尾矿库是筑坝拦截谷口或围地构成，用以堆存金属或非金属矿山进行矿石选别后排出尾矿或其他工业废渣的场所，是维持矿山企业正常运行的必要设施，同时也是一个具有高势能的人造泥石流危险源，它的安全与稳定对矿山企业的正常生产、区域生态安全至关重要。截至2010年底，全国共发生尾矿库安全事故74起，事故类型以尾矿库溃坝、库水漫顶、排洪设施破损、排洪系统堵塞、机械伤害为主，事故共造成死亡失踪362人。其中以2008年9月8日，山西省临汾市襄汾县新塔矿业有限公司（铁矿）尾矿库发生的溃坝事故最为严重，影响也最为恶劣，该事故共造成277人死亡，4人失踪，33人受伤，直接经济损失9619万元。　　 根据资料显示，截至到2010年底，全国共有尾矿库11946座，其中，在用库6640座，在建库1507座，停用库1710座，已闭库2089座;四、五等小型库占尾矿库总量的94.1％。没有正规设计、没有按设计或规范施工、未批先建、未经许可擅自生产的现象在一定范围内依然存在，尾矿库“小、散、乱、差”的状况尚未得到根本改变。　　 尾矿库一旦失事发生溃坝事故，将对下游地区人民生命、财产安全造成极大危害，对环境造成严重污染，影响区域和谐稳定，后果往往触目惊心。因此开展尾矿库事故机理研究，建立适应现代安全管理的自动化监测系统，在此基础上对尾矿库稳定性进行计算分析，并对其安全状况作出预警，能有效监测尾矿库运行状态，并对其可能存在的风险程度进行预警预报，对于尾矿库安全运行具有重要意义。同时，研究尾矿库事故最严重的溃坝事故机理，建立尾矿库溃坝砂流模型，对于研究尾矿库溃坝后果具有理论及工程应用价值。　　 纵观国内外尾矿坝研究状况，学者已经做了大量工作，并取得了丰硕成果，但依旧存在着许多问题与不足:　　 (1)与土石坝、水坝等方面的监测相比，国内在尾矿坝监测方面的技术尚不成熟，与国外有一定的差距。主要表现为对尾矿库安全监测的重要性认识不够，监测项目不完善、监测制度不够合理、监测资料缺乏系统分析、监测手段落后与安全监测的自动化水平低等。　　 (2)在尾矿库稳定性分析方面，对尾矿性质的认识有待进一步加强，尾矿特殊堆积过程下的尾矿特性的变化研究不够;在稳定性分析过程中，尾矿库力学参数的选取不确切;尾矿库边界条件复杂，急需一种能够较为精确预测尾矿坝浸润线位置和稳定性计算的方法。　　 (3)目前在尾矿库溃坝后果模拟方面的研究并不全面，同时由于研究尾矿库溃坝砂流流动的性质是基于泥石流与水库溃坝的基础上，两者之间虽相似但亦有区别，内在联系需要进一步的研究;表征矿砂流动的数学方程是一组非线性的双曲型偏微分方程组，其精确的解析解难以求得，通常只能求得近似的数值解，而该数值解一般需要解决解得间断、不唯一和数值震荡等问题。　　 基于此，论文着力从尾矿库安全监测、稳定性分析及预警、溃坝后果分析等三个方面入手，对尾矿库安全的关键技术，依托湖北省黄麦岭尾矿库安全监测系统研究项目，针对尾矿库安全监测系统、渗流场与稳定性分析及预警、溃坝后果分析等开展系统研究，主要研究工作内容如下:　　 (1)研究了我国尾矿库安全生产的现状及目前存在的问题，阐述了进行尾矿库安全研究的必要性和紧迫性;分析了国内外尾矿库安全监测、稳定性分析和溃坝后果的研究现状及发展，分别指出我国尾矿库研究领域所面临的问题;在黄麦岭尾矿库安全监控关键技术研究的背景下，提出了本文的主要研究内容及其技术路线。　　 (2)在尾矿库事故机理研究的基础上，结合国家相关法律法规和标准规范，建立了尾矿库安全监测指标体系;并通过监测项目指标内在关系分析，建立了基于解释结构模型优化的尾矿库安全监测指标体系;提出了以标准规范为原则，以基于尾矿库自身风险分析和监测系统风险分析为补充的尾矿库安全监测布点设计理念。结合黄麦岭尾矿库工程实际，建立了尾矿库安全监测系统，为尾矿库稳定性分析及安全预警提供依据。　　 (3)以安全监测系统为基础，对黄麦岭尾矿库进行调洪演算，得出了最高洪水位、最大泄流量（设计流量）、调洪库容以及洪水过程线;在渗流理论研究的基础上，通过SEEP/W软件模拟了黄麦岭尾矿库不同工况下的渗流状况，通过对比研究，得到饱和-非饱和模型比饱和渗流模型更加符合尾矿库的渗流规律;研究了初期坝透水性与干滩长度对尾矿库浸润线的影响;在渗流分析的基础上，结合安全监测系统的数据，对黄麦岭尾矿库不同工况下的稳定性系数进行模型计算，并建立了基于稳定性系数的安全预警模型。　　 (4)对黄麦岭尾矿库进行了溃坝危险有害因素分析及溃坝后果危险性分析，得出影响其垮坝的主要影响因素;从尾矿库堆筑工艺及尾矿特性、溃坝的模式和溃口形成的特点等方面阐述了尾矿库溃坝砂流在下游区的运动机理;采用工程类比法与数学模型法对该库的溃坝后果进行了数值分析，通过编程实现了尾矿库溃坝砂流的演进模拟，得到了尾砂下泄的最远距离及到达下游各点的流量和时间。　　 论文的主要成果和创新之处:　　 (1)在安全监测规范基本要求的基础上，利用监测指标间的相互影响关系，优化尾矿库监测指标体系，提出以规范要求为基础，以风险分析为补充的监测点布置的新思路。　　 (2)结合尾矿库安全监测数据，对黄麦岭尾矿库进行不同工况下的渗流状况和稳定性分析，并以稳定性系数为基础建立了黄麦岭尾矿库安全预警模型。　　 (3)根据溃坝砂流的运动规律，建立了尾矿库溃坝砂流流动的数学模型，开发了基于TVD格式下的正演模拟程序。　　 本文针对黄麦岭尾矿库的工程实际，在理论研究基础上，对尾矿库安全监测、稳定性分析和溃坝砂流的数值模拟进行了系统研究，具有很好的理论意义和迫切的现实意义。