基于变形监测数据的抚顺西露天矿安全评价研究

摘要

本文以东北大学和辽宁省地质环境监测总站合作的《抚顺西露天矿北边坡变形监测及预警系统建设研究项目》为基础，运用GPS监测、预应力锚索监测以及雷达监测三种监测方法，对抚顺西露天矿北边坡进行变形监测，从矿山生产安全的视角，分析对比监测数据，进而建立了与工程实际相符的灰色系统理论DGM(1，1)模型和灰色线性回归组合模型，为安全生产及时提供预警信息，并找出了影响边坡稳定性的危险因子，采用FTA方法做了安全评价。
　　本文的研究内容主要包括:
　　1、本文采用了GPS监测数据对皮带道观测线做出下沉曲线图、下沉速率曲线图，直观的表现出监测期内其下沉特点及趋势;
　　2、用预应力锚索和雷达远程监控系统相结合的方法，从边坡内部应力变化和表面位移变化两方面，对北帮边坡进行监测和预警，能够及时掌握边坡稳定状态，并且对比三种监测结果结合现场实际情况进一步分析边坡所处状态，摸清影响边坡稳定性的主要因素，分析滑坡机理;
　　3、采用灰色系统理论建模软件，用DGM(1，1)建模和灰色线性回归组合模型方法对抚顺市西露天矿发电厂观测线水池-3监测点和东800-3号监测点的沉降情况进行了建模，并对抚顺市西露天矿发电厂观测线水池-3监测点和东800-3号监测点进行了中短期预测;
　　4、通过对导致边坡破坏事故原因的调查和分析，找出影响北帮边坡安全的11个影响因子，建立事故树模型，分析边坡破坏发生的概率，从结构重要度和概率重要度两个方面比较各影响因子对边坡破坏的影响大小，从而提出可采取的安全防范措施及整改对策。
　　在本文中，采用了预应力锚索监测、雷达监测等先进监测手段，结合灰色系统理论建模的方法，辅以FTA进行定量安全评价，具有一定的应用前景，为安全生产及正确决策提供有效的技术手段。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 引言

1．2 研究背景与意义

1．2．1 研究背景

1．2．2 研究意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 国外安全监测研究现状

1．3．2 国内安全监测研究现状

1．3．3 矿山安全现状

1．4 主要研究内容

第2章 抚顺西露天矿监测工作

2．1 抚顺西露天矿地质灾害概述

2．2 抚顺西露天矿区域自然地理与地质环境

2．2．1 抚顺区域自然地理

2．2．2 地质环境背景

2．2．3 监测背景

2．3 GPS监测

2．3．1 监测系统统总体结构

2．3．2 监测点设计

2．3．3 变形监测网设计

2．4 预应力锚索智能远程监控系统

2．4．1 系统概况

2．5 雷达监测预警系统

2．5．1 IBIS-M主要功能

2．5．2 IBIS-M主要特点及优势

2．5．3 IBIS-M系统配置

2．5．4 IBIS-M实施情况

第3章 监测数据分析

3．1 GPS监测数据分析

3．1．1 监测点的数据分析

3．1．2 沉降历时分析

3．2 预应力锚索监测分析

3．2．1 预应力锚索监测结果分析

3．3 雷达监测结果分析

3．3．1 整体雷达位移图分析

3．3．2 整体雷达位移速度图分析

3．4 三种监测方法监测结果对比分析

3．5 本章小结

第4章 灰色理论模型构建及预测

4．1 概述

4．1．1 模型选择

4．2 灰色系统理论建模原理

4．2．1 灰色系统理论基本概念

4．2．2 GM模型建模机理

4．2．3 数据预处理

4．3 GM(1，1)模型和DGM(1，1)模型

4．3．1 DGM(1，1)模型定义

4．3．2 DGM(1，1)模型适用范围

4．3．3 离散灰色模型(DGM模型)与GM(1，1)模型的关系

4．4 地面沉降DGM(1，1)预测模型的建立

4．4．1 灰色系统建模软件

4．4．2 建模步骤

4．4．3 发电厂监测点实例分析

4．4．4 发电厂下沉等值线绘制

4．5 灰色线性回归组合模型

4．5．1 灰色线性回归组合模型建模

4．5．2 东800-3号监测点实例分析

4．6 研究区地质灾害及地面沉降成因分析

4．6．1 研究区地质灾害

4．6．2 研究区地质灾害成因分析

4．7 本章小结

第5章 西露天矿北帮边坡安全评价

5．1 露天矿边坡破坏FTA分析

5．1．1 安全评价方法的选择

5．1．2 事故树的符号及意义

5．2 事故树定性分析

5．2．1 最小割集合和最小径集合计算

5．2．2 顶事件发生概率计算

5．2．3 结构重要度

5．2．4 概率重要度

5．3 结果分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

6．1 结论

6．2 展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文及科学研究经历