基于时序InSAR技术的尾矿库坝体变形监测方法

传统变形监测方法在实时性和空间分辨率上具有局限性,因此,本文基于时序InSAR技术,对露天矿坑尾矿库坝体变形监测方法进行研究。首先,准备并选择覆盖监测区域的SAR卫星数据和辅助数据(例如DEM)。其次,对采集到的数据进行预处理,生成干涉图并进行相位解缠,以恢复连续的相位场。再次,进行大气效应校正,减少大气延迟的影响。最后,通过时间序列分析提取地表变形信息,识别变形模式和趋势,并对变形结果进行分析和可视化,生成变形图。试验结果表明,本文方法的监测准确性更高,可以为工程管理和维护决策提供科学依据。

湖南某锡矿尾矿库周边土壤重金属污染特征及其来源分析

文章采用地质统计分析、污染指数法、地质累积指数法及潜在生态风险指数法对锡矿尾矿库周边表层土壤中Cd、Pb、As、Zn、Cu含量、分布及污染程度进行统计与分析,并采用相关性分析及主成分分析法对重金属来源进行定性描述。结果显示:(1)重金属平均值为Pb 398.70 mg/kg、Cd 5.97 mg/kg、As 1135.68 mg/kg、Cu 77.04 mg/kg、Zn 545.63 mg/kg,所有样品重金属含量均超过背景值;(2)尾矿库周边土壤为重污染,周边区域污染程度为西北>北侧>东侧>南侧>西侧,5种重金属均具有累积性,Igeo均值显示Cd>As>Pb>Zn>Cu;(3)地块综合潜在风险为极强风险,单项生态风险指数为Cd>As>Pb>Cu>Zn;(4)As、Pb、Cu、Zn存在极显著相关性,Cd与Zn极显著相关,与As、Pb显著相关。研究区土壤污染原因主要为干滩扬尘、地表漫流、废水泄露及渗漏,以及周边历史上尾砂及尾砂填埋影响等。

排渗失效下尾矿库溃坝三维模型试验研究

针对尾矿库渗透破坏模式,为克服二维试验槽边壁效应对模型渗流走向及溃决位置的影响,本文以某尾矿库为原型,基于自主设计的三维尾矿库溃坝模型试验平台,进行了排渗设施失效诱发的尾矿库溃坝模型试验研究,揭示了该尾矿库的溃决模式及溃决机理。结果表明:(1)排渗失效导致的溃坝呈现局部流土破坏-坝体累计变形-深层滑动面发展贯通-整体突发失稳的渐进伴突发型溃决演化模式;(2)坝体孔隙水压力骤变是坝体发生滑动破坏的关键响应指标,预示着坝体将在短时间内由滑动体前后缘局部散浸软化、流土、塌陷转变为大范围溃决,可作为坝体溃决事故的前兆信息;(3)排渗失效导致的尾矿库溃坝过程具有渐进性和突发性的特点,发生散浸与流土破坏的过程时间较长,发生深层滑动和溃决的时间短暂,该特征可为尾矿库渗透破坏隐患治理及坝体溃决应急响应提供参考。研究结果对尾矿库溃坝的灾害预防具有重要的现实意义。

基于深度学习的水域实例分割尾矿库干滩长度测量

提出了基于YOLOv8的水域实例分割方法,实现了在实时视频流下快速、高效、准确的尾矿库干滩长度测量。首先,完成一份高质量水域实例分割的COCO数据集;其次,分析主流深度学习实例分割算法,选用YOLOv8模型训练出高效识别水线并输出图像坐标;最后,标定相机内外参数,应用相机成像原理,在尾矿库尾部安装监控摄像头,预测出干滩长度。实验证明:此模型不仅能够准确预测出干滩长度,并且对不同尾矿库水域边界分割有较好的稳定性;对实时视频流模式下的野外非接触式测量具有较好的效果,误差控制在2%以内。

典型汞尾矿汞的释放特征——以万山岩屋坪尾矿库为例

为研究汞尾矿中汞的释放特征,以我国典型汞矿区——万山岩屋坪尾矿库为研究对象,采用静态浸泡和动态淋溶方法,结合试验前后尾矿的矿物组成、汞赋存形态占比及释放动力学,共同探究汞在尾矿中的释放特征。研究结果显示:在静态浸泡中,pH值为4.5,固液比(g∶mL)为1∶10条件下汞释放质量浓度最大,静态浸泡后尾矿物相组成减少,碳酸盐结合态汞和离子交换态汞占比降低。在动态淋溶中,降雨pH值为4.5,降雨强度为2.616 mL/min条件下释放的汞质量浓度最大,动态淋溶后各物相组成减少,残渣态汞、碳酸盐结合态汞和离子交换态汞占比降低。释放动力学拟合结果表明,汞的释放过程符合二级动力学模型。研究为汞矿区尾矿中汞的释放及矿区的潜在污染防治等环境问题提供了理论支撑及科学依据。

国内外尾矿库建设标准的差异探讨

本文从尾矿库寿命定义、尾矿库等别定义、尾矿库防排洪、抗震计算等方面对比国内外尾矿库标准差异,其中国外标准以澳大利亚标准为例。在尾矿库寿命方面,国内标准要求尾矿库到达服务年限后,及时进行闭库复垦;而澳大利亚标准更倾向于尾矿库长期存在,保持长期安全稳定状态。至于尾矿库等别的确定,国内标准考虑库容、坝高及尾矿库失事后的影响等因素;而澳大利亚标准则考虑尾矿库失事后产生的各种影响的程度,采用风险评估工具综合确定。在防排洪方面,国内标准要求设计洪水及时排出库外;而澳大利亚标准要求尽量通过水平衡管理减少洪水外排量,通过回水、蒸发等措施逐步消耗洪水。中澳两国尾矿库抗震计算的要求基本一致,重要水工建筑物的抗震都要采用设计、校核两级设防。

喀斯特地区尾矿库周边植物重金属富集特征及空间分布

目的:了解典型喀斯特地区尾矿库周边植物的重金属富集特性和空间分布特征,筛选优势植物品种。方法:计算富集系数来判断不同植物对不同重金属的富集能力;采用地理信息分析软件(GIS)通过普通克里金插值和半变异函数分析,建立植物重金属空间分布模型;计算皮尔逊相关系数,以分析植物体内各重金属之间及与土壤pH值的相关性。结果:该尾矿库周边28种植物中,茄科植物红丝线、菊科的野茼蒿和荨麻科的八角麻对Cd有较强富集能力,植物中Cd污染严重;乌毛蕨科的苏铁蕨、海金沙科的小叶海金沙和大戟科的禾串树对Pb有较强富集能力;各植物对Cu和Zn均无富集作用。重金属空间分布模型显示,Cd主要分布在尾矿库南面、西南面、东南面和西北面;Pb主要分布在东南部、坝下小溪及正南面;Cu主要分布在正南、西南和坝下小溪方向;Zn主要分布在西面、西南、西北和正北面。在半变异函数模型参数中,Cd和Zn以随机性因素误差为主,各点的空间相关性弱,Pb、Cu以结构性因素误差为主,空间相关性较强;植物体内重金属含量空间变异性和空间相关性排序为Zn<Cd<Cu<Pb。Cd与Cu存在中等程度正相关关系,Cd与Pb、Zn呈正弱相关关系;植物体内各重金属含量与土壤pH值相关性不强。结论:筛选出的部分优势植物可作为矿区土壤重金属富集转移和生物修复的备选品种,初步了解了该区域重金属在土壤和植物之间的迁移规律,为开展矿区重金属污染治理提供了依据。

高寒高海拔地区尾矿库坝体渗流变形及稳定性研究

为研究渗流作用下尾矿坝变形规律,本文以西藏地区某高寒高海拔地区尾矿库坝体为研究对象,通过分析降水和无降水两种工况下坝体变化情况,研究渗流作用对坝体稳定性的影响。研究结果表明:降水对坝体渗流作用具有显著影响,这种增强的渗流作用直接影响了坝体的稳定性。通过研究渗流作用下的坝体变形规律,可以为尾矿库的设计和改进提供重要参考,进一步提高其抗渗性能和抗震性能,确保其长期安全运行。因此,这项研究成果不仅对于解决西藏地区高寒高海拔环境下尾矿库安全稳定性问题具有重要意义,也为类似环境下水工建筑的安全管理提供了有益启示。

某尾矿库排洪系统水工模型试验

为确保某尾矿水库的排洪系统可以安全、可靠地运行,构建了尾矿库排洪系统水工模型,模拟3个排水竖井在不同运行方式下的泄流,研究排洪系统典型建筑物排水井及排水隧洞模型段的过流能力,探讨各特征工况下排水井及排水隧洞内水流流态。结果表明,所选取的3个排水竖井,在设计标准的洪水泄洪时,下游泄洪隧洞内的水流均呈现无压流的流态;随着排水井工作水头的增加,泄流量超过设计标准,下游泄洪隧洞内水流呈现明满流交替的流态;当工作水头继续增加时,下游泄洪隧洞内水流呈有压状态。研究结论可为尾矿库或类似工程设计提供参考,并可为水库排洪系统的进一步优化设计及安全运行提供科学依据。

基于MIKE21的尾矿库溃坝数值模拟研究

尾矿库的安全不仅影响生产效益,还影响人民的生命和财产安全。以河南省某尾矿库为例,利用MIKE21水动力模块,建立尾矿库溃坝数值分析模型,模拟下泄砂流演进过程;对比分析了4种工况下下泄砂流的淹没范围、淹没深度及特征时间点,分析增设拦沙坝后下泄尾砂的淹没特征。研究结果表明:增设拦沙坝后可有效阻拦一部分下泄尾砂,有效减小瞬时溃坝对下游的影响。研究结果对尾矿库增设防护措施,编制应急预案与可行性研究报告,设计安全设施等具有重要意义。

基于三维渗流场下的某尾矿库安全性分析

尾矿库一般是通过筑坝拦截谷口或围地形成,作为堆存废石、废矿及其他工业废弃物的主要场地。通过一系列调查研究发现,坝体渗流的浸润面位置高低对尾矿库的安全稳定性有着很大影响。以河南省某尾矿库工程为例,建立了能够反映坝体结构和岩体特性的三维有限元模型,分析了标高1 280 m尾矿库坝体的渗流特性。结果表明,在堆积坝体内铺设排渗席垫,可大量排出坝体内渗流水,有效地控制浸润面高度,使其埋深满足规范要求,不同水位下渗透坡降均小于允许数值,不发生渗透破坏。

尾矿库环境事故因素分析及建议

基于我国尾矿库环境风险特征,分析近年来尾矿库环境事故原因,并针对环境事故发生后的应急处理及环境次生灾害应急处理展开讨论。针对我国尾矿资源存量大、类型多,资源综合利用率较低以及矿山企业生产管理水平不高的实际问题,提出建议:一是要实现尾矿资源的综合利用,达到减量减排的目的;二是要对尾矿库采取系统性的污染治理,特别是针对因不可抗拒因素而引起的环境污染问题;三是要加强安全管理,减少溃坝等安全风险,从源头降低安全事故次生环境污染风险。

基于水动力模型的尾矿库溃坝数值模拟分析

尾矿库是高势能人造泥石流危险源,如果溃坝将对下游造成大规模次生灾害。为减少尾矿库溃坝的风险,可在实际工程中应用数值模拟方法。利用MIKE 21软件的水动力模型模拟尾矿库溃坝过程,设置全库溃坝、初级坝以上瞬时溃坝、1/3堆积坝瞬时溃坝、最危险滑动面以上瞬时溃坝及洪水漫顶溃坝等5种工况,计算各工况下泄尾沙的淹没范围及特征时间点,研究其规律。结果表明,溃坝泥石流在坝址处流量大、流速快、淹没深度大;溃坝瞬时泄沙量越大,破坏性越强。数值模拟分析结果可以为尾矿库增建防护措施或编制应急预案提供参考依据。

川西南某金矿尾矿库稳定性评价研究

通过现场勘查及室内试验,并基于二维有限元分析软件GeoStudio室内数值模拟,对川西南某金矿尾矿库进行渗流、应力应变和稳定性研究分析。结果表明:(1)尾矿库堆积坝孔隙水压力从上到下逐渐增大,正常工况最大为864.98kPa,最小为-173.27kPa,洪水工况最大为874.49kPa,最小为-182.27kPa。(2)正常运行时,堆积尾矿向水平方向最大沉积位移25cm,竖直最大沉积位移28cm;洪水运行时,堆积尾矿向水平方向最大沉积位移34cm,竖直最大沉积位移35cm。(3)尾矿坝在正常工况、洪水工况下和特殊工况三种工况条件下运行时,稳定性计算结果均满足规范要求。

高速铁路隧道下穿尾矿库开挖安全稳定研究

尾矿库是防止环境污染的重要环保设施,一旦发生渗滤液渗漏、溃坝等,后果极为严重。当隧道从下方穿越尾矿库时,对尾矿库安全稳定存在一定影响。依托粗铅、电锌及渣综合利用工程的配套尾矿库旁大羊山隧道穿越项目,开展隧道开挖方式及尾矿库堆载对于尾矿库安全稳定的研究。经地质预报和监控量测分析,在离尾矿库较远处隧道采用控制爆破开挖,近接范围内采用机械开挖。利用数值模拟软件FLAC 3D,分别建立隧道机械开挖数值模型与尾矿库三维数值模型以分析隧道机械开挖及尾矿库堆渣对地表沉降影响。结果表明,隧道开挖造成的地表沉降对尾矿库最大影响约2.08 mm,尾矿库堆渣本身造成的地表沉降约10 mm,隧道开挖造成的地表沉降值小于尾矿库堆渣造成的地表沉降值。因此,隧道开挖不会对尾矿库安全造成影响。

铜陵某富铜尾矿库下游重金属污染特征与生态风险

金属矿山尾矿库是潜在的环境污染源,若处置不当,将污染周边环境并威胁人类健康。本研究以铜陵某富铜型尾矿库及其周边水土中5种重金属(Cu、Zn、Pb、Cd和Cr)为研究对象,采用BCR逐级提取、浸出试验及两种风险评估模型,揭示了5种重金属的污染特征及生态风险。结果表明,尾矿库中Cu、Zn和Cd的含量分别是铜陵土壤背景值的13.18、7.03、13.48倍;尾矿库下游土壤中Cu、Cd和Pb的平均含量超过铜陵土壤背景值;河流底泥中Zn、Cu、Cd和Pb的平均含量均高于长江下游沉积物背景值。BCR结果表明,尾矿库及下游水土中Cr以残渣态(F4)为主,Cd的可交换态(F1)占比最高。浸出实验结果表明,尾矿中5种重金属在强酸和强碱下浸出率较高。单因子指数(Pi)结果表明尾矿中Cu(13.18)、Zn(7.03)和Cd(13.4)处于重污染水平;库下游土壤和底泥中Cd、Cu和Pb为重度污染,距尾矿库最远处的河水中Cu、Zn和Cd为轻污染。风险评估编码(RAC)结果表明研究区域中Cd的潜在生态风险最高。

融合多源地理数据与高分辨率遥感影像的尾矿库识别与监测——以云南省个旧市为例

尾矿库是具有高势能的重大危险源,对尾矿库空间范围开展快速识别与监测,及时掌握尾矿库数量及分布情况,对我国尾矿库的环境监管与治理具有重要意义。现有单纯基于遥感影像识别提取的思路,因缺乏尾矿库潜在目标针对性,易将裸露地表等混淆为尾矿库,给实际的尾矿库监测应用带来较大误差。为此,提出一种融合企业名录与空间分布点位、数字高程模型(digital elevation model,DEM)、道路网等多源地理数据与高分遥感影像的尾矿库提取方法。以云南省个旧市为研究区的应用验证结果表明:融合多源地理数据可有效排除不存在尾矿库的干扰区域,尾矿库提取结果的精确率和召回率分别为83.9%和72.4%。该技术方案在全国尺度的尾矿库高频次、自动化遥感监测中具有广阔的应用前景。

大西沟某尾矿库尾矿有价组分综合回收试验研究

对陕西大西沟某铁品位15.70%的选铁尾矿开展了有价组分综合回收试验研究,采用浮选铜硫、强磁选提铁、焙烧选铁、摇床重选-浮选提取重晶石和云母工艺,获得了TFe品位60.17%(S含量0.11%)、TFe回收率66.74%的铁精矿,S品位47.86%、回收率66.58%的硫精矿,Cu品位19.79%、回收率31.24%的铜精矿,BaSO_(4)品位86.96%、回收率9.15%的重晶石粗精矿和K_(2)O品位6.66%、回收率6.63%的云母精矿,实现了尾矿分质综合利用。

基于Flow-3D尾矿库漫顶溃坝过程数值模拟

尾矿库是一个具有高势能的危险源,一旦发生溃坝,将对下游居民的生命财产造成严重威胁。为了提高尾矿库溃坝灾害预测与应急保障能力,以某尾矿库为工程背景,开展尾矿库溃坝的室内模型实验,并结合Flow-3D数值仿真技术对尾矿库漫顶溃坝后尾砂流的演进过程进行深入研究。将室内模型实验和数值模拟结果相互对比,溃坝过程基本吻合,验证了较小缩比尺模型实验的准确性以及数值模拟的可靠性。数值模拟研究结果表明:溃水的淹没高度和断面流量随溃坝时间的变化整体表现为前期快速增长及后期的较缓下降,且随着演进距离的增加,淹没高度和断面流量峰值都明显降低;下游地形影响溃坝尾砂流的流速和演进方向,溃坝尾砂流在下游弯道处出现“爬高”现象,弯道两岸淹没高度不同,弯道凹岸淹没高度高于另一侧;沟谷与河道的连接处,溃水向河道上下游两边扩散,在河道入口处形成“冲积扇”堵塞河道。

冀北山区某有色多金属尾矿库周边农用地重金属污染特征与生态健康风险评价

为了解冀北山区有色金属尾矿库对周边农用地的重金属污染特征和生态健康风险,通过资料搜集和调研,最终确定一处具有代表性的金铅锌尾矿库及周边农用地作为研究区。针对研究区农用地进行了样品采集与测试分析工作,并总结了农用地重金属污染特征,同时通过重金属累积分析、潜在生态风险和人体健康风险3种评价方法,开展了农用地土壤重金属污染评价工作。主要研究结果如下:农用地表层土壤不同程度地受到Zn、Cu、Cd、Pb和As的污染较为严重,其中Cd、Pb、Zn和Cu表现为重度累积;农用地土壤重金属潜在生态危害处于极强的水平,应引起高度重视,重点关注重金属Cd、Pb和Hg;人体健康暴露风险方面,农用地土壤重金属非致癌与致癌暴露途径均应重点关注手口摄入,单元素非致癌与致癌日平均暴露量方面,均应重点关注Zn、Pb、Cu和Cr;人体健康儿童手口途径非致癌风险不可接受,单元素Pb和As手口途径非致癌风险指数分别为11.23和1.75,故应特别关注Pb和As手口途径对儿童的非致癌风险,成人手口途径非致癌风险也不可接受,重点关注单元素Pb手口途径对成人的非致癌风险;人体健康致癌风险方面,单元素Cd手口途径儿童与成人致癌风险不可接受,儿童单元素Cd手口途径致癌风险指数为3.38×10-4,成人Cd重金属手口途径致癌风险指数为1.63×10-4,故应特别重点关注研究区Cd手口途径对儿童与成人的致癌风险。总之,需要加强冀北山区有色重金属尾矿库周边农用地土壤的风险预警及相应管控工作,消除潜在的健康风险。