我国为一矿业大国,非煤矿山数量众多,与之配套的尾矿库设施数量巨大,截止到2018年,全国尾矿库的数量达7400余座。尾矿库既是矿山企业重要的生产设施,也是矿山企业最大的危险源。随着矿山开采规模的不断扩大,尾矿库的安全问题也愈发突出,特别是尾矿库事故具有空间体量大、风险点多,关联性强等特点,一旦发生事故,极易对周边的居民点、厂区以及交通设施造成严重破坏。尾矿库风险管控受限于经济、矿山地理位置、危险源规模、尾矿库结构等,使得传统的人工地面调查方式容易形成监察盲区,极大地影响了地面调查的效率和精度,难以及时地发现尾矿库重大危险源区域性安全风险。因此,充分利用先进的调查、观测技术手段,研究多源异构数据集成,探索实现尾矿库地灾重大危险源全面、快速、高效、精确地监测以及可靠的安全评估,对提高非煤矿山生产的安全监管能力,降低安全事故发生的概率具有重要的理论和现实意义。论文在详细分析多种前沿观测技术的基础上,采用高分遥感卫星、无人机低空航摄、三维激光扫描、合成孔径雷达以及北斗在线监测等先进的地理信息获取技术,研发了一套适用于以尾矿库为代表的非煤矿山重大危险源安全监测和综合风险评估的空天地一体化数据集成技术。并以攀西地区万年沟尾矿库为例,结合不同观测技术的数据特性,获取了尾矿库安全生产关键指标参数和三维空间数据模型。通过多期次数据的对比分析,实现了尾矿库和周边地区重大危险源全方位动态监测,以精确的三维空间数据为基础,运用物理实验和数值模拟对尾矿库安全稳定性进行了分析。建立了尾矿库风险性评价指标体系和模型,根据监测和排查结果,对万年沟尾矿库开展了现状风险性评估。最后对极端假设条件下的尾矿库溃决型泥石流灾害进行数值模拟并探讨尾矿库地灾危险源全域监管模式的建设。论文取得了以下主要成果和结论:(1)在详细分析各类型数据特性的基础上,采用高分遥感卫星、无人机低空航摄、三维激光扫描、合成孔径雷达以及北斗在线监测等先进的地理信息获取技术,对各数据类型、尺度、格式等信息进行匹配、融合处理,以非煤矿山重大危险源的客观现状为基础,运用多种数据源协调集成优化的思想,研究构建了一套适用于非煤矿山重大危险源安全监测和综合风险评估的“空-天-地”一体化数据集成的关键技术。(2)以万年沟尾矿库为例,在深入了解尾矿库工程地质条件的基础上,采用高分辨率卫星遥感影像、无人机低空航摄以及三维激光扫描技术,对直接反映尾矿库坝体安全稳定性的关键参数(坝体表面位移、库区面积、干滩长度、干滩反坡比等)进行了全方位动态监测,并建立了尾矿库数字化健康档案,结合尾矿库设施设计规范相关参数的对比结果,表明万年沟尾矿库现状处于健康运行状态。(3)尾矿库上游汇水区界线、最终堆排范围界线以及事故可能径流区域界线等影响尾矿库安全的环境要素共同确定了尾矿库周边安全环境动态监测的范围。结合该范围内多期次高分辨率光学遥感卫星影像,提出了适用于矿山及其周边区域监测的面向对象的自动变化检测方法(ELM-OB),并对尾矿库周边环境进行了大范围排查和动态监测分析。结果表明高分辨率遥感影像变化检测算法对尾矿库周边环境安全生产动态监测具有良好的适用性,提高了尾矿库周边区域的隐患排查和风险防控能力。(4)基于无人机航空影像对万年沟尾矿库及其周边地区进行了地质灾害解译,共解译出包括滑坡、崩塌、泥石流在内的地质灾害点共65处,通过多时相遥感数据对尾矿库库区威胁最大的滑坡灾害进行了动态监测,甄别出其中一处滑坡正处于缓慢蠕滑变形的阶段,判断发生剧烈滑动的可能性较大,采用北斗定位监测技术对滑坡点开展了实时监测。(5)综合考虑影响非煤矿山重大危险源安全稳定的因素,从防范重特大事故的角度出发,结合万年沟尾矿库的实际情况,建立以强制性稳态指标(K)、基础保障性指标(P)以及高风险动态指标(D)为核心的重大危险源综合危险性评价指标体系和评估模型,得到万年沟尾矿库风险性低的评估结果。对溃决型泥石流灾害的主要风险承载区,即尾矿库下游支沟与安宁河相接地带进行易损性分析,并结合尾矿库风险性评价结果,最终得到万年沟尾矿库综合风险分布图。(6)通过物理实验和数值模拟方式分别对尾矿库坝体的稳定性进行了评价分析。运用物理模拟实验揭示了坡度、坝高和坝体材料与坝体稳定性之间的关系;以多源数据融合生成的尾矿库三维模型为基础,运用FLAC-3D分析不同堆排高度下,尾矿库坝体应力场分布和位移情况,深入分析了坝体堆排高度与坝体变形之间的关系以及在不同堆排高度下坝体的稳定性。通过FLO-2D对尾矿库溃决型泥石流进行数值模拟分析,得到了万年沟尾矿库溃决型泥石流发生后准确的影响范围以及该范围内各处的泥石流流速和堆积厚度。(7)基于多源数据耦合的万年沟尾矿库地灾危险源动态监测和风险评估关键技术成果,构建了非煤矿山重大危险源全域监管体系。在实现区域重大危险源动态监管的同时实现日常管理业务的信息化、网络化和流程化。