[发明专利]一种尾矿坝管涌破坏情景构建系统及其方法

说明书

本发明提出的尾矿坝管涌破坏的情景构建系统及其方法，所述系统包括实时基础系统、可视化系统以及专家信息库；在数据提取、处理、建模到动画制作整个过程中，系统中的各个模块协调作用，处理效率极高；采用可视化技术，使灾害后果的呈现形象直观，即便是非本专业的人员也能对尾矿坝管涌破坏的过程进行细致详细的了解；在系统研究尾矿坝管涌破坏的原因、机理和过程的基础上，基于尾矿坝溃坝事故频繁发生这一现实背景，借助在线监测模块，构建尾矿坝管涌破坏的动画情景，准确模拟尾矿坝管涌破坏的全过程并采集破坏数据，对数据结果进行处理从而反向逆推出尾矿坝的实际工作参数，以便对尾矿坝管理部门提出针对性意见，有效解决突发的重特大安全事故。

技术领域

本发明属于尾矿坝溃坝的应急管理领域，基于预期战略风险的实例化研究，从而实现对风险进行深入剖析的应急准备方案，提出一种尾矿坝管涌破坏情景构建系统及其方法。

背景技术

我国是矿业大国，矿业经济在国民经济中占有相当重要的比例，随之而来的是尾矿坝数量不断增加。由于尾矿料复杂的工程力学特性及特殊的构筑和运行方式，尾矿坝具有比水库大坝更高的溃坝风险。而且尾矿坝一旦溃决，其造成的危害是空前的，管涌是尾矿坝溃决的一种主要渗透破坏形式，由于管涌而造成的尾矿坝溃坝事故占总事故相当大的比例。

传统“预测－应对”的方式在尾矿坝溃决事故应对中显得能力不足，它是在非常规突发事件发生前，就对其发生及发展进行预警预测，但由于很难对这一预警预测的准确性、及时性进行保证，暴露出我国安全生产领域的风险管控能力仍然处于较低水平，同时也暴露出我国应对特别重大生产安全事故的应急准备能力欠缺。合理的开展情景构建有利于加强应急管理，有效应对重大突发事件。针对由于管涌引起的尾矿坝溃坝这一重大突发事件，预先开展情景构建，为尾矿坝管涌做出及时应急措施具有重要意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对传统的“预测－应对”方式在尾矿坝事故应对中预警预测的准确性、及时性难以保证等缺陷，提出一种尾矿坝管涌破坏情景构建系统及其方法，在管涌导致的尾矿坝溃坝事故发生前对事故进行情景构建，将定量与定性分析法相结合以解决突发的重特大安全事故。

本发明是采用以下的技术方案实现的：

一种尾矿坝管涌破坏情景构建系统，包括用以获取尾矿坝渗流稳定性信息的实时基础系统、对尾矿坝管涌过程进行可视化处理的可视化系统以及专家信息库；所述实时基础系统包括在线监测模块、浸润线求算模块、勘查信息输入模块、尾矿坝稳定性分析模块以及稳定性评价模块；所述在线监测模块用于获得实时监测数据，所述监测数据包括坝体水平位移及竖向位移、库水位、干滩长度、安全超高、降雨量、库区影像；浸润线求算模块用以计算尾矿坝的浸润线埋深，浸润线求算模块和勘查信息输入模块将获得的数据传输到尾矿坝稳定性分析模块，勘查信息输入模块获得的勘查信息包括尾矿坝的坝型、尾矿坝的坡度、干滩长度、坝高、坝宽、泊松比、密度、内摩擦角、粘聚力、弹性模量，以获取尾矿坝渗流稳定性分析模型，在该模型的基础上通过稳定性评价模块，结合专家信息库，综合评价尾矿坝渗流稳定性，获取渗流稳定性信息；

所述可视化系统包括管涌破坏机理模块、管涌判定模块、管涌过程分析模块以及动画制作模块，所述管涌破坏机理模块用以分析尾矿坝破坏原因和机理信息，与渗流稳定性信息传输至管涌判定模块，结合专家信息库判断管涌发生与否，管涌过程分析模块用以分析尾矿坝管涌破坏过程，动画制作模块将尾矿坝溃坝过程进行可视化处理，然后以动画形式展示出来。

进一步的，所述尾矿坝稳定性分析模块基于瑞典条分法分析尾矿坝渗流稳定性，计算得出尾矿坝的稳定安全系数。

进一步的，所述管涌判定模块根据砂的不均匀系数C_u和级配来判定尾矿砂的抗管涌安全性，判断条件为：当d₈₅/d₁₅≤5,不会发生管涌，反之发生管涌；其中，d₁₅与d₈₅分别表示小于某粒径的土粒重量累计百分数为15％和85％时相应的粒径。