库安全稳定性的影响。以攀枝花市万年沟尾矿库为示范区域,综合利用多源数据开展尾矿库安全动态监测应用研究,结果表明,万年沟尾矿库在监测期间自身运行态势平稳,周边环境变化较小,整体相对比较稳定。这验证了基于多源数据的尾矿库安全动态监测的有效性和可行性,也表明了利用该技术可以有效掌握尾矿库的安全态势,提高尾矿库安全监测效率,进一步完善尾矿库安全监测技术体系。     

基于无人机建模的尾矿库溃坝事故推演*

为诠释尾矿库溃坝后水砂演进过程,提升尾矿库事故灾害应急处置能力,采用无人机倾斜摄影技术获取尾矿库全息影像,建立尾矿库三维数字高程模型,导入三维流体计算软件对尾矿库进行溃坝事故推演。结果表明:尾矿库实景三维模型能高精度还原尾矿库实际情况,尾矿库溃坝将淹没库区临时厂房建筑及下游村落;其中,上游沟谷临时厂房建筑水位高程最大达8 m,尾砂淤积厚度最高达10.5 m,下游沟谷村落水位高程最大达10 m,尾砂淤积厚度最高达2.5 m;通过对库区下游布设监测点,得出各监测点处水位高程和尾砂淤积厚度变化规律,分析溃坝主要影响区域。研究结果可为尾矿库风险防控、应急响应工作提供借鉴。     

基于空天地三维数据的尾矿库安全监管技术研究

为提高尾矿库安全状态,解决当前尾矿库监管难度大、代价高、盲区多的现实问题,以四川省盐边县小水井尾矿库为研究对象,采用高分遥感、无人机和三维激光组成的空天地三维数据,建立多层级、多精度三维数据的协同流转模式,通过周边关系分析、关键指标检查、防排洪验算、稳定性分析和溃坝模拟等手段,提供了尾矿库风险管控与定量化评价的参数,研究结果表明:该技术可有效提升尾矿库安全监管的技术能力,有助于促进运营方和监管者建立尾矿库监测-预警-避灾-救援工作体系。     

三维倾斜摄影技术在尾矿库风险防控上的运用

为提高尾矿库信息化安全管理水平,保障尾矿库安全平稳运行.采用无人机倾斜摄影技术对尾矿库及下游区域进行影像数据采集,创建尾矿库三维图像,并将尾矿库空间三维模型关键数据与企业设计数据进行对比分析,对尾矿库汛期防洪能力进行预测分析.结果表明:该技术能够及时发现尾矿库运行期间存在的隐患,防范化解尾矿库安全风险,提高预测尾矿库汛...     

基于激光扫描和无人机倾斜摄影的露天采场安全监测应用北大核心CSCD

为解决露天采场安全监测中观测困难、效率低下等问题,结合引用三维激光扫描和无人机倾斜摄影等三维测量技术开展露天采场安全监测融合应用研究。通过应用研究表明:2类技术结合应用可实现露天采场生产环境信息完整三维数据采集;通过统一控制点坐标系和基于点云特征点的迭代最临近点配准算法(ICP)可有效融合2类点云数据,能构建高时效、高精度、高分辨率的采场三维点云模型;融合的三维模型能直观再现采场生产环境,多尺度精准监测安全隐患问题,有效辅助采场生产安全规划;该技术方案弥补了人工安全监测缺陷,提高了安全监测效率,可适用于矿山尾矿库、水电大坝等其他危险源安全监测应用。     

基于激光扫描和无人机倾斜摄影的露天采场安全监测应用

为解决露天采场安全监测中观测困难、效率低下等问题,结合引用三维激光扫描和无人机倾斜摄影等三维测量技术开展露天采场安全监测融合应用研究。通过应用研究表明:2类技术结合应用可实现露天采场生产环境信息完整三维数据采集;通过统一控制点坐标系和基于点云特征点的迭代最临近点配准算法（ICP）可有效融合2类点云数据,能构建高时效、高精度、高分辨率的采场三维点云模型;融合的三维模型能直观再现采场生产环境,多尺度精准监测安全隐患问题,有效辅助采场生产安全规划;该技术方案弥补了人工安全监测缺陷,提高了安全监测效率,可适用于矿山尾矿库、水电大坝等其他危险源安全监测应用。     

尾矿库安全生产红线划定研究

我国自开展尾矿库专项整治和综合治理行动以来,取得了显著成效,但尾矿库安全风险仍在逐渐增加,易诱发重特大事故,急需进一步研究其安全科技支撑技术。以尾矿库自身安全、堆排现状、溃坝影响、调洪能力等安全生产防控为研究出发点,整合高分对地观测技术、三维激光扫描技术和设计规范,研究划定了尾矿库上游汇水红线、最终堆排红线、下游影响红线、干滩警戒红线等四条安全生产红线。通过案例分析表明,研究划定的尾矿库安全生产红线能够有效地排查尾矿库区域性安全风险。     

西石门后井尾矿库堆坝材料物理力学特性试验研究

经调查统计,我国尾矿库存在数量多、规模小、安全度水平低及较多中小尾矿库未经过正规设计等特点,并且绝大多数尾矿库下游为生活区、工矿企业或重要城镇等,因此加强尾矿库安全管理,准确把握尾矿坝堆坝材料物理力学特性,对于减少和防止尾矿库溃坝事故的发生,确保尾矿库的安全运行,使之更好地为矿山安全生产服务,为国民经济健康持续快速发展服务等方面都具有重要意义。本文在总结有关尾矿库稳定性分析方法的基础上,以西石门后井尾矿库为研究对象,利用渗透实验、压缩实验、三轴试验开展了堆坝材料物理力学特性试验研究,整理并得到了用于描述堆坝材料物理力学特性的试验数据和实验曲线,系统分析了堆坝材料的变形规律,为系统分析堆坝材料物理力学特性及开展坝体稳定分析提供依据。     

矿山尾矿库多技术融合安全监测运用研究

为解决当前国内尾矿库安全监测效率低、危险评价难以量化等实际问题,以尾矿库日常安全监管工作需求为切入口,率先结合高分遥感、无人机航拍以及三维激光扫描等技术,从天地一体化的观测角度对尾矿库进行病害监测分析,开展尾矿库溃决泥石流灾害数值模拟,实现尾矿库监测-评价-预防系统性的安全量化评估,建立多技术融合的矿山尾矿库安全监测及危险评价技术体系;并通过攀枝花万年沟尾矿库进行实证分析,验证矿山尾矿库多技术融合安全监测方法的有效性。结果表明,用该技术手段能够提高矿山尾矿库安全监测效率。     

基于航测数据的空间视距计算方法研究

为研究道路空间视距对重特大道路交通事故的影响,首先,根据无人机航测影像重建事故现场的三维模型、恢复道路线型数据;然后,提出基于三维重建模型及道路线型恢复数据的空间视距计算方法;其次,在Open Scene Graph(OSG)三维渲染引擎中搭建基于航测数据的空间视距计算平台;最后,以2016年8月贵州某地发生的一起重特大道路交通事故为研究对象,对所提出的空间视距计算方法进行案例分析及验证。研究结果表明:用所建立的计算方法,能够解决护栏、标志牌和路侧景观等道路附属设施对视距的影响及道路实际情况与施工图或竣工图数据不一致等情况下的空间视距计算问题。     

数字尾矿库系统结构及功能实现方法

我国三等以上尾矿库均建成了尾矿库在线监测系统,为进一步提升尾矿库管控水平,提出可在在线监测系统基础上建设数字尾矿库工程的思路。数字尾矿库工程是借助全数字测量、遥感、地理信息系统或全球定位系统等现代化手段采集基础数据,实现尾矿库地形地势、水文气象、监测监控、调洪、尾矿坝稳定、风险分析、设备设施管理、应急培训等功能有机集成的统一管控平台。在总结数字尾矿库研究现状的基础上,借鉴水利水电工程中数字黄河、数字长江工程建设理论和方法,研究了数字山谷型尾矿库系统的功能和实现方法,提出了数字山谷型尾矿库系统的结构框架,并对数字平台建设、调洪演算实现、坝体稳定在线分析预警及应急培训等子系统的实现方法进行了深入研究,研究成果可为后期数字尾矿库建设提供参考。     

基于社会科学统计程序(SPSS)回归性分析的尾矿库事故预测模型

基于社会科学统计程序(SPSS)软件的分析功能,对调查研究中获取的尾矿库案例进行数据提炼和分类编码,找出相关因子并进行回归性分析。最终目的是找出尾矿库各个因素的内在联系,建立简单的尾矿库事故模型,从而可以初步预测尾矿库事故发生的可能性。该预测模型为尾矿库事故的研究提出了新方法,对于防灾减灾以及保护人民生命财产安全起到了积极作用。     

尾矿库运行期DADT循环管控技术

为提高尾矿库这一矿山重大危险源安全监管系统化水平,实现数字化安全监管,提出了全寿命周期DADT循环管控技术理论。这项技术首先需要整合管控对象的三维数字化测控成果与调研资料,建立全寿命周期“健康档案”,其次运用DADT循环管控方法,同时耦合相关专业技术,“诊断、分析、设计、治理”管控对象的安全特征要素,发现并解决安全隐患。结合尾矿库自身特点与测控成果,阐述了尾矿库全寿命周期DADT循环管控技术的运行流程。以白马尾矿库为例,在三维点云数据基础上建立实体模型,运用全寿命周期DADT循环管控技术,耦合调洪演算过程,结果表明,尾矿库在后期堆排过程中,库区会出现“封闭水域”,提前发现并科学解决了尾矿库排洪隐患。全寿命周期DADT循环管控技术的运用,克服了以往安全监管对管控对象安全状况系统性掌控的不足,有利于精确处理安全隐患,为数字化安全监管的实现提供了一种全新思路。     

尾矿坝防洪安全及开裂可能性的评价方法研究

尾矿库的安全稳定在矿山的安全生产和环境保护中具有十分重要的意义。尾矿库安全评价应该研究坝及其附属构筑物的安全状况,评价尾矿库的安全等级。本文立足于尾矿库工程和水利水电工程的实践经验,研究了尾矿坝防洪安全的计算方法,提出了尾矿坝开裂可能性的数学模型和评价方法,模型中将摩尔-库伦强度准则扩展到受拉段,定义了拉压变形的过渡方式,扩展后的强度准则可以描述尾矿坝的压剪、拉剪及拉伸等多种破坏模式。通过计算算例验证了防洪安全计算方法、尾矿坝开裂可能性的数学模型和评价方法能够有效运用于尾矿库的安全评价。     

尾矿坝堆坝材料非线性力学特性试验研究及数学模型拟合

加强尾矿库安全管理,准确把握尾矿坝堆坝材料物理力学特性和运行规律,对于减少和防止尾矿库溃坝事故的发生,确保尾矿库的安全运行有重要意义.在总结有关尾矿库稳定性分析方法的基础上,利用三轴试验系统,以北京和尚峪尾矿库堆坝材料为研究对象.开展了尾砂非线性力学特性试验研究,整理并得到了用于描述尾砂应力变形特性的三轴试验曲线,并利用邓肯-张EB非线性数学模型对试验过程进行了拟合,拟合结果表明,邓肯-张EB模型能够较好地描述尾砂的受力变形特性.研究结果可为尾矿库安全监测系统位移预警指标的定量预警方法研究提供参考.     

尾矿库安全评价中的科学问题及评价方法探讨

尾矿库的安全稳定在矿山的安全生产和环境保护中具有十分重要的意义。尾矿库安全评价应该研究坝及其附属构筑物的安全状况，评价尾矿库的安全等级。本文立足于尾矿库工程的实践经验，探讨了尾矿库安全评价中应该涉及的科学问题，并对其相应的评价方法进行了探讨，指出了尾矿库安全评价应该采用的基于有限元理论的定量评价方法。本文认为排水不良和地震液化是影响尾矿坝稳定性的重要因素，应该在评价过程中给予重点的关注和研究。此外，在尾矿库的安全评价中，应更多地采用有限元数值计算方法研究上述科学问题。     

尾矿库在线监测系统中位移数据分析方法探讨

尾矿库的安全稳定在矿山安全生产和环境保护中具有十分重要的意义,国家已明确要求三等及三等以上尾矿库应安装在线监测系统。本文在总结我国尾矿库在线监测系统结构和建设情况基础上,分析了当前已建成系统中坝面位移或坝内位移处理方法的现状和存在的不足,并提出科学合理地分析位移数据是关系到尾矿库在线监测系统有效性和适用性的关键技术之一。在总结归纳尾矿库安全领域坝体变形和稳定安全评价方法的基础上,提出了尾矿库在线监测系统中坝面位移和坝内位移定量分析处理的新思路,指出尾矿坝变形过程的数值仿真是校核在线监测系统所得位移数据,进而有效地分析和预测尾矿坝变形趋势的重要手段之一。     

渗流-应力耦合作用下尾矿库稳定性的三维数值分析

尾矿坝稳定性分析对尾矿库运行具有重要的意义,数值模型的建立是尾矿库稳定性分析的关键因素之一。根据某尾矿库工程实际,利用3Dmine与Midas/GTS软件建立了三维数值模型,基于渗流-应力耦合机理,研究了干滩长度对尾矿库坝体稳定性的影响机理。结果表明:1)渗流作用对尾矿库稳定性影响较大;2)在渗流-应力耦合作用下,随干滩长度减小,尾矿坝孔隙水压力逐渐增大,而整体位移量逐渐减小,最大位移区域从尾黏土层逐渐扩大到尾粉土层,尾矿库安全系数逐渐减小;3)得出了适用于该尾矿库的干滩长度与安全系数之间的函数关系。数值模拟结果显示,洪水工况下尾矿库安全系数为1.112 5,小于《尾矿库安全技术规程》规定的二等坝安全系数1.15。因此,应加强尾矿库的安全管理,以保障尾矿库后期的安全运行。     

尾矿库安全监测预警系统设计

为了研究尾矿库安全监测预警系统,确保矿区内生态环境、居民生命财产安全,通过对尾矿库在线安全监测关键技术进行分析,设计了一种安全监测预警系统。以期能够对尾矿库表面水平位移、浸润线、库水位等情况进行有效监测,一旦发现安全隐患便进行自动报警。实现安全监测预警系统对尾矿库实时情况进行有效监控,降低安全事故的发生。     

尾矿库防洪安全检测分析

尾矿库防洪安全是尾矿库整体安全的重要组成部分,科学地进行尾矿库实际排洪能力的检测分析,是尾矿库安全管理的基本任务。针对尾矿库小流域洪水汇流特点,介绍了尾矿库防洪安全检测的基本内容和方法,并通过实际检测工程验证了防洪安全检测在保障尾矿库安全方面所具有的重要价值。