尾矿库溃坝灾害防控现状及发展

尾矿库溃坝灾害应急响应时间短、潜在威胁巨大,往往造成惨重人员伤亡与巨额财产损失.近些年尾矿库安全事故发生数量的总体下降趋势充分体现出现代化技术及安全管理方面的进步,然而重大事故发生频次却不减反增,2015年巴西Samarco铁矿与2014年加拿大Mount Polley重大溃坝事故及其惨重后果,再次为尾矿库安全敲响警钟.我国现存尾矿库8869座,含"头顶库"1425座,安全形势复杂.本文在收集大量相关领域文献的基础上,聚焦尾矿库溃坝灾害防控体系中的安全监测、灾害预警与应急准备、安全管理与标准规范这三大方面核心内容,分别综述对比国内外现状及前沿进展,探讨分析我国当前所面临的问题并尝试提出改进建议,为尾矿库防灾减灾理论研究与技术革新提供参考.结果表明:(1)我国尾矿库安全监测标准更高,但仪器耐久性、可靠度与实用性不足,专用监测器件与新技术的研发应用势在必行;(2)灾害预警方法单一且可信度不高,而信息技术融合应用成为发展趋势;(3)应急管理与预警决策需以充分的科学论证为基础,当前研究在试验手段与计算方法上存在局限;(4)我国拥有完善的安全管理标准规范体系,但在安全等别划分、全生命周期管理、主体变更、事故总结等方面相对欠缺.     

一种基于加权聚类分析的岩体可爆性分级方法

在对岩体可爆性影响因素进行综合归纳分析的基础上,对14种岩石静载和动载特性参数、岩石容重以及岩体完整性系数测试与计算的结果进行了线性相关性统计分析. 结果发现,岩石静载抗拉强度、容重和岩体整体性系数三个指标线性相关性较低或基本不相关,可以同时采用且仅采用这三个指标对岩体的可爆性进行可靠描述. 基于此结果,同时考虑到岩石爆破破坏的动载特性,对本钢矿业公司某矿山的14种岩石容重、静载抗拉强度、岩体整体性系数、动载冲击强度进行了加权聚类分析,提出了该矿山岩体可爆性分级的方法.     

微地震震源地震波能量的计算方法

由工程爆破中普遍采用的质点峰值振动速度与炸药量和震源距关系的经验公式推导出质点峰值振动速度与震源能量和震源距关系的经验公式,并作为微震地震波能量衰减公式.在公式中引入地震波能量特征系数K1描述震源能量与震源峰值振动速度之间的比例关系,并认为K1主要与震源场地介质特征有关,而与爆破参数无关.通过校验炮数据的回归分析获取监测区域能量特征系数K1.采用能量衰减模型,以微震事件各测点的峰值振动速度、震源距及K1为已知量,以震源能量及衰减系数为回归参数进行回归计算,直接反演出震源能量.本文方法为震源能量计算提供了新的思路和方法.     

冲击危险性及其实时预警云图技术

采用抛物线型隶属函数分别建立了基于应力值和应力变化速度的冲击危险性指数计算公式,利用最大隶属度原则计算多因素冲击危险性指数,使用云图的方式全面、直观地反映工作面支承压力及冲击危险性的空间分布规律,最终建立了基于云图的冲击危险性预警系统.该系统已在全国20多个具有冲击危险性的煤矿得到应用,并取得良好的效果.     

基于指标预处理的高原地下矿工作环境灰色聚类评价

从呼吸生理、热感受和毒理学三个方面选取等效氧气浓度、热舒适有效温度、空气质量指数和粉尘浓度作为指标对高原井下的工作环境进行灰色定权聚类评价.运用模糊一致矩阵确定各指标聚类权,减少了主观经验因素.该方法考虑了高原地区的特殊情况,得出比较全面、客观的结论.     

北京大气颗粒物污染特征及空间分布插值分析

为较好地表征当前北京整个区域大气颗粒物质量浓度随时间尺度的变化及区域分布污染特征,根据北京市35个监测站点获得的2013年3—5月颗粒物质量浓度1 h均值,分析和研究PM_2.5和PM₁₀质量浓度的季节性变化并提高其空间分辨率,在此基础上探讨颗粒物可能的影响因素及污染来源.结果表明,3—5月颗粒物质量浓度具有周期性变化规律和显著相关性,应用MATLAB空间插值算法实现的颗粒物质量浓度区域分布图具有一定精度,可外推并揭示颗粒物区域污染特征.分析表明当前北京颗粒物污染的影响因素有冬末的冷锋和降雪、春季的沙尘和大风、夏初的降雨和湿热等;污染区域则呈现南高北低的特征,污染来源除了本地人为源以外,周边区域传输也有较大影响.通过颗粒物污染的时间序列和空间插值的结合分析,可为进一步研究颗粒物时空关系及掌握区域污染特征提供方法.     

高寒矿井穿脉巷道掘进炮烟扩散规律的数值模拟

根据高寒矿井穿脉巷道掘进的实际参数建立数值模型,分块划分计算网格,依据掘进进尺和风筒口距掘进工作面的距离,利用Fluent流体分析软件对不同工况条件下的炮烟扩散规律进行数值模拟.模拟结果表明:随着风筒口距掘进工作面的距离增加,CO排除的速度越慢;通风时间与穿脉长度和风筒口到掘进工作面的距离有一定的函数关系.     

模糊时序与支持向量机建模相结合的PM2.5质量浓度预测

为解决进行PM2.5质量浓度预测中多因素回归模型的不稳定、神经网络模型的过拟合及局部最小等问题,提出应用支持向量机和模糊粒化时间序列相结合的方法,对PM2.5质量浓度未来变化趋势和范围进行预测.根据PM2.5不同季节的日变化周期模式,确定以24 h为周期的粒化窗宽,利用三角型隶属函数对数据样本进行特征提取作为支持向量机的输入,并在k重交叉验证法下采用网格划分寻找出模型的最佳参数.以2013年3月—2014年2月北京市海淀区万柳监测点四个季节PM2.5的1 h质量浓度监测值为样本数据,应用该方法建立PM2.5质量浓度的时间序列预测模型,并在MATLAB平台下应用LIBSVM工具实现计算过程.结果表明,基于模糊粒化时间序列的预测模型,能较好解决PM2.5机理性建模方式下由于影响因素考虑不全而造成的预测结果不稳定,对模糊粒子拟合效果较好.     

微地震震源地震波能量的计算方法

由工程爆破中普遍采用的质点峰值振动速度与炸药量和震源距关系的经验公式推导出质点峰值振动速度与震源能量和震源距关系的经验公式，并作为微震地震波能量衰减公式.在公式中引入地震波能量特征系数 K1描述震源能量与震源峰值振动速度之间的比例关系，并认为 K1主要与震源场地介质特征有关，而与爆破参数无关.通过校验炮数据的回归分析获取监测区域能量特征系数 K1.采用能量衰减模型，以微震事件各测点的峰值振动速度、震源距及 K1为已知量，以震源能量及衰减系数为回归参数进行回归计算，直接反演出震源能量.本文方法为震源能量计算提供了新的思路和方法.     

螺旋管在小倍线充填中的应用及充填倍线公式修正

为解决小倍线充填管道局部压力过大、管路磨损严重等问题,本文提出用螺旋管增阻调压的结构与实施方案.结合计算流体力学( computational fluid dynamics, CFD)对增阻调压结构与实施方案进行模拟分析,基于模拟计算的结果提出增加螺旋管道增阻调压结构后计算充填倍线的修正公式.研究结果表明,在2m·s-1的模拟流速下,螺旋管增阻调压结构所产生的阻力可达同等高度直管的10.1~16.8倍,在保证料浆连续输送的前提下可以有效的起到增阻降压的作用.结合数值模拟的充填倍线修正公式能够较为完善地计算增阻降压后的有效充填倍线.