一种矿山排土场预警方法及系统技术方案

本发明专利技术公开一种矿山排土场预警方法及系统。所述方法包括：首先获取所述矿山排土场的评价指标物料粘聚力、物料内摩擦角、台阶高度、平台宽度、地表位移、内部位移、孔隙水压力、岩土内部应力、降雨量、地震烈度；根据地表位移、内部位移和降雨量，确定预警级别(短期预警)并输出；根据所有的指标确定预警级别(长期预警)并输出。通过采用本发明专利技术的方法及系统，能全面反映排土场的安全状况，采用短期预警与长期预警相结合，有效反映矿山排土场的变化趋势并及时预警，统一适用于排土场，并且具有自学习和智能化的特点，提高了预警系统的及时性与准确度。

Method and system for early warning of mine dump

The invention discloses an early warning method and a system for a mine dump. The method comprises the following steps: firstly, obtaining the mine dump material evaluation index material cohesion, internal friction angle, step height, platform width, surface displacement, internal displacement, pore water pressure, rock and soil stress, rainfall and earthquake intensity; according to the surface displacement, internal displacement and rainfall, determine the warning level (short-term early warning) and output; the warning level is determined according to all indicators (long-term early warning) and output. Through the system and using the method of the invention, can fully reflect the safety status of the dump, the short-term and long-term early warning combined, effectively reflect the change trend of mine dump and timely warning, uniformly apply to the dump, and has the characteristics of self-learning and intelligence, improve the early warning system timeliness and accuracy.

【技术实现步骤摘要】
一种矿山排土场预警方法及系统
本专利技术涉及智能监测领域，特别是涉及一种矿山排土场预警方法及系统。
技术介绍
我国矿山排土场数量众多，其规模越来越大，每年因采矿而排放的岩土近6亿吨。矿山排土场排放的是松散岩土，其强度及稳定性都较低，矿山排土场存在址选择不当、地基处理不好或乱采乱挖坡脚等人为原因，或遇强风、暴雨和降雪等自然天气，可能会引发排土场滑坡或泥石流等灾害，造成大量人员伤亡和财产损失。目前，关于矿山排土场灾害预警方法的研究相对较少，在道路边坡、露天矿山采场边坡和尾矿库坝体边坡滑坡预警方面有一些研究，但不能应用于排土场滑坡灾害。排土场滑坡事故的发生是一个渐变的过程，刚开始时变化比较缓慢。随着时间的推移，边坡变形逐渐加速，临近滑坡事故时发展速度较快。而现有的预警方法在实现过程中存在及时性差和准确度不高的缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种矿山排土场预警方法及系统，当排土场边坡变形比较快时，进行短期监测预警，以便及时采取有效的事故预防措施或应急措施。在排土场正常运行期间，进行中长期监测预警，综合各个预警指标得到排土场滑坡预警等级。以解决现有预警方法及系统存在的及时性差和准确度不高的问题。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种矿山排土场预警方法，所述方法包括：获取评价指标地表位移、内部位移和降雨量；根据评价指标地表位移、内部位移和降雨量，确定所述评价指标地表位移的预警级别，所述预警级别包括Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警、Ⅳ级预警和无预警级别，所述预警级别的严重程度关系为：Ⅰ级预警>Ⅱ级预警>Ⅲ级预警>Ⅳ级预警>无预警级别，所述预警级别的每一级别包括所述评价指标地表位移、内部位移和降雨量的不同范围值；确定所述评价指标内部位移的预警级别；确定所述评价指标降雨量的预警级别；将所述评价指标地表位移的预警级别、所述评价指标内部位移的预警级别、所述评价指标降雨量的预警级别中严重程度高的预警级别确定为最终预警级别；输出所述最终预警级别。一种矿山排土场预警方法，所述方法包括：获取所述矿山排土场的评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量，所述评价指标排土场特征量包括评价指标物料粘聚力、物料内摩擦角、台阶高度、平台宽度，所述评价指标边坡变化量包括评价指标地表位移、内部位移、孔隙水压力、岩土内部应力，所述评价指标外部影响量包括评价指标降雨量、地震烈度；根据评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量，确定所述矿山排土场的预警级别，所述预警级别包括Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警、Ⅳ级预警和无预警级别，所述预警级别的严重程度关系为：Ⅰ级预警>Ⅱ级预警>Ⅲ级预警>Ⅳ级预警>无预警级别，所述预警级别的每一级别包括所述评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量的不同范围值；输出所述矿山排土场的预警级别。可选的，所述确定所述评价指标地表位移的预警级别，之前还包括：采用Flac3D数值模拟方法，确定所述预警级别的每一级别包括的所述评价指标地表位移、内部位移和降雨量的范围值。可选的，所述根据评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量，确定所述矿山排土场的预警级别，具体包括：采用G1赋权法确定所述评价指标物料粘聚力的权重ω1、物料内摩擦角的权重ω2、台阶高度的权重ω3、平台宽度的权重ω4、地表位移的权重ω5、内部位移的权重ω6、孔隙水压力的权重ω7、岩土内部应力的权重ω8、降雨量的权重ω9、地震烈度的权重的权重ω10；采用可拓理论计算所述矿山排土场的预警级别。可选的，所述采用G1赋权法确定所述评价指标物料粘聚力的权重ω1、物料内摩擦角的权重ω2、台阶高度的权重ω3、平台宽度的权重ω4、地表位移的权重ω5、内部位移的权重ω6、孔隙水压力的权重ω7、岩土内部应力的权重ω8、降雨量的权重ω9、地震烈度的权重的权重ω10，具体包括：按照矿山排土场灾害预警评价指标的重要性由高到低排序，获得评价指标序关系为：地表位移>降雨量>内部位移>孔隙水压力>物料粘聚力>物料内摩擦角>台阶高度>平台宽度>岩土内部应力>地震烈度；根据所述评价指标序关系，获得对评价指标降雨量的重要性程度赋值r2、内部位移的重要性程度赋值r3、孔隙水压力的重要性程度赋值r4、物料粘聚力的重要性程度赋值r5、物料内摩擦角的重要性程度赋值r6、台阶高度的重要性程度赋值r7、平台宽度的重要性程度赋值r8、岩土内部应力的重要性程度赋值r9、地震烈度的重要性程度赋值r10；利用公式计算赋值rm对应的评价指标权重ωm，利用公式ωk-1＝rkωk计算赋值rm-1对应的评价指标权重ωm-1，其中2≤m≤10,且m为整数，k＝m,m-1,......,3,2。可选的，所述采用可拓理论计算所述矿山排土场的预警级别，具体包括：(1)获得边坡稳定性的经典域物元Rj：其中Pj表示所述预警级别j对应的边坡的稳定性等级，j＝1,2,3,4,5；ci表示影响边坡稳定性等级的评价指标，i＝1,2,3,.......9,10；vji＝<aji，bji>是边坡稳定性等级Pj中ci的取值范围，即预警级别j中评价指标ci的取值范围；(2)根据评价指标ci在整个评价体系中的取值范围建立节域Rp：其中P表示边坡稳定性的所有等级；vpi为评价指标ci在边坡稳定性的所有等级P条件下的取值范围，即P的节域，且vpi＝<api，bpi>，其中i为评价指标数i＝1,2,3,......,9,10；(3)根据10个评价指标的具体量值建立待评边坡物元R0：其中P0表示所述矿山排土场，v0i为获得的所述矿山排土场的评价指标ci的数值；(4)根据可拓学理论，获得所述矿山排土场评价指标ci的简单关联函数Kj(v0i)：其中预警级别等级j中评价指标ci的取值范围为<aji，bji>；(5)确定初等关联函数Kj(v0i)：其中ρ(v0i，vji)表示v0i与区间vji的距离，评价指标ci在预警级别所有等级条件下的取值范围为<api，bpi>，其中i为评价指标数i＝1,2,3,......,9,10；(6)获得所述矿山排土场P0关于预警级别中等级j的关联度Kj(P0)：其中n取值为10；(7)利用公式将关联度和权系数合成为综合关联度，其中Pi表示第i个评价指标，wi为第i个评价指标的权重，n取值为10；(8)利用公式Kk(P0)＝maxk∈(1,2,…,m)Kj(pi)，确定矿山排土场P0的预警等级为k。可选的，所述输出所述矿山排土场的预警级别，之后还包括：获取评价指标土壤含水量、下游人员数量及财产价值；根据所述土壤含水量对所述评价指标物料粘聚力和物料内摩擦角进行一次修正；重新确定所述矿山排土场的预警级别，得到一次修正后的预警级别；根据所述下游人员数量及财产价值，利用公式Q＝kQ0对所述一次修正后的预警级别Q0进行二次修正，得到二次修正后的预警级别Q，其中k为下游人员即财产情况修正系统，根据下游人员数量及财产价值确定；输出所述二次修正后的预警级别。可选的，所述输出所述矿山排土场的预警级别，之后还包括：建立排土场滑坡案例库，所述案例库包括N组排土场的案例数据，每一组案例数据都包括排土场的基本信本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿山排土场预警方法，其特征在于，所述方法包括：获取评价指标地表位移、内部位移和降雨量；根据评价指标地表位移、内部位移和降雨量，确定所述评价指标地表位移的预警级别，所述预警级别包括Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警、Ⅳ级预警和无预警级别，所述预警级别的严重程度关系为：Ⅰ级预警>Ⅱ级预警>Ⅲ级预警>Ⅳ级预警>无预警级别，所述预警级别的每一级别包括所述评价指标地表位移、内部位移和降雨量的不同范围值；确定所述评价指标内部位移的预警级别；确定所述评价指标降雨量的预警级别；将所述评价指标地表位移的预警级别、所述评价指标内部位移的预警级别、所述评价指标降雨量的预警级别中严重程度高的预警级别确定为最终预警级别；输出所述最终预警级别。

【技术特征摘要】
1.一种矿山排土场预警方法，其特征在于，所述方法包括：获取评价指标地表位移、内部位移和降雨量；根据评价指标地表位移、内部位移和降雨量，确定所述评价指标地表位移的预警级别，所述预警级别包括Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警、Ⅳ级预警和无预警级别，所述预警级别的严重程度关系为：Ⅰ级预警>Ⅱ级预警>Ⅲ级预警>Ⅳ级预警>无预警级别，所述预警级别的每一级别包括所述评价指标地表位移、内部位移和降雨量的不同范围值；确定所述评价指标内部位移的预警级别；确定所述评价指标降雨量的预警级别；将所述评价指标地表位移的预警级别、所述评价指标内部位移的预警级别、所述评价指标降雨量的预警级别中严重程度高的预警级别确定为最终预警级别；输出所述最终预警级别。2.一种矿山排土场预警方法，其特征在于，所述方法包括：获取所述矿山排土场的评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量，所述评价指标排土场特征量包括评价指标物料粘聚力、物料内摩擦角、台阶高度、平台宽度，所述评价指标边坡变化量包括评价指标地表位移、内部位移、孔隙水压力、岩土内部应力，所述评价指标外部影响量包括评价指标降雨量、地震烈度；根据评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量，确定所述矿山排土场的预警级别，所述预警级别包括Ⅰ级预警、Ⅱ级预警、Ⅲ级预警、Ⅳ级预警和无预警级别，所述预警级别的严重程度关系为：Ⅰ级预警>Ⅱ级预警>Ⅲ级预警>Ⅳ级预警>无预警级别，所述预警级别的每一级别包括所述评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量的不同范围值；输出所述矿山排土场的预警级别。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述评价指标地表位移的预警级别，之前还包括：采用Flac3D数值模拟方法，确定所述预警级别的每一级别包括的所述评价指标地表位移、内部位移和降雨量的范围值。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据评价指标排土场特征量、边坡变化量和外部影响量，确定所述矿山排土场的预警级别，具体包括：采用G1赋权法确定所述评价指标物料粘聚力的权重ω1、物料内摩擦角的权重ω2、台阶高度的权重ω3、平台宽度的权重ω4、地表位移的权重ω5、内部位移的权重ω6、孔隙水压力的权重ω7、岩土内部应力的权重ω8、降雨量的权重ω9、地震烈度的权重的权重ω10；采用可拓理论计算所述矿山排土场的预警级别。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用G1赋权法确定所述评价指标物料粘聚力的权重ω1、物料内摩擦角的权重ω2、台阶高度的权重ω3、平台宽度的权重ω4、地表位移的权重ω5、内部位移的权重ω6、孔隙水压力的权重ω7、岩土内部应力的权重ω8、降雨量的权重ω9、地震烈度的权重的权重ω10，具体包括：按照矿山排土场灾害预警评价指标的重要性由高到低排序，获得评价指标序关系为：地表位移>降雨量>内部位移>孔隙水压力>物料粘聚力>物料内摩擦角>台阶高度>平台宽度>岩土内部应力>地震烈度；根据所述评价指标序关系，获得对评价指标降雨量的重要性程度赋值r2、内部位移的重要性程度赋值r3、孔隙水压力的重要性程度赋值r4、物料粘聚力的重要性程度赋值r5、物料内摩擦角的重要性程度赋值r6、台阶高度的重要性程度赋值r7、平台宽度的重要性程度赋值r8、岩土内部应力的重要性程度赋值r9、地震烈度的重要性程度赋值r10；利用公式计算赋值rm对应的评价指标权重ωm，利用公式ωk-1＝rkωk计算赋值rm-1对应的评价指标权重ωm-1，其中2≤m≤10,且m为整数，k＝m,m-1,......,3,2。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述采用可拓理论计算所述矿山排土场的预警级别，具体包括：(1)获得边坡稳定性的经典域物元Rj：其中Pj表示所述预警级别j对应的边坡的稳定性等级，j＝1,2,3,4,5；ci表示影响边坡稳定性等级的评价指标，i＝1,2,3,.......9,10；vji＝<aji，bji>是边坡稳定性等级Pj中ci的取值范围，即预警级别j中评价指标ci的取值范围；(2)根据评价指标ci在整个评价体系中的取值范围建立节域Rp：其中P表示边坡稳定性的所有等级；vpi为评价指标ci...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢振华，幸贞雄，栾婷婷，周训兵，徐明智，孙殿阁，周远生，赵朝阳，
申请(专利权)人：中国劳动关系学院，贵州省劳动保护科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11