尾矿库渗流数值模拟研究及设计管理经验探析

发布时间：2020-05-27 04:57

【摘要】：尾矿库是储存尾矿的重要场所,一旦发生溃坝,将会对附近人口及环境造成严重的灾害。渗流破坏是导致尾矿坝体发生失稳或溃坝等问题的最主要的原因之一,因此通过分析前期尾矿库的设计、运行期尾矿库的管理以及后期尾矿库的闭库管理,研究尾矿坝体的渗流状态,对尾矿库进行合理地设计及管理,以达到预防尾矿坝体发生渗流破坏的目的,具有十分重要的科学意义和实用价值。本文基于对尾矿库典型剖面的二维以及三维有限元渗流数值分析,以及多个国家设计管理规范的对比,为尾矿库的前期设计以及后期管理,提出了合理的建议。针对影响尾矿库区浸润线高度的各个因素,建立了典型剖面的二维渗流模型,对比分析了各个因素对浸润线高度、浸润线最小埋深的影响程度。结合栗西尾矿库区渗流实例,利用ADINA温度模块建立复杂的三维数值模型,简化了辐射井的构造,并将结果与实测浸润线作了详细的对比。通过对中国、巴西、加拿大及美国的设计规范以及管理经验总结与对比,为尾矿库的设计以及管理提供理论依据。本文的主要研究成果如下:(1)结合尾矿坝的典型断面,利用有限元数值分析,探讨了堆积坝坝高、堆积坝坝内各层尾矿砂渗透系数之比、堆积坝干滩长度以及堆积坝下游坡度等因素对尾矿坝渗流场的特殊影响。建议在尾矿库的前期设计时,应当综合考虑各个降低浸润线的因素,从而设计出更利于坝体稳定安全的坝型合理尺寸。(2)基于栗西尾矿库的三维渗流计算模型,简化了辐射井及其模拟方法,进行了渗流数值分析。分析了增设辐射井前后对渗流数值结果的影响,并与实测浸润线进行了对比,为后期排渗措施的建立及设计提供依据。结果表明,辐射井对堆积坝下游的浸润线影响很大,并验证了简化辐射井的可靠性。(3)基于对四个国家设计管理经验的总结对比,提出了适当提高防洪标准以及稳定安全系数的建议,并建议把尾矿库安全列为安全监察的重要内容。结合某尾矿库的闭库管理经验,总结了建立绿色矿山的必要措施。
【图文】：

（a） 矿厂研磨机 （b） 选矿厂内部图 1-1 河南省洛阳市某一选矿厂尾矿研磨情况Fig.1-1 Grinding of Tailings of a Concentrator in Luoyang City, Henan Province1.1.2 研究的意义近年来，国内外发生了多起较为严重的尾矿库失效事故。2019 年，巴西 Córrego doFeijo 尾矿坝溃坝，1200 万立方米的尾矿废料决堤形成泥石流，造成 160 人死亡，160 人失踪；2015 年，巴西的某尾矿坝发生严重的事故，43 万尾矿浆造成了严重的环境破坏，污染了从多斯河到大西洋的的长达 668 公里的河道，是全球背景下巴西矿业最大技术灾难的环境悲剧；2010 年，匈牙利某铝矿尾矿库溃坝，约 600 万立方米的尾矿废渣泄露，对下游居民的生命财产以及土地造成了巨大损失[13]；2011 年中国绵阳带有金属锰的尾矿泄露，造成下游支流涪江污染；2008 年山西襄汾 26.8 万立方米的铜矿尾矿泄露，造成 281人死亡，30 多人受伤[14]。以上事故案例可以看出，一旦尾矿失效发生泄露喷涌事故，，内部有毒的矿渣不仅会毁灭下游人民的家园，还会对自然环境造成极为严重的污染等一系列的灾害问题，图 1-2 为巴西马里亚纳市某铁尾矿库溃坝后的事故现场图[15]。尾矿坝体内部侵蚀是溃坝的主要原因之一，世界上有数以千计的大型尾矿坝和废石

1 绪论影响以及各个因素对渗流场浸润线的影响程度对比分析。因此通过分析前期尾矿库的设计、运行期尾矿库的管理以及后期尾矿库的闭库管理，研究尾矿坝体的渗流状态，对尾矿库进行合理地设计及管理，以达到预防尾矿坝体发生渗流破坏的目的，具有十分重要的科学意义和实用价值。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TV223.4

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本文编号：2682990