專利名稱::一種尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明涉及一種金屬或非金屬礦山尾礦庫潰壩災(zāi)害預(yù)警技術(shù),尤其涉及尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法。
背景技術(shù):
:尾礦庫是指筑壩攔截谷口或圍地構(gòu)成的、用以堆存金屬或非金屬礦山礦石選別后排出的尾礦場所,是維持礦山正常生產(chǎn)的必要設(shè)施,也是金屬或非金屬礦山的重大危險源,尾礦庫一旦潰壩,將會給下游人民的生命財產(chǎn)安全造成巨大損失,給周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染。位移是反映尾礦庫潰壩災(zāi)害發(fā)生與否最直接的指標(biāo)。在尾礦庫工程中對位移指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測,并實施有效地災(zāi)害預(yù)警,是減少尾礦庫潰壩災(zāi)害的重要措施。同時,尾礦庫潰壩前后的位移總量較小,為毫米量級,防止尾礦庫潰壩災(zāi)害發(fā)生需要定量的、合理的、高精度的位移預(yù)警方法?,F(xiàn)有尾礦庫位移預(yù)警方法中,大多通過繪制尾礦庫壩體位移的過程線,直觀地了解監(jiān)測點位移量的變化過程,并利用工程技術(shù)人員的經(jīng)驗來分析監(jiān)測到的位移量的變化規(guī)律或發(fā)展趨勢,從而判斷尾礦庫的安全狀況。目前,尚無有效的尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法。因此,上述現(xiàn)有技術(shù)存在受主觀性因素影響較多,操作性差、缺乏科學(xué)依據(jù)、預(yù)警精度低等缺點。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于提供一種尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法,以解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷。為實現(xiàn)上述目的,本發(fā)明的技術(shù)方案是釆用一種尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法,該方法包括351、設(shè)定尾礦庫潰壩災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù);52、在所述預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)下,利用有限元方法,計算尾礦庫監(jiān)測點的預(yù)警位移量;53、測量尾礦庫監(jiān)測點的實際位移量;54、若所述實際位移量大于或等于所述預(yù)警位移量,則進(jìn)行預(yù)警。其中,所述步驟S1的預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)包括一級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù),設(shè)定為1;二級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù),根據(jù)《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于不同等別尾礦庫壩體安全系數(shù)的規(guī)定,進(jìn)行確定;三級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù),設(shè)定為2。本發(fā)明的尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法不僅實用、精度高、工程應(yīng)用前景廣,并且還具有定量化,鑒定方法先進(jìn)、計算準(zhǔn)確、工程應(yīng)用前景廣等優(yōu)點,可以為金屬非金屬礦山尾礦庫潰壩風(fēng)險預(yù)警預(yù)報提供重要依據(jù),對于礦山企業(yè)尾礦庫管理具有十分重要的現(xiàn)實意義。圖l為本發(fā)明的尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法的流程圖2為尾礦庫一壩坡的有限元網(wǎng)格示意圖3為有限元法計算流程圖4為本發(fā)明的監(jiān)測點的預(yù)警位移量與折減系數(shù)的關(guān)系圖。具體實施例方式以下實施例用于說明本發(fā)明,但不用來限制本發(fā)明的范圍。、本發(fā)明的尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法,如圖1所示,包括以下步驟Sl、設(shè)定尾礦庫潰壩災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)。本發(fā)明的預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)包括一級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)、二級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)、三級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)。其中,一級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)設(shè)定為l,三級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)設(shè)定為2,二級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)由《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》(AQ2006-2005)中關(guān)于不同等別尾礦庫壩體安全系數(shù)的規(guī)定進(jìn)行確定,如下表1所示。表l二級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>S2、在上述預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)下,利用有限元方法,計算尾礦庫監(jiān)測點的預(yù)警位移量。圖2為尾礦庫一壩坡的有限元網(wǎng)格示意圖,如圖l所示,假定A點為某一單元的一個高斯點,以下關(guān)于點的應(yīng)力分析均以A點為例。設(shè)尾礦的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為c和P,則土的抗剪強(qiáng)度為式中,",為抗剪強(qiáng)度;^為壓應(yīng)力;c為粘聚力;^為內(nèi)摩擦角。假設(shè)尾礦的抗剪強(qiáng)度以某一折減系數(shù)F按下式進(jìn)行折減r,,二c/F+crtanp/,當(dāng)折減系數(shù)較小時,尾礦的抗剪強(qiáng)度較高,整個壩坡基本處于彈性狀態(tài)。然后逐漸增加折減系數(shù),則尾礦的抗剪強(qiáng)度逐漸降低,重新計算該安全系數(shù)下尾礦壩的位移場,此時,壩坡中處于彈性的范圍會相應(yīng)減少。如對于A點,當(dāng)折減系數(shù)增加到某一較大的值時,會不再處于彈性狀態(tài),其摩爾-庫侖強(qiáng)度包線會下移至與應(yīng)力摩爾圓相交。當(dāng)折減系數(shù)繼續(xù)增加,尾礦的抗剪強(qiáng)度進(jìn)一步減小,壩坡的塑性區(qū)會進(jìn)一步增大;當(dāng)折減系數(shù)增加到某一數(shù)值時,塑性區(qū)形成連通的區(qū)域,尾礦沿該剪切面發(fā)生不收斂的塑性剪切變形。此時,認(rèn)為壩坡發(fā)生破壞,強(qiáng)度折減系數(shù)即認(rèn)為是尾礦庫壩坡的整體安全系數(shù)。利用圖3所示的計算流程,將整個尾礦壩的自重作為外荷載,將當(dāng)前折減系數(shù)下尾礦壩強(qiáng)度作為剛度矩陣,建立有限元法的平衡方程,解方程得到安全系數(shù)F下尾礦壩的位移場,即得到該安全系數(shù)下的監(jiān)測點位移量。53、測量尾礦庫監(jiān)測點的實際位移量。54、若上述實際位移量大于或等于上述預(yù)警位移量,則進(jìn)行預(yù)警。圖4為本發(fā)明的尾礦庫監(jiān)測點的預(yù)警位移量與折減系數(shù)(預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù))的標(biāo)準(zhǔn)圖,根據(jù)尾礦庫監(jiān)測點的預(yù)警位移量與壩體安全系數(shù)的非線性關(guān)系,對實際測量的尾礦庫監(jiān)測點的實際位移量進(jìn)行判斷,若實際位移量大于或等于預(yù)警位移量,則進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明的鑒定方法先進(jìn)、計算準(zhǔn)確、工程應(yīng)用前景廣,可以為金屬或非金屬礦山尾礦庫潰壩風(fēng)險預(yù)警預(yù)報提供重要依據(jù),對于礦山企業(yè)尾礦庫管理具有十分重要的現(xiàn)實意義。以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本
技術(shù)領(lǐng)域:
的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),可輕易想到的變化或替換,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。權(quán)利要求1、一種尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法,其特征在于,該方法包括S1、設(shè)定尾礦庫潰壩災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù);S2、在所述預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)下,利用有限元方法,計算尾礦庫監(jiān)測點的預(yù)警位移量;S3、測量尾礦庫監(jiān)測點的實際位移量;S4、若所述實際位移量大于或等于所述預(yù)警位移量,則進(jìn)行預(yù)警。2、如權(quán)利要求1所述的尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法,其特征在于,所述步驟S1的預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)包括一級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù),設(shè)定為1;二級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù),根據(jù)《尾礦庫安全技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于不同等別尾礦庫壩體安全系數(shù)的規(guī)定,進(jìn)行確定;三級預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù),設(shè)定為2。全文摘要本發(fā)明涉及一種尾礦庫潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法,該方法包括S1.設(shè)定尾礦庫潰壩災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù);S2.在所述預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)下,利用有限元方法,計算尾礦庫監(jiān)測點的預(yù)警位移量;S3.測量尾礦庫監(jiān)測點的實際位移量;S4.若所述實際位移量大于或等于所述預(yù)警位移量,則進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明的尾礦庫潰壩災(zāi)害位移三級定量預(yù)警方法,具有定量化、實用、精度高、工程應(yīng)用前景廣等優(yōu)點。文檔編號G01B21/32GK101520324SQ20091008018公開日2009年9月2日申請日期2009年3月24日優(yōu)先權(quán)日2009年3月24日發(fā)明者張興凱,李全明,王云海,謝旭陽,軍趙,鐘茂華,馬海濤申請人:中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院