尾礦潰壩生命損失風險控制決策模型研究

《尾礦潰壩生命損失風險控制決策模型研究》是依託東北大學，由鄭欣擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：尾礦潰壩生命損失風險控制決策模型研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：鄭欣
• 依託單位：東北大學

中文摘要

我國絕大多數尾礦庫下游為生活區，工礦企業，一旦發生潰壩事故，將會給下遊人民生命財產安全造成巨大損失。但目前在我國針對尾礦潰壩生命損失風險控制的研究很少。本課題擬在前期潰壩致災機理及潰壩風險評價研究的基礎上，對潰壩後生命損失估算及生命風險控制決策進行研究。首先，套用案例分析、專家訪談及問卷調查等多種方法進行綜合分析，找出導致生命損失的影響因素；模擬潰壩砂流下游的演進情況，建立基於集對分析理論的尾礦壩下游區域危險程度分級預測模型；然後採用情景分析方法並結合國內潰壩資料的統計分析，給出尾礦壩下游不同危險程度區域的死亡率建議值，建立適合我國實際情況的潰壩生命損失估算的經驗公式；最後，依據ALARP原則，引入生活質量指數函式，建立以社會功效作為衡量標準的風險控制決策模型。本項目研究可以推動尾礦潰壩生命損失風險控制研究的發展，為決策者提供客觀的決策依據，從而使生命損失風險決策更加科學合理。

結題摘要

我國絕大多數尾礦庫下游為生活區，工礦企業，一旦發生潰壩事故，將會給下遊人民生命財產安全造成巨大損失。本課題首先對國內外尾礦庫事故情況及病害類型進行統計分析，研究尾礦壩潰壩的致災機理,歸納總結出5大類潰壩模式和24種可能的潰決路徑。從突變學角度對導致尾礦壩坡失穩潰壩的主要原因進行分析，找出其導致潰壩的主要影響因素為粘聚力和內摩擦角,把粘聚力和內摩擦角作為隨機變數,採用考慮隨機變數相關性的基於Nataf分布並結合Cholesky分解的蒙特卡羅模擬尾礦壩壩坡失穩潰壩機率。然後,對潰壩後尾礦砂流的演進規律進行研究。潰壩後尾礦砂下泄引起的砂流，由於尾礦砂粒徑小,故可把尾礦砂流看作是液相“一相流”,把下泄砂流的演進過程按氣液兩相流來進行模擬。數學模型以Navier-Stokes方程為基礎，紊流方程為封閉模型，自由表面的追蹤採用 VOF 法，使用fluent軟體對潰壩砂流下游演進進行三維兩相流模擬。最後，通過對國內外潰壩生命損失研究的對比分析，改進重大危險源普查說明中尾礦潰壩生命損失估算方法。建立我國尾礦壩潰壩個人及社會生命可接受風險標準，採用基於LQI的方法對生命價值即保證員工安全的最優安全投入進行估算，計算得到的最優安全投入為390萬人民幣。並將美國和我國現行的工傷死亡賠償標準進行比較研究，建議國家相關部門提高我國現行的工傷死亡賠償標準。同時對保證我國尾礦壩安全的最優安全投入進行評估,計算得到把尾礦壩目前的風險率降到可接受風險標準社會願意支付的費用為33億元，而我國目前每年尾礦庫可提取的安全費用大致僅為4.5億元， 根據ALARP原則，我國應適當提高《企業安全生產費用提取和使用管理辦法》中尾礦庫安全費用的提取比例，增加尾礦庫的安全投入，降低行業風險。本項目研究可以推動尾礦潰壩生命損失風 險控制研究的發展，為決策者提供客觀的決策依據，從而使生命損失風險決策更加科學合理。