[发明专利]一种矿山自然灾害危险源风险预防机制管理系统及方法

权利要求书

1.一种矿山自然灾害危险源风险预防机制管理系统，其特征在于，所述矿山自然灾害危险源风险预防机制管理系统包括：

物理模型动力演化模块、尾矿库溃坝定量分析模块、尾矿库溃坝故障模型建立模块、尾矿库危险源辨识与评价模块；

物理模型动力演化模块，用于采用与原型岩土材料力学性质相似的材料依据设定的几何相似常数进行构建模型，在模型上进行矿体开采的工况模拟；

尾矿库溃坝定量分析模块，用于通过二元决策树进行尾矿库溃坝定量分析；

尾矿库溃坝故障模型建立模块，用于以概率风险评估方法为指导，运用主逻辑图法分析尾矿库溃坝的初因事件，而后利用事件树分析法得出尾矿库溃坝的事件序列组和事故序列组，再利用事故树分析法对复杂重点事件进行成因的分析，得出尾矿库溃坝故障模型；

尾矿库危险源辨识与评价模块，用于选择海口磷矿尾矿库危险源形成的环境因子与触发因子进行尾矿库危险源辨识与评价。

2.一种执行权利要求1所述的矿山自然灾害危险源风险预防机制管理系统的矿山自然灾害危险源风险预防机制管理方法，其特征在于，所述矿山自然灾害危险源风险预防机制管理方法包括以下步骤：

步骤一，通过物理模型动力演化模块采用与原型岩土材料力学性质相似的材料依据设定的几何相似常数进行构建模型，在模型上进行矿体开采工况模拟；

步骤二，通过尾矿库溃坝定量分析模块利用二元决策树进行尾矿库溃坝定量分析；

步骤三，通过尾矿库溃坝故障模型建立模块以概率风险评估方法为指导，运用主逻辑图法分析尾矿库溃坝的初因事件，而后利用事件树分析法得出尾矿库溃坝的事件序列组和事故序列组，再利用事故树分析法对复杂重点事件进行成因的分析，得出尾矿库溃坝故障模型；

步骤四，通过尾矿库危险源辨识与评价模块选择海口磷矿尾矿库危险源形成的环境因子与触发因子进行尾矿库危险源辨识与评价。

3.如权利要求2所述的矿山自然灾害危险源风险预防机制管理方法，其特征在于，步骤一中，所述通过物理模型动力演化模块进行相似材料和最优材料配比选择的方法，包括：

(1)相似材料的选择

采用砂、石膏配置的试样在压力机上进行单轴抗压强度测试时的应力-位移曲线图：

式中：E₅₀为割线模量，MPa；σ₅₀为单轴抗压强度的50％，MPa；ε₅₀为试样承受σ₅₀应力时的纵向应变值；

式中：μ₅₀为泊松比；ε_d50为应力为抗压强度50％时的横向应变值；ε_l50为应力为抗压强度50％时的纵向应变值；

(2)最优材料配比的选择

Fuzzy最佳选择方法的数学模型及隶属函数：设有M种相似材料，表征每种材料特性的指标有N个，则M种材料的所有指标组成一个N×M维矩阵X：

矩阵中的元素x_ij表示第j中材料的第i个指标值；相似材料和给定原状土关系可以通过隶属函数μ_ij来表示，相似材料和原状土的相似性越好，则相似材料隶属于原状土的程度越高；

根据相似准则：

式中：x_i为原状土第i个指标值；x_ij为第j种相似材料的第i个指标值；x_ij为按相似准则要求第i个指标的相似系数；

隶属函数呈三角形分布，即：

当0≤c_ix_ij＜x_i时，0≤μi_j＜1；

当c_ix_ij＝x_i时，μ_ij＝1；

当x_i＜c_ix_ij＜2x_i时，0＜μ_ij＜1；

当c_ix_i≥2x_i时，μ_ij＝0；

也就是说，隶属函数μ_ij的取值范围为：μ_ij∈[0,1]；

在计算矩阵的各元素后，根据相似准则，计算出隶属函数，其全体组成隶属函数矩阵是一个模糊关系矩阵：

各项指标值并非等权值，而而存在各个指标重要性不同权值分配问题，设权值的模糊向量为式中(ω₁ω₂…ω_n)为因素的权值，并满足归一化；

按模糊线性加权变换方法，即得：

其中，(z₁,z₂,…,z_m)中最大者即为最佳相似材料；

依据实际边坡工程的特点，在相似材料配比研究中着重考虑材料的密度ρ、单轴抗压强度σ_c、弹性模量E、泊松比μ，并确定上述四个物理量在试验中所占的权重；

评分构成的矩Q＝(q_ij)_n×n，指标X_i的权重系数为：

参数指标按重要性由大到小排列依次为：重度、抗压强度、弹性模量与泊松比同等重要，得到评分矩阵：

黑页岩：

故，选取z最大的，即砂膏比为9:1作为黑页岩的最佳相似配比；

矿体：

故，选取z最大的，即砂膏比为9:1作为矿体的最佳相似配比；

砂质白云岩：

故，选取z最大的，即砂膏比为8:1作为砂质白云岩的最佳相似配比；

细粉晶白云岩：

故，选取z最大的，即砂膏比为6:1作为细粉晶白云岩的最佳相似配比。