[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

说明书

本发明属于矿山自然灾害信息管理技术领域，公开了一种矿山自然灾害危险源风险预防机制管理系统及方法，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。本发明以尖山磷矿高陡边坡、昆阳磷矿排土场及海口磷矿曹家滩尾矿坝为研究对象，对尾矿坝的重大事故隐患进行辨识与危险性评价，能够揭示尾矿坝等主要地质灾害可能的失效模式、致灾机理及其动力演化过程，并提出合理有效的灾害治理措施及预测预报系统，做到灾害的科学预防并使灾害损失降到最低，不仅为露天矿山的安全开采提供可靠的技术保障，而且给类似矿山提供借鉴。

技术领域

本发明属于矿山自然灾害信息管理技术领域，尤其涉及一种矿山自然灾害危险源风险预防机制管理系统及方法。

背景技术

目前，矿产资源是人类社会得以发展的重要物质基础，随着经济的快速发展及社会城市化水平的加快，人类社会对各类矿产资源的消耗日益快速增长，导致矿产资源的开发利用速度越来越快。在过去的20世纪100年中，全世界累计消费了2650亿吨煤、1420亿吨石油、380亿吨铁(钢)、7.6亿吨铝、4.8亿吨铜及78万亿立方米天然气等矿产资源。进入21世纪来，由于全世界新一轮工业化浪潮及人口的继续增长，对矿产资源的需求将更为庞大。目前，矿山暴发的矿山地质灾害，如地面塌陷、地面沉降、地裂缝、滑坡、崩塌、泥石流等，造成了巨大的经济损失与严重的人身伤亡。随着社会经济的快速发展，矿山将来可能会面临更加频繁及破坏性更大的地质灾害，严重威胁着矿区人民的生命财产安全及破坏当地的环境。矿产资源是不可再生的自然资源，在世界人口的持续增长及社会经济快速发展的条件下，人类社会对矿产资源的需求将越来越高，从而将加大其开发利用速度；由此，将引起以下两方面的矿山地质灾害问题，一是，进一步破坏矿山本身的自然环境；二是，尾矿及废石土方量越来越多，引起矿山尾矿库及排土场堆积的范围越来越广及高度越来越高，再加之不合理的设计位置及堆放方式，易直接引起尾矿库及排土场失稳，诱发滑坡及崩塌灾害，在降雨及地下水丰富的时段，还易暴发尾矿库溃坝及泥石流灾害，严重影响矿区人民的生活及工作安全。矿山不仅现在正遭受具有巨大损毁性的地质灾害侵袭，而且将来可能会面临更加频繁及破坏性更大的地质灾害，影响矿产资源的开发利用，制约社会的进步与经济的发展程度。社会要进步，经济要发展，完全避免及阻止如此频繁且严重矿山灾害的发生是不经济且不可行的，唯一的办法只能减轻矿山地质灾害带来的危害或将其引起的损失降低到人们可接受的范围内。要减轻矿山地质灾害带来的危害，最本质与核心的问题是首先对矿山存在的潜在地质灾害危险源开展危害程度的辨识与评价，摸清矿山周围潜在地质灾害的受哪些自然本地环境及外界诱发因素的起动、暴发后对矿山区域的物质、经济、环境及社会损失大小及目前对这些潜在的地质灾害危险源有无防护措施及已有防护工程对灾害的防护程度；然后，在此基础上对矿山存在的潜在地质灾害开展危险源辨识及评价，判定属于的危险源等级。这些研究工作能为矿山危险源可能形成的地质灾害的起动机理、预测预报及防治措施的研究开展工作提供理论基础，从而为防灾减灾提供科学的理论指导，制定切实可行的矿山地质灾害的防灾应急预案，减少生命财产损失。危险源理论最开始用于化工行业重大危险源的辨识与评价，后来扩展到一些矿山危险源的辨识、评价与预警技术，主要表现三个方面，一是矿山灾害方面，目前大多用在煤矿瓦斯爆炸、火灾及水灾方面；二是矿山设备及设施方面，如矿山井巷、地下开采、露天开采、提升运输、通风防尘、尾矿库、排土场、炸药库、防排水、防灭火、充填、供电、供水、供气、通讯、边坡等场所及设备与设施；三是，人为因素方面，如管理安排不当、违章指挥、缺乏安全意识、培训不充分等引起产生的矿山危险源。目前，具体的矿山危险源的定义非常少。从现在已有的文献看，只有景国勋与杨玉中对矿山危险源的概念开展了的定义，他们定义矿山危险源为在矿山企业生产过程中，在危险因素中其导致事故发生时，不以其他危险源的存在而存在的危险物质或可能发生意外释放的各种能量的设备、设施或场所，或为生产中可能客观存在的生产活动或事件。到目前为止，国内外学者对危险源辨识、评价及预警技术等方面开展了大量的研究，并取得了丰富的研究成果；但这些成果主要分布在化工行业及矿山业的煤矿瓦斯爆炸、火灾及水灾、矿山设备与设施及人为因素等方面。针对矿山自然灾害危险源方面的研究也存在一些明显的问题有待进一步研究与探讨。从危险源辨识方法可知，由于矿山自然灾害是一种特殊的危险源，可能采用目前对照法及安全评价法来辨识其危险源就不恰当与合理，因此必须采专门的方法来辨识与评价。目前采用的专家打分法、极限平衡法、有限元法及离散元法等专门的方法来辨识矿山灾害的危险程度，但是用这些方法来辨识矿山灾害危险源时仅仅只考虑灾害本身的自然属性方面因素，而未考虑灾害发生后可能造成的潜在总损失的社会属性因素。矿山自然灾害的发生机理比较复杂，甚至有些灾害发生机理到目前为止都还未完全探索清楚，由此增加了在对其进行危险源辨识与评价的复杂性。要对矿山灾害进行较准确地辨识与评价，主要由两个方面决定，一方面是，必须选择合理的因子与指标；另一方面是尽可能较准确地获取选择因子与指标的准确性。但是在实际对矿山危险源开展辨识时，因子与指标的选择还不困难，但针对某个具体矿山灾害，要较准确获取这这些因子与指标就非常困难。其中，专家打分法的理论性和系统性尚有欠缺，有时难以保证评价结果的客观性和准确性。具体矿山企业自然灾害危险源辨识运用方法与指标问题；矿山企业对自然灾害危险源投入经费不够及人的素质方面的问题。