上游式尾矿库回采利用坝坡动态稳定性研究

以上游式尾矿库回采的坝坡稳定性为研究对象,结合了34个工程钻孔开展了岩土体物理力学实验,完成了尾矿回采利用坝坡的动态稳定性研究。研究结果表明:由于回采过程中尾矿坝高度降低,坝体所受的横向及竖向荷载降低,坝体圆弧滑动区域下移,坝体安全系数逐渐增大;尾矿回采导致库岸边坡临空面加大、应力释放,饱和的强风化基岩再次揭露,库岸边坡安全系数随回采工程的进行逐渐减小。下一步研究应重点考虑尾矿回采下降速度、浸润线控制、固结排水及库岸位移监测等影响因素。

上游式尾矿坝的固结及静动力稳定分析

结合四方金矿尾矿库工程项目研究碎石桩加固初期坝地基对坝体稳定性的影响。首先,采用限动层加振冲碎石桩的方案对初期坝地基进行加固,并通过排水固结法计算了碎石桩在不同深度时,固结度随时间的变化规律,确定了最优的加固方案;其次,基于实际工程地质勘察和室内试验的研究成果,利用SEEP3D反演分析了其渗流结果;最后,采用基于有效应力法的EFES-3D计算程序对尾矿库初期坝地基在碎石桩加固前后进行了静动力计算和坝坡稳定性分析。可以看出,利用碎石桩加固初期坝可以使坝体沉降量增大,坝坡顺河向位移减小,并且降低了坝体液化的可能性,使坝体的抗滑稳定明显提高。

爆破对上游式尾矿库初期坝影响的模拟研究

为了研究采场爆破震动对上游式尾矿库初期坝的影响,以承德市某矿业公司尾矿库堆积坝为原型建立有限元模型,以加速度幅值作为输入载荷,采用ANSYS/LS-DYNA软件进行模拟研究不同输入载荷下上游式尾矿库初期坝对采场爆破震动的响应问题。研究结果表明:在以实测加速度幅值作为输入载荷的条件下,坡面上所有节点水平位移朝向坡外侧,竖向位移向下。最大水平和竖向位移均是初级坝顶附近最大,坡脚附近最小,且都遵循随着高度的增高,位移逐渐增大的规律。当输入加速度幅值达到一定值后,坡面上各节点水平位移方向不一致。其中坡脚附近节点向坡内侧移动,最大水平位移随着输入加速度幅值的提高而增大,且随高度的增高而减小,而其他节点向坡外侧移动,最大水平位移随着输入加速度幅值的提高而减小,且随高度的增高而增大;坡面上节点的竖向位移的变化则基本上不受加速度幅值变化的影响。

上游式尾矿坝地震响应实例分析

1976年7月28日发生的唐山大地震对区域内的多个尾矿坝造成了不同程度的破坏。为研究地震作用下尾矿坝体的响应特征,以唐山地震前后某尾矿坝勘察成果为依据,分析了地震对尾矿粒度分布、抗剪强度及尾矿压缩特性的影响。研究结果表明:1地震后,尾矿坝上层(埋深≤12 m范围)细粒尾矿增加,下层(埋深12~25 m范围)细粒尾矿减少。2地震对尾矿坝的影响具有区域性。地震后靠近下游坝坡区域尾砂内摩擦角总体降低,上层尾矿变松散,下层尾矿变密实;靠近库内水边线区域,上层尾矿变密实,下层尾矿变松散。3地震作用下尾矿的压缩特性基本不受影响。研究成果可以为地震区上游式尾矿坝的抗震设计提供参考。

爆破振动对上游式尾矿坝安全的影响

通过实测某矿业公司采场爆破在尾矿库基础坝处的振动加速度,将实测爆破振动加速度信号进行变幅处理后加载到依据实际尾矿库建立的有限元模型中。通过改变爆破振动幅值强度,系统研究了爆破振动对尾矿坝稳定系数、尾矿坝内孔隙水压力以及剪切应力的影响。研究表明:爆破振动对尾矿库影响存在振动强度临界值,当爆破振动强度小于临界值时对尾矿坝安全是有益的,而大于临界值则是有害的。通过有限元计算,综合安全稳定系数、孔隙水压力和最大剪切应力的变化,得出尾矿坝基础坝处的爆破振动临界加速度为0.266g,对应的振动速度为13.6 cm/s。若考虑应留有3倍以上安全储备量,则安全允许振动加速度0.089g,振动速度为4.5 cm/s。这一爆破振动速度安全判据对于类似尾矿库也具有参考意义。

上游式尾矿坝安全隐患分析

分析了上游式尾矿筑坝方法的安全隐患 ,指出分期筑坝方法应是未来尾矿库建设的发展方向。

上游式尾矿坝的沉积规律

上游式尾矿坝的设计建造和安全管理中常用到一些基本参数。如初期坝高度、堆积坝外坡比、沉积滩长度、尾矿颗粒沿滩面的分布规律等。目前常用的断面概化方法是勘察和筑坝实验方法,都有一定的局限性。本文研究了分散排矿条件下常见尾矿的冲填沉积规律,推荐了一个上游式尾矿坝计算断面的概化方法。

渗流作用下上游式尾矿坝稳定性计算分析

上游式尾矿坝浸润线位置普遍较高,易在坝体内形成渗流,传统的尾矿坝稳定性计算方法为极限平衡法,一般不考虑渗流影响,稳定性计算与实际工况不符。以云南某上游式尾矿坝为例,采用考虑渗流作用与不考虑渗流作用的极限平衡法和考虑流固耦合作用与不考虑流固耦合作用的数值分析法对该尾矿坝进行稳定性计算。结果表明,渗流作用是上游式尾矿坝稳定性影响的一个重要因素,考虑渗流作用的计算结果与实际监测值一致;不考虑渗流作用的计算结果偏安全,留下安全隐患。本研究给出了考虑渗流作用的极限平衡法和流固耦合数值模拟法的分析实例,可为上游式尾矿坝稳定性计算提供一种新的计算模式。

地震作用下某上游式尾矿坝动力响应分析

尾矿坝特殊的筑坝方式和筑坝材料,使得坝体在地震作用下容易失稳破坏,对下游居民的生命和财产造成威胁。针对尾矿坝动力响应问题,基于有限元分析方法,运用等效线性原理进行尾矿坝动力响应分析。分析计算了在地震荷载作用下某上游式尾矿坝的动位移、响应加速度、动应力以及库区液化的分布情况。计算结果表明:在静力作用下,尾矿坝处于稳定状态。顺河向加速度放大系数最大值出现在3 h/4坝高节点处;堆积坝最大主应力和最小主应力均为压应力;坝体顺河向、垂直向最大动位移较小。通过MATLAB语言编写后处理程序,生成不同地震时程下的坝体液化区域,结果显示液化区主要集中在浸润线以下的沉积滩浅层区域,未贯穿整个坝体。

上游式尾矿堆积坝坝面排水系统的重要性

以上游式尾矿坝坝面排水系统为研究对象,分析了传统尾矿库坝面排水系统的布置方式。研究发现,尾矿堆积坝坝面排水系统的汇水面积随着尾矿坝的上升,可能会发生质的变化。针对此问题,结合实际项目的解决方案,提出在进行上游式尾矿库设计时应对尾矿库坝面排水系统汇水面积异常变化进行提前统筹,对已投运的尾矿库项目应及时发现、立即改造,清除安全事故隐患。

水力旋流器底流筑子坝在上游式尾矿坝的应用

水力旋流器主要应用于中线式和下游式尾矿坝,在上游式筑坝中应用不多。本文根据其分级特性,以国内某尾矿库为例,研究旋流器底流筑子坝在上游式尾矿坝中的应用,提出"旋流器底流筑子坝、旋流器溢流和其余未接旋流器的尾矿支管沿沉积滩前均匀分散放矿"的上游式尾矿坝筑坝新方法。本文研究成果可为水力旋流器在选矿厂相关领域的应用提供参考。

上游式尾矿坝在线安全监测技术浅析

尾矿坝是一种比较特殊的岩土工程类型,其主要功能是为了防止高势能泥石流、洪水对矿山、矿井和坝区附近造成安全威胁,其主要堆积方式有上游式、中线式和下游式几种。如何确保尾矿坝的稳定性,一直是岩土工程行业难以攻克的重点难题。本文将对上游式尾矿坝的基本特点进行介绍,分析其复杂性与特殊性,介绍一些主要的安全监测技术类型,以供岩土工程行业对坝区进行安全监测参考。

沟谷上游式尾矿库的水力分选及沉积规律研究

以沟谷上游式尾矿库为研究对象,完成了13个钻孔共计85件尾矿样的颗粒分级及密度测试,对尾矿的水力分选及沉积规律进行了研究。研究结果表明:尾矿库中的沉积尾矿粒径呈“浅部粗细颗粒混合、深部细颗粒为主”及“坝前粗细颗粒混合、库尾细颗粒为主”的特点,密度呈“浅部密度值小、深部密度值大”及“坝前密度值小、库尾密度值大”的特点;蒸发固结及尾矿排放的扇形多层堆积是尾矿库透镜体及粗细混合区域形成的主要原因;尾矿粒径及尾矿水特性是影响尾矿沉降速度的主要因素。

上游式筑坝法尾矿坝的安全系数随堆筑坝高变化分析

对于投资较少的上游式尾矿筑坝法而言,在实际的堆积施工过程中,由于很难严格按照设计的坡比进行每一级子坝的堆筑,导致矿方无法及时、真正掌握当前尾矿坝的受力性能和稳定状态。因此,针对某典型尾矿坝剖面,采用迈达斯商业软件试用版对尾矿坝的堆积过程进行了模拟分析,利用强度折减有限元方法对施工当前状态的尾矿坝进行了边坡稳定分析,得到了当前状态尾矿坝的塑性剪应变云图和相对应的抗滑稳定安全系数。比较了尾矿坝安全系数随着子坝堆筑的变化情况,结果发现:随着堆积子坝的进行,尾矿坝的整体抗滑稳定系数逐渐减小,此外在初期坝和一级子坝的下游坡脚处容易出现相对较大的变形。此研究结果为矿部管理部门及时了解尾矿坝的稳定程度和实际生产提供了技术支持。

含水率影响下尾矿砂内摩擦角随标贯击数变化研究

尾矿砂样品在运输和存放过程中均存在易扰动的特点,但考虑到工程造价以及人力资源等因素,目前在大部分上游式尾矿坝的工程地质勘察中难以建立现场试验室,所得抗剪强度指标与实际情况存在一定误差。针对这种现状,结合某铅锌矿尾矿坝现场试验结果,从现场简易试验获得的含水率和标准贯入击数进行分析,并对基于含水率影响下尾矿砂内摩擦角随标准贯入击数变化规律进行了研究,提出了考虑上覆压力作用下标准贯入击数的修正公式,并推出了用标准贯入击数估算尾矿砂内摩擦角的方法。通过几个实例验证:除当修正后的标准贯入击数N1>8(5%<w<20%)情况下以外,该方法均能够有效地估算尾矿砂内摩擦角。研究结果表明,该方法在以后的上游式尾矿堆积坝的工程地质勘察工作中具有较强的应用价值。

某尾矿库筑坝方案比较分析

结合某山谷型尾矿库工程,在满足现有政策的前提下,从形成库容及服务年限、经济性、安全性、环境影响和运行管理等方面,对中线式尾矿筑坝法和上游式尾矿筑坝法两种筑坝方案进行综合比较和分析,并得出了该尾矿库工程采用中线式尾矿筑坝法方案为最优选择的结论。所采用的分析方法可为类似工程提供思路。

尾矿高浓度堆存技术实践

介绍了一个干旱低山丘陵区采用高浓度堆存的尾矿库设计实例,针对该工程尾矿粒度超细的实际情况,提出了三种尾矿处理方案,即上游式尾矿筑坝、一次性筑坝及高浓度堆存方案。通过对方案进行技术和经济比较,最终确定采用高浓度堆存方案。高浓度堆存方案的坝体稳定性好,可节约大量生产用水,环保效益突出,是一种值得大力推广的尾矿堆存技术。

尾矿库副坝方案研究

以国内某大型矿山尾矿库的副坝方案设计为背景,对副坝的结构形式进行方案比较,对于山体较薄、工程地质条件差的情况,上游式尾矿堆筑副坝是一种非常有效的方式,稳定可靠且经济合理,带来的问题是影响到尾矿库排洪、回水、输送、排放等设施的布置,副坝处汛期的最小干滩长度及最小安全超高可能成为整个尾矿库的控制指标。