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                  2017年國家科技獎勵擬推薦項目公示

                  日期:2016-12-29 來源:中國安科院 點擊率:

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                   附件

                  尾礦庫成災機制及災害防控技術與應用公示

                    一、基本情況

                    項目名稱:尾礦庫成災機制及災害防控技術與應用

                    主要完成人:張興凱、王雲海、謝旭陽、李全明、付士根、馬海濤、梅國棟、孫恩吉、廖國禮、胡家國、趙軍、王慶、李鋼、聶劍紅、李坤。

                    主要完成單位:中國安全生産科學研究院、北京中安科創科技發展有限公司、中安國泰(北京)科技發展中心。

                    申報獎勵等級:2017年度國家科技進步一等獎。

                    二、推薦單位意見

                    該項目研究成果創新性強,爲攻克尾礦庫成災機制及災害防控這一世界難題提供了基礎理論、技術、産品和工程示範,研究成果已在全國三百多座尾礦庫成功應用,對防範和遏制尾礦庫潰壩事故作出了巨大貢獻,取得顯著的經濟與社會效益。

                    推薦該項目申報2017年度國家科學技術進步獎一等獎。

                    三、項目簡介

                    本項目是“十一五”國家科技支撐計劃、國家自然科學基金等項目重大成果,針對尾礦庫安全運行和遏制重特大事故發生的迫切需求,系統地揭示了尾礦強度及構築物破壞的孕育機理,搭建了尾礦庫原型試驗模型,研發了監測預警及隱蔽工程隱患探測的成套技術與裝備,建成了國家尾礦庫基礎數據庫,建立了尾礦庫風險評價及成災規律的理論體系,形成了針對尾礦庫的安全理論、技術和監測監控産品,創新成果如下:

                    (1)揭示了尾礦和尾礦壩特性演化規律及災害孕育機理。揭示了不同狀態條件下的尾礦特性演化規律,建立了反映尾礦流變和濕化特性的統一本構模型和有限元計算方法;提出了反映尾礦壩橫縱向裂縫發生和災害孕育的損傷斷裂模型,發現了尾礦壩貫穿裂縫的兩個關鍵控制因素;確立了管湧、浸潤線異常、壩坡失穩、地震液化等尾礦庫災害的孕育機理和判別准則;研發了基于有限元的尾礦壩穩定性定量分析和尾礦庫調洪演算系統。

                    (2)形成了尾礦庫災害原型物理模型試驗和數值仿真技術及方法。建成了不同型式尾礦庫災害原型物理試驗場和多參數信息獲取系統;構建了強地震作用下尾礦庫潰壩演化試驗模型,提出了密實度、滲透系數、不均勻系數等對滲透破壞影響的數學模型;建立了尾礦庫潰壩淹損範圍的數值仿真方法和快速判別准則;確立了尾礦庫可接受風險等級確定方法和風險預控標准。

                    (3)研發了尾礦庫隱蔽工程無損探測成套技術及裝備。研究並提出了基于高密度電法、核磁共振探水儀的尾礦壩綜合探測方法,實現了浸潤線埋深、尾礦壩內部大規模透鏡體、排洪隧洞結構破壞等隱患的無損探測;形成了尾礦庫上覆排土場工程基礎穩定探測和風險防控綜合技術;率先研制了用于尾礦壩壩坡位移場測量的合成孔徑雷達裝備,實現了壩體表面位移的快速測量和災害預警。

                    (4)首次建成了尾礦庫安全監測預警系統和國家級尾礦庫基礎數據庫。首次建立了涵蓋全國8000余座尾礦庫的國家、省、市(區)三級普查和基礎數據庫系統;首次提出尾礦庫安全監測指標和系統框架,建成了尾礦庫多信息融合的安全監測預警系統,並形成了國家尾礦庫監測技術標准;提出了浸潤線、壩體位移、幹灘長度、庫水位等關鍵指標的三級定量預警方法。

                    (5)建立了尾礦庫風險評價模型和數字化尾礦庫系統。建立了尾礦庫潰壩風險指標體系和定量評價模型;構建了我國尾礦庫安全生産標准化技術標准體系;創新性地提出了“尾礦堆”、“尾礦池”定義及與“尾礦庫”的區別標准,提出了運行期風險評價模型和評價方法;首次研發出可實現排洪動態調度和超設計洪水超前預報的運行期數字化尾礦庫系統。

                    該項目已獲國家發明專利5項,發布安全生産行業標准7項,取得軟件著作權8項,出版專著5部,發表學術論文65篇(其中SCI收錄10篇,EI收錄13篇),獲得省部級科技進步一等獎4項。

                    四、客觀評價

                    (1)2008年12月,北京金華大地光電儀器校准中心對北京市首雲和尚峪尾礦庫在線監測預警系統GPS變形觀測進行了技術鑒定:“GPS數據處理方法正確,成果可靠,點位平面精度在0.966mm-2.938mm之間,高程精度在1.515mm-3.677mm之間”。

                    (2)2010年5月18日,北京市安全生産監督管理局在北京召開了“北京市尾礦庫安全現狀調查評估項目專家評審會”,專家組給出了高度評價,爲北京市的尾礦庫安全監管提出了切實可行的安全對策措施。

                    (3)国家安全监管总局在《非煤矿山安全生产“十二五”规划》中将尾矿库安全监测预警系统列入为先进适用技术与装备推广项目,国家安全监管总局《关于加强安全生产科技創新工作的决定》(安监总科技[2012]119号),将尾矿库安全监测预警系统作为推广应用项目之一。

                    (4)行业标准——《尾矿库安全监测技术规范》(AQ 2030-2010)和《金属非金属矿山安全标准化规范尾矿库实施指南》(AQ2007.4-2006)用于指导尾矿库在线监测系统和安全标准化建设,对尾矿库生产运营中的风险预控起到了事先预防的作用。

                    五、推廣應用情況

                    研究成果直接服務于全國尾礦庫專項治理項目320項;監測預警、風險評價、無損探測等成果直接應用于全國178座尾礦庫(壩);首次建成的密雲尾礦庫監測預警系統從2009年建成累計提供了2500人次的政府和企業技術培訓,取得了顯著的應用效果。

                    六、主要知識産權證明目錄

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                    七、主要完成單位及創新推廣貢獻

                    (1)中國安全生産科學研究院

                    作爲本項目的負責單位,提出整體技術思路,負責項目的總體規劃和組織方案實施,研究了尾礦庫潰壩災害的物理機制和數值模擬方法,提出了尾礦庫風險評估指標體系,研發了尾礦庫隱蔽工程無損探測成套技術及裝備,建立了尾礦庫漫頂潰壩演化模型等,負責了項目成果的推廣應用。

                    (2)北京中安科創科技發展有限公司

                    協助項目牽頭單位完成各項研究工作,主要負責尾礦庫安全監測預警系統、等方面研究工作,取得了尾礦庫防汛預警調洪演算系統軟件著作權,並參與項目成果的應用推廣。

                    (3)中安國泰(北京)科技發展中心

                    參與了尾礦壩橫縱向裂縫發生和災害孕育的損傷斷裂模型,發現了尾礦壩貫穿裂縫的兩個關鍵控制因素,編制了粘性土應力變形測試系統,參與項目成果的應用推廣。

                    八、完成人合作關系說明

                    (1)張興凱作爲國家自然科學基金項目“強震作用下尾礦庫潰壩演化規律及失穩模擬方法研究(50974109)”負責人,同孫恩吉、李全明共同完成了該項目的研究,並共同發表論文。

                    (2)王雲海、謝旭陽、李全明等,完成了尾礦庫風險分級及監測、預警關鍵技術研究,建立了尾礦庫潰壩風險指標體系和定量評價模型。李全明、張興凱、王雲海共同發表論文。

                    (3)張興凱、馬海濤共同完成了“礦山光纖傳感器安裝方法及專用卡爪”發明專利;王雲海、馬海濤、付士根、李全明共同完成了“一種尾礦壩浸潤線的監測方法”發明專利。

                   

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