[發明專利]一種礦山自然災害危險源風險預防機制管理系統及方法

在審

• 申請號: 202011277625.4
• 申請日: 2020-11-16
• 公開（公告）號: CN112488469A
• 公開（公告）日: 2021-03-12
• 發明（設計）人: 李小雙;王運敏;聶聞;汪亮;孫國權;趙福剛;房定旺
• 申請（專利權）人: 馬鞍山礦山研究總院股份有限公司
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02;G06F30/23;G06F30/27;G06F119/14
• 代理公司: 重慶市信立達專利代理事務所(普通合伙) 50230
• 代理人: 陳炳萍

1.一種礦山自然災害危險源風險預防機制管理系統，其特征在于，所述礦山自然災害危險源風險預防機制管理系統包括：

物理模型動力演化模塊、尾礦庫潰壩定量分析模塊、尾礦庫潰壩故障模型建立模塊、尾礦庫危險源辨識與評價模塊；

物理模型動力演化模塊，用于采用與原型巖土材料力學性質相似的材料依據設定的幾何相似常數進行構建模型，在模型上進行礦體開采的工況模擬；

尾礦庫潰壩定量分析模塊，用于通過二元決策樹進行尾礦庫潰壩定量分析；

尾礦庫潰壩故障模型建立模塊，用于以概率風險評估方法為指導，運用主邏輯圖法分析尾礦庫潰壩的初因事件，而后利用事件樹分析法得出尾礦庫潰壩的事件序列組和事故序列組，再利用事故樹分析法對復雜重點事件進行成因的分析，得出尾礦庫潰壩故障模型；

尾礦庫危險源辨識與評價模塊，用于選擇海口磷礦尾礦庫危險源形成的環境因子與觸發因子進行尾礦庫危險源辨識與評價。

2.一種執行權利要求1所述的礦山自然災害危險源風險預防機制管理系統的礦山自然災害危險源風險預防機制管理方法，其特征在于，所述礦山自然災害危險源風險預防機制管理方法包括以下步驟：

步驟一，通過物理模型動力演化模塊采用與原型巖土材料力學性質相似的材料依據設定的幾何相似常數進行構建模型，在模型上進行礦體開采工況模擬；

步驟二，通過尾礦庫潰壩定量分析模塊利用二元決策樹進行尾礦庫潰壩定量分析；

步驟三，通過尾礦庫潰壩故障模型建立模塊以概率風險評估方法為指導，運用主邏輯圖法分析尾礦庫潰壩的初因事件，而后利用事件樹分析法得出尾礦庫潰壩的事件序列組和事故序列組，再利用事故樹分析法對復雜重點事件進行成因的分析，得出尾礦庫潰壩故障模型；

步驟四，通過尾礦庫危險源辨識與評價模塊選擇海口磷礦尾礦庫危險源形成的環境因子與觸發因子進行尾礦庫危險源辨識與評價。

3.如權利要求2所述的礦山自然災害危險源風險預防機制管理方法，其特征在于，步驟一中，所述通過物理模型動力演化模塊進行相似材料和最優材料配比選擇的方法，包括：

(1)相似材料的選擇

采用砂、石膏配置的試樣在壓力機上進行單軸抗壓強度測試時的應力-位移曲線圖：

式中：E₅₀為割線模量，MPa；σ₅₀為單軸抗壓強度的50％，MPa；ε₅₀為試樣承受σ₅₀應力時的縱向應變值；

式中：μ₅₀為泊松比；ε_d50為應力為抗壓強度50％時的橫向應變值；ε_l50為應力為抗壓強度50％時的縱向應變值；

(2)最優材料配比的選擇

Fuzzy最佳選擇方法的數學模型及隸屬函數：設有M種相似材料，表征每種材料特性的指標有N個，則M種材料的所有指標組成一個N×M維矩陣X：

矩陣中的元素x_ij表示第j中材料的第i個指標值；相似材料和給定原狀土關系可以通過隸屬函數μ_ij來表示，相似材料和原狀土的相似性越好，則相似材料隸屬于原狀土的程度越高；

根據相似準則：

式中：x_i為原狀土第i個指標值；x_ij為第j種相似材料的第i個指標值；x_ij為按相似準則要求第i個指標的相似系數；

隸屬函數呈三角形分布，即：

當0≤c_ix_ij＜x_i時，0≤μi_j＜1；

當c_ix_ij＝x_i時，μ_ij＝1；

當x_i＜c_ix_ij＜2x_i時，0＜μ_ij＜1；

當c_ix_i≥2x_i時，μ_ij＝0；

也就是說，隸屬函數μ_ij的取值范圍為：μ_ij∈[0,1]；

在計算矩陣的各元素后，根據相似準則，計算出隸屬函數，其全體組成隸屬函數矩陣是一個模糊關系矩陣：

各項指標值并非等權值，而而存在各個指標重要性不同權值分配問題，設權值的模糊向量為式中(ω₁ω₂…ω_n)為因素的權值，并滿足歸一化；

按模糊線性加權變換方法，即得：

其中，(z₁,z₂,…,z_m)中最大者即為最佳相似材料；

依據實際邊坡工程的特點，在相似材料配比研究中著重考慮材料的密度ρ、單軸抗壓強度σ_c、彈性模量E、泊松比μ，并確定上述四個物理量在試驗中所占的權重；

評分構成的矩Q＝(q_ij)_n×n，指標X_i的權重系數為：

參數指標按重要性由大到小排列依次為：重度、抗壓強度、彈性模量與泊松比同等重要，得到評分矩陣：

黑頁巖：

故，選取z最大的，即砂膏比為9:1作為黑頁巖的最佳相似配比；

礦體：

故，選取z最大的，即砂膏比為9:1作為礦體的最佳相似配比；

砂質白云巖：

故，選取z最大的，即砂膏比為8:1作為砂質白云巖的最佳相似配比；

細粉晶白云巖：

故，選取z最大的，即砂膏比為6:1作為細粉晶白云巖的最佳相似配比。