尾矿库安全评价

尾矿库安全评价

随着我国现代化进程的深化，生产生活的安全问题越来越明显。安全问题已成为中国建设与环境保护的主要障碍之一。分析事故的方法大致可分为定性分析、定量分析、定性与定量相结合的综合评估方法。在以往所认识的分析方法中,定性分析方法的优点是全面、深入,缺点是主观性太强,对评估者要求高;定量分析方法直观、明显、客观、对比性强,不足之处是简单化、模糊化会造成误解和曲解;定性与定量相结合方法的优点是通过评估底层元素可能受到的危害来量化总的风险程度,且可动态的评价风险的程度,缺点是评估过程复杂,适用的普遍性较差。针对传统事故分析法的优缺点,本文采用一种将集对分析与事故树分析相结合的新方法来评价尾矿库安全。1收集基本理论并进行分析1.1不确定性关系的新分析途径集对分析是由我国学者赵克勤先生于1989年在内蒙古召开的全国系统理论与区域规划会议上提出来的,是一种新的不确定性关系的分析途径。集对分析(Setpairanalysis,SPA),是指对不确定性系统中的两个有关联的集合构造集对,对集对的某些特性进行同一性、差异性、对立性分析,建立集对的同、异、反联系度的分析方法。1.2联系度和连接数1.2.1有相对性的个数设有联系的集合X和Y,X和Y都有n项表示其特性,因此有X=(x1,x2,x3,…,xn),Y=(y1,y2,y3,…,yn)。表述H(X,Y)关系的联系度的概念为μX~Y=Sn+FnI+PnJ(1)式中:S表示同一性的个数;F表示差异性的个数;P表示对立性的个数;S+F+P=n;I表示不确定系数,在(-1,1)区间视不同情况取值,有时仅起差异标记作用;J表示对立系数,且J=-1,有时仅起对立标记作用;μX～Y表示集对H(X,Y)的联系度。令a=S/n,b=F/n,c=P/n,由式(1)可得μX～Y=a+bI+cJ(2)式中:a表示同一度;b表示差异度;c表示对立度;a+b+c=1。式(2)中,a表示集合X和Y关于某种属性具有相同性质的程度;b表示集合X和Y关于某种属性具有既不相同也不相反的性质程度;c表示集合X和Y关于某种属性具有相反性质的程度。当I和J取合理值时,μX～Y变成一个数值,称这个数值为联系数,记为μ′X～Y。根据联系度的定义有:-1≤μ′X～Y≤1。1.2.2同实践a/c的集对势联系度μX～Y=a+bi+cj中的c≠0时,同一度a与对立度c的比值a/c为集对势。根据集对势,可以得出系统安全状态和发展趋势。集对势等级和次序见表1。2基本联系算法和应用规则2.1等式中的相关性和累积规则12接触法的规则设有μ1=a1+b1i+c1j,μ2=a2+b2i+c2j,两个联系度的加法有如下法则:22接触法的法则根据联系度乘法运算法则,ij=i,i2=i,j2=1,因此两个联系度相乘如下:2.2xn的连接度对某一事故树顶上事件发生概率进行计算时,各基本事件为x1,x2,x3,…,xn,存在下面两种情况:1)用“与门”连接的顶事件的联系度为:2)用“或门”连接的顶事件的联系度为:μX~Y(X1+X2+X3+⋯+Xn)=n⎛⎝⎜⎜∑m=1namn+∑m=1nbmni+∑m=1ncmnj⎞⎠⎟⎟(6)3尾矿库塌坝联系数计算以云南省玉溪某尾矿为例,该尾矿库采用上游法进行筑坝,为了满足后续生产要求,决定采用中线法进行扩容。因国内大部分尾矿库采用上游法筑坝,对中线法筑坝缺乏理论与实践经验,为此对尾矿库进行安全评价,了解尾矿的安全状况,保证尾矿库扩容的顺利进行。针对尾矿库溃坝因素进行分析,建立如图1所示的尾矿库溃坝事故树分析图。对图1建立的事故树分析图各基本事件采用专家打分方式进行评审,得到如表2所示的各基本事件联系数。值得说明的是,对各基本事件概率同以往的有所区别,基本事件概率是从不发生概率、可能发生也可能不发生概率和发生概率三方面来给出的,即基本事件联系数与基本事件概率的区别。1)根据事故树图可得如下:T=A1+A2=B1+B2+X36+B3+B4+B5=C1+C2+X25+C3+C4+C5+C6+X36+X37+X38+X39+X40C7+X41C8X42=D1+D2+X11D3+X25+X26+X27+X28+X29+X30+X31+X32+33+X34+X35+X36+X37+X38+X39+X40(D4+X3+D5+X43)+X41(X44+X45)X42=E1+E2+E3+X8+E4+X11(E5+E6+E7)+X25+X26+X27+X28+X29+X30+X31+X32+33+X34+X35+X36+X37+X38+X39+X40(X6+X22+X23+X3+X46+X47+X48+X49+X50+X43)+X41(X44+X45)X42=X1+X2+X3+X4+X5+X6+X7+X8+X9+X10+X11X12+X11X13+X11X14+X11X15+X11X16+X11X17+X11X18+X11X19+X11X20+X11X21+X11X22+X11X23+X11X24+X25+X26+X27+X28+X29+X30+X31+X32+X33+X34+X35+X36+X37+X38+X39+X40X22+X40X23+X40X46+X40X47+X40X48+X40X49+X40X50+X40X43+X41X42X44+X41X42X45=∑k=110Xk+X11∑k=1224Xk+∑k=2539Xk+X40(∑k=2223Xk+∑k=4650Xk+X43)+X41X42∑k=4445Xk2)运用事故树顶上事件联系度与联系数的计算公式,计算尾矿库溃坝的联系数,如下:μT=∑k=110μ(Xk)+μ(X11)∑k=1224μ(Xk)+∑k=2539μ(Xk)+μ(X40)[∑k=2223μ(Xk)+∑k=4650μ(Xk)+μ(X43)]+μ(X41)μ(X42)∑k=4445μ(Xk)=10(0.902+0.059i+0.039j)+13(0.82+0.14i+0.04j)(0.861+0.094i+0.045j)+15(0.748+0.165i+0.087j)+(0.65+0.1i+0.25j)[2(0.82+0.11i+0.07j)+5(0.796+0.108i+0.096j)+(0.9+0.02i+0.08j)]+2(0.5+0.2i+0.3j)(0.6+0.15i+0.25j)(0.885+0.08i+0.035j)=48(0.71957+0.17057i+0.10986j)在式μT=48(0.71957+0.17057i+0.10986j)中,根据集对分析理论式中前面的系数48表示事故树中最小割集的个数,对μT分析,只需考虑μ″T=0.71957+0.17057i+0.10986j。由于联系数-1≤μ′X～Y≤1,根据“均分”原则,将μ″T分为三个区间[-1,-0.333],[-0.333,0.333],[0.333,1],分别代表“危险”、“一般安全”、“安全”。对式μ″T=0.71957+0.17057i+0.10986j进行分析:1)当i=-1时,μ″T=0.43914;当i=0时,μ″T=0.60971;当i=1时,μ″T=0.78028。因此μ″T的取值范围为[0.43914,0.78028],可知系统处于“安全”等级中。μ″T的下线为0.43914,虽处于“安全”等级当中,但容易向“一般安全”等级转移,同时由μ″T的取值范围可知整体的安全程度并不理想,必须加强安全管理水平,提高系统安全等级。2)根据集对势对μ″T进行分析可知,a最大,系统处于“安全”等级中。根据表1,a>c,a>b>c,属于弱同势,系统同一势比较弱,也即“安全”趋势比较弱。因此,应该查找危险源,规避风险。系统在运行的过程总是处于“危险”、“一般安全”和“安全”三个等级中循环。在定期的安全检查中,对于“安全”等级中较低水平和“一般安全”等级的系统,应该引起足够的重视,防止其向“危险”状态转移。4系统安全性评价1)针对传统求解顶上事件发生概率方法的单一性,引入了同一性、差异性和对立性三方面方面概率进行求解,并运用集对分析的基本原理和方法分析系统存在的安全状态,这种方法更加具有全面和动态性。2)对系统进行安全评价时,在降低顶上事件发生概率方面,除了考虑降低在最小割集(或最小径集)出现频率较高的事件外,本文通过S