專利名稱：：一種尾礦庫(kù)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(kù)潰壩災(zāi)害預(yù)警技術(shù)，尤其涉及尾礦庫(kù)潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
：尾礦庫(kù)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(chǎng)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(xiǎn)源，尾礦庫(kù)一旦潰壩，將會(huì)給下游人民的生命財(cái)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(kù)潰壩災(zāi)害發(fā)生與否最直接的指標(biāo)。在尾礦庫(kù)工程中對(duì)位移指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并實(shí)施有效地災(zāi)害預(yù)警，是減少尾礦庫(kù)潰壩災(zāi)害的重要措施。同時(shí)，尾礦庫(kù)潰壩前后的位移總量較小，為毫米量級(jí)，防止尾礦庫(kù)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(kù)位移預(yù)警方法中，大多通過繪制尾礦庫(kù)壩體位移的過程線，直觀地了解監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量的變化過程，并利用工程技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)來分析監(jiān)測(cè)到的位移量的變化規(guī)律或發(fā)展趨勢(shì)，從而判斷尾礦庫(kù)的安全狀況。目前，尚無有效的尾礦庫(kù)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(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于提供一種尾礦庫(kù)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(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是釆用一種尾礦庫(kù)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(kù)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(jì)算尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警位移量；53、測(cè)量尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移量；54、若所述實(shí)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(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)，設(shè)定為1;二級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)，根據(jù)《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于不同等別尾礦庫(kù)壩體安全系數(shù)的規(guī)定，進(jìn)行確定；三級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)，設(shè)定為2。本發(fā)明的尾礦庫(kù)潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法不僅實(shí)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(jì)算準(zhǔn)確、工程應(yīng)用前景廣等優(yōu)點(diǎn)，可以為金屬非金屬礦山尾礦庫(kù)潰壩風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)提供重要依據(jù)，對(duì)于礦山企業(yè)尾礦庫(kù)管理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。圖l為本發(fā)明的尾礦庫(kù)潰壩災(zāi)害位移定量預(yù)警方法的流程圖2為尾礦庫(kù)一壩坡的有限元網(wǎng)格示意圖3為有限元法計(jì)算流程圖4為本發(fā)明的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警位移量與折減系數(shù)的關(guān)系圖。具體實(shí)施例方式以下實(shí)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(kù)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(kù)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(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)、二級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)、三級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)。其中，一級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)設(shè)定為l,三級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)設(shè)定為2，二級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)由《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》(AQ2006-2005)中關(guān)于不同等別尾礦庫(kù)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(jí)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(jì)算尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警位移量。圖2為尾礦庫(kù)一壩坡的有限元網(wǎng)格示意圖，如圖l所示，假定A點(diǎn)為某一單元的一個(gè)高斯點(diǎn)，以下關(guān)于點(diǎn)的應(yīng)力分析均以A點(diǎn)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(shí)，尾礦的抗剪強(qiáng)度較高，整個(gè)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(jì)算該安全系數(shù)下尾礦壩的位移場(chǎng)，此時(shí)，壩坡中處于彈性的范圍會(huì)相應(yīng)減少。如對(duì)于A點(diǎn)，當(dāng)折減系數(shù)增加到某一較大的值時(shí)，會(huì)不再處于彈性狀態(tài)，其摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度包線會(huì)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(huì)進(jìn)一步增大；當(dāng)折減系數(shù)增加到某一數(shù)值時(shí)，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(shí)，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(kù)壩坡的整體安全系數(shù)。利用圖3所示的計(jì)算流程，將整個(gè)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(chǎng)，即得到該安全系數(shù)下的監(jiān)測(cè)點(diǎn)位移量。53、測(cè)量尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移量。54、若上述實(shí)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(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)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(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警位移量與壩體安全系數(shù)的非線性關(guān)系，對(duì)實(shí)際測(cè)量的尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移量進(jìn)行判斷，若實(shí)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(jì)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(kù)潰壩風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警預(yù)報(bào)提供重要依據(jù)，對(duì)于礦山企業(yè)尾礦庫(kù)管理具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)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(kù)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(kù)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(jì)算尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警位移量；S3、測(cè)量尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移量；S4、若所述實(shí)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(kù)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(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)，設(shè)定為1;二級(jí)預(yù)警指標(biāo)安全系數(shù)，根據(jù)《尾礦庫(kù)安全技術(shù)規(guī)程》中關(guān)于不同等別尾礦庫(kù)壩體安全系數(shù)的規(guī)定，進(jìn)行確定；三級(jí)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(kù)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(kù)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(jì)算尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的預(yù)警位移量；S3.測(cè)量尾礦庫(kù)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的實(shí)際位移量；S4.若所述實(shí)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(kù)潰壩災(zāi)害位移三級(jí)定量預(yù)警方法，具有定量化、實(shí)用、精度高、工程應(yīng)用前景廣等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號(hào)G01B21/32GK101520324SQ20091008018公開日2009年9月2日申請(qǐng)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(yáng),軍趙,鐘茂華,馬海濤申請(qǐng)人:中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)研究院