渗流-应力耦合作用下尾矿库稳定性的三维数值分析

尾矿坝稳定性分析对尾矿库运行具有重要的意义,数值模型的建立是尾矿库稳定性分析的关键因素之一。根据某尾矿库工程实际,利用3Dmine与Midas/GTS软件建立了三维数值模型,基于渗流-应力耦合机理,研究了干滩长度对尾矿库坝体稳定性的影响机理。结果表明:1)渗流作用对尾矿库稳定性影响较大;2)在渗流-应力耦合作用下,随干滩长度减小,尾矿坝孔隙水压力逐渐增大,而整体位移量逐渐减小,最大位移区域从尾黏土层逐渐扩大到尾粉土层,尾矿库安全系数逐渐减小;3)得出了适用于该尾矿库的干滩长度与安全系数之间的函数关系。数值模拟结果显示,洪水工况下尾矿库安全系数为1.112 5,小于《尾矿库安全技术规程》规定的二等坝安全系数1.15。因此,应加强尾矿库的安全管理,以保障尾矿库后期的安全运行。     

降雨条件下尾矿坝饱和-半饱和渗流模拟分析

降雨条件下,由于渗透压力的存在,降低了尾矿坝坝坡的整体稳定性,可能产生坝体自身的变形和破坏,甚至导致尾矿库溃坝发生.针对某尾矿库,分析了降雨条件下对尾矿坝渗流及稳定的影响,运用饱和-非饱和渗流理论及降雨入渗理论,分析了尾矿坝渗流场的变化过程,根据计算出来的瞬态渗流场,利用非饱和尾砂抗剪强度理论,对尾矿坝的瞬态稳定性进行了分析.研究成果对于提高尾矿坝降雨条件下安全运行,降低尾矿库溃坝事故发生率具有重要意义.     

导致尾矿坝溃坝的因素分析

尾矿库是矿山的一个重大危险源，一旦发生尾矿坝溃坝事故，将造成重大的人员伤亡、财产损失和环境污染，需要引起人们的重视。滑坡（岸坡坍塌）、坝体地震液化、洪水漫坝、渗流破坏等是导致尾矿坝溃坝的主要因素，分析了各因素是如何影响坝体的稳定性，建立了尾矿坝溃坝的故障树，求出了最小割集合和最小径集合，根据前面的分析提出了控制措施，从而为进行尾矿坝的安全评价奠定基础。     

基于GeoStudio的某加高扩容尾矿坝稳定性分析

模拟正常水位工况、特大暴雨工况和特殊工况3种条件,采用GeoStudio中的渗流和地震计算模块在不同设计工况下进行数值计算,建立某加高改造扩容后的尾矿库模型,并计算其相应的安全系数。分析结果表明:3种工况下的尾矿坝坝体均处于稳定状态,满足规范要求,特大暴雨工况时的浸润线位置随着降雨明显抬高;但在特大暴雨工况+地震工况时,尾矿坝坝体安全储备不是很大。根据建立的加高扩容尾矿坝模型对尾矿库安全运行提出了相应的建议。     

重金属尾矿库的环境影响及防治措施

重金属选矿产生尾矿中含有多种重金属,排至尾矿库中的重金属会污染土壤和地下水,影响生态环境,尾矿综合利用不恰当会造成污染转移。分析了尾矿库的环境污染和生态破坏,提出了尾矿综合利用、尾矿库防渗和施工期环境监理、尾矿库"天地一体化"监控体系、跟踪检查、闭库治理及生态环境保护与恢复治理、建立尾矿库应急救援联防联动机制等措施,有效缓解尾矿堆存所带来的环境污染和安全隐患。     

基于改进CM的尾矿坝体变形4级预警阈值确定方法*

为改善我国尾矿库在线监测系统由于重建设、轻利用而导致的事故预警能力被制约的现状，以尾矿坝体变形速率监测指标为研究对象，通过引入改进云模型，根据3E规则确定尾矿坝变形监测的正常运营值边界，建立尾矿库坝体变形速率4级预警阈值确定模型，以湖北省某尾矿库为例进行实例分析。结果表明:通过提出的坝体预警阈值确定方法，可得出尾矿库坝体变形速率黄、橙、红各级预警阀值分别为10.842，16.68，25.02 mm/d；进一步与典型小概率法计算结果对比表明，所提出的尾矿坝变形速率4级预警阈值确定方法更加科学合理，可用于尾矿库重要安全监测指标预警值的确定。     

基于渗透稳定性分析的尾矿库坝体稳定性研究

论述了尾矿库坝体稳定性分析主要理论,鉴于浸润线位置对坝体稳定性的重要影响,从尾矿库坝体渗透稳定性分析出发,提出通过坝体渗流稳定分析计算坝体稳定性的理论;强调了水对尾矿坝稳定性分析的重要作用,总结了尾矿库坝体产生渗漏的原因及种类,得出通过尾矿坝排渗固结提高尾矿坝稳定性的结论.最后提出综合运用各种排渗措施,以降低坝体浸润线,加速尾矿固结,从而提高坝体稳定性.     

基于Fluent软件的尾矿坝体渗流污染模拟研究

简要分析尾矿渗流污染过程,尾矿坝体是主要渗流治理对象,运用传质原理,引入尾矿废水与污染物之间的曳力系数,提出污染物传质速度与废水速度计算公式,进而改进浸润线计算公式,利用Gambit软件建立了尾矿坝渗流的二维几何模拟模型,将尾矿坝内部的尾粉砂和尾粉土理化特性常数输入Fluent模拟多孔介质模式,模拟废水在其中的流动状态,对比分析污染物在尾矿坝的污染情况.依据模拟结果,分析了尾矿坝废水速度场和压力场,结合公式推测污染情况和浸润线变化.     

吊水壶尾矿坝渗流特性三维有限元分析

本文结合工程实例,以吊水壶尾矿坝为背景,建立现状尾矿坝三维模型,利用三维有限元法反演分析现状尾矿坝的渗流场,将计算结果与勘察的浸润面对比分析,验证模型的可靠性和合理性。基于此模型建立加高后的尾矿坝三维模型,计算正常蓄水位和设计洪水位两种工况下的渗流场,分析坝体浸润面埋深、滩长、渗流坡降等,结果表明,不设排渗措施时,尾矿坝干滩长度、浸润面埋深均能满足规范要求,而且尖流性态良好,满足渗透稳定。提出该尾矿坎可通过加高工程来进行渗流控制的建议。     

尾矿坝溃坝后果严重度评价模型研究

尾矿库是一个具有高势能的人造泥石流,一旦溃坝将给当地的工农业生产及尾矿库下游的人民生命财产造成巨大的灾害和损失.分析并提出了影响尾矿坝溃坝后果严重程度的4个主要影响因子(尾矿坝规模、生命损失、经济损失和社会环境影响),依据现行法规,对各影响因子进行了分级,利用综合因子加权法构造了尾矿坝溃坝后果严重度的评价模型,给出了判别严重程度的定量指标.该模型的建立,为尾矿库的风险管理提供了依据.     

尾矿砂介质渗流过程诱发声发射信号特征试验研究*

为了对渗流状态进行预测预报,从而预防渗透破坏事故的发生,基于地下水位上升、不同尾矿砂粒径以及渗流速度诱发的弹性波信号,采用声发射技术对尾矿砂介质的渗流状态进行监测。由800,1 100,1 400 mm 3种不同水头高度（流速）下的水流分别渗入0.1~0.25,0.25~0.5,0.5~1 mm以及混合粒径的尾矿砂介质中,模拟尾矿坝渗流,监测渗流过程的AE信号,分析液面上升、不同粒径尾矿砂颗粒以及不同流速下的渗流AE信号特征。结果表明:在试验所选用的几组粒径中,流速相同时,粒径较大的尾矿砂渗流产生的AE事件数量多、幅值大,即粒径越大,尾矿砂渗流过程的AE信号越强;同一粒径下,流速越小,渗流产生的AE信号幅值越小,AE事件数越少,即流速越小,尾矿砂渗流过程的AE信号越弱;液面上升过程中,在液面位置处产生的AE信号最强,且AE信号随液面位置与传感器距离而变化,越接近传感器AE信号越强,这表明AE技术能够较为准确地监测渗流过程中液面上升。研究结果可为尾矿坝渗流监测提供理论与技术支持。     

基于无人机建模的尾矿库溃坝事故推演*

为诠释尾矿库溃坝后水砂演进过程,提升尾矿库事故灾害应急处置能力,采用无人机倾斜摄影技术获取尾矿库全息影像,建立尾矿库三维数字高程模型,导入三维流体计算软件对尾矿库进行溃坝事故推演。结果表明:尾矿库实景三维模型能高精度还原尾矿库实际情况,尾矿库溃坝将淹没库区临时厂房建筑及下游村落;其中,上游沟谷临时厂房建筑水位高程最大达8 m,尾砂淤积厚度最高达10.5 m,下游沟谷村落水位高程最大达10 m,尾砂淤积厚度最高达2.5 m;通过对库区下游布设监测点,得出各监测点处水位高程和尾砂淤积厚度变化规律,分析溃坝主要影响区域。研究结果可为尾矿库风险防控、应急响应工作提供借鉴。     

中线式尾矿库洪水漫顶溃坝演化规律模拟研究

为了解中线式尾矿库洪水漫顶溃坝的过程和机理,并提出可行的工程措施,以某中线式尾矿库及下游周边环境为研究对象,采用物理模型试验和数值模拟法对中线式与上游式尾矿库安全性进行对比研究。研究结果表明:由于中线式尾矿库外坝坡堆积粗尾砂的渗透系数偏大,其较上游式尾矿库溃口发展的速率更快,溃坝过程持续时间约14.5 h,坝顶被泄流冲刷形成的溃口宽约289 m,尾矿库下游沟道研究范围内尾矿淤积约871万m3,大量的尾矿仍滞留在库内;采用数值模拟得出的演化趋势与物理模型试验基本一致,但数值模拟计算的尾砂流动速度较快;在拦砂坝下游修建应急拦砂坝工程,物理模型试验表明拦滞尾矿洪水时间约38 min,数值模拟结果表明拦滞尾矿洪水时间约16 min,因此应急拦砂坝措施可有效延长应急逃生时间,减轻溃坝对下游居民的影响。     

国内尾矿库物理模型试验研究现状分析*

为提高尾矿库物理试验的科学性与可靠性，采用文献资料收集与分析方法，对国内尾矿库物理模型试验的研究现状与主要成果进行梳理和归纳；总结试验模型存在的问题与不足。结果表明:溃坝机理试验主要研究了管涌渗透、洪水漫顶、地震作用下的溃坝及其演化过程；下游演进试验主要揭示了溃坝过程中泥深、冲击力、流速、泄砂量、淹没范围等时空分布规律；稳定性评价试验主要利用物理试验得到的浸润线位置、尾砂沉积分布等数据建立数值模型，对尾矿库筑坝过程、不同工程状况下的稳定性进行分析；防护试验主要对坝体加筋及拦挡坝防护效果等进行研究。从溃坝机理与过程、溃坝主要影响因素、溃坝下泄物运移过程、物理模型设计和构建、监测技术和手段等方面提出相应的研究建议，供研究学者参考借鉴。     

尾矿库事故隐患及风险表征与防控方法*

为解决尾矿库安全隐患及风险,应用基于证据(Evidence-based)方法和事故树分析模型,辨识并表征尾矿库事故影响因素、隐患及耦合状态,根据事件发生可能性、潜在后果严重性和受体暴露程度相关独立参数,给出尾矿库事故风险表征方法,建立尾矿库事故多情景、多阶段（3段）、多层次和多等级（4级）风险防控框架。结果表明:对尾矿库5类事故（溃坝、漫顶、渗流、输送冒漏、库区扬尘）进行分析,得出基本事件或蛰伏隐患对尾矿库事故结构重要度或影响程度,给出尾矿库事故风险3维表征方法,并结合巴西布鲁马迪尼奥尾矿库进行实例应用,确定尾矿库风险等级（最高级4级）,验证方法可行性与有效性。研究结果可为尾矿库减灾防灾提供理论支撑与实践指导。     

松散破碎岩石中气体渗流影响因素实验研究

由于储煤仓结构设计较为封闭,通风效果较差,导致煤仓内部残存瓦斯不能有效地排放,极易造成煤仓内瓦斯超限。通过对原煤仓内部空气渗流规律进行研究,可以对其进行合理地通风,从而有效地治理瓦斯超限问题。实验采用玻璃球体和碎石子作为填充介质,采用单一变量法研究了非均质各向同性多孔介质的渗流规律,以及非均质各向异性多孔介质的渗流规律。在此基础上得出,随着粒径和渗流速度的增加,渗透压力梯度也在增加;同时,随着粒径的增大,渗流状态由线性渗流转变为非线性渗流,渗流速度不断地减小,其渗流速度与压力梯度均呈现非线性变化规律。     

危化品泄漏围堵材料理化性能及燃烧行为研究

针对易燃液体泄漏围堵问题，开发了1种可快速发泡的酚醛泡沫材料，对其表观密度、耐水性、耐酸性、耐碱性、氧指数、燃烧行为及产烟成分进行系统研究。研究结果表明:发泡材料在中性和酸性液体环境中表现出良好的耐受性；在碱性环境中稳定性降低，由于共轭效应，导致分子中的H+遇碱性环境发生中和反应；发泡材料的氧指数和锥形量热测试参数（热释放速率、总热释放量及总生烟量等）表明该材料具有良好的耐火性；发泡原料中的含硫交联剂是其燃烧产烟生成较高浓度SO2的主要原因。     

不同溃坝条件下尾矿库溃坝试验与灾害影响研究*

为探究不同溃坝条件下尾砂流的演进规律与灾害影响,提高应对尾矿库溃坝灾害的防灾减灾能力。以四川某尾矿库为研究背景,采用模型试验与数值模拟相结合的方法,研究不同溃坝条件下溃坝砂流的演进和沉积规律,并预估溃坝灾害影响。研究结果表明:溃坝方式对溃坝砂流的演进过程、尾砂的沉积分布情况与致灾程度有显著影响;与漫顶溃坝相比,瞬时溃坝砂流的淹没范围更广、破坏性更强;砂流在流动过程中存在水-砂分层流动与沉淀的动态变化过程,其淹没面积大于尾砂的沉积面积;试验与数值模拟结果的一致性较高,采用两者相结合的方法研究溃坝砂流流动规律及灾害影响具有一定的可靠性。     

Experimental study on the mechanism effect of seepage on microstructure of tailings

The deformation of microstructure of tailings caused by seepage is the main factor that leads the tailings dam to be damaged and lose stability. The effect of seepage on microstructure of tailings has been studied by a self-made observation testing apparatus of micro-mechanics and deformation of tailings, and its mechanism also has been explained in mechanics of particulate matter. The results show that the deformation response to microstructure of tailings is fast under load. The settlement of sample increases stepwise. Firstly, the fine particles crumble, then skeleton particles move, so as to noticeable settlement. Because the loose particles migrate taken by seepage water, the upper pores become bigger and lower pores become smaller. The relation of seepage water and settlement changing with time could be divided into two stages. In each stage, the rates of seepage and settlement reduce with time, and between the two stages, the rate of settlement increases significantly and the rate of seepage reduces with time. The seepage has significant effect on the particle size distribution of tailings in different depths, which has a little effect on the coarse tailings; the proportion of fine tailings increases significantly with the depth increasing; the minimum particle size decreases gradually and median diameter reduces stepwise with the depth increasing.     

基于集对可拓耦合算法的尾矿库安全综合评价

针对尾矿库安全综合评价中“定性定量评价尾矿库安全等级”和“客观描述尾矿库安全状态变化趋势”的要求，采用集对分析方法和可拓理论，利用可拓距计算原理，建立尾矿库集对可拓耦合安全评价模型和尾矿库集对势的计算方法。利用RSCIE权重计算方法确定尾矿库评价指标的权重，将基于集对可拓耦合算法的尾矿库安全评价模型用于尾矿库各安全等级集对可拓联系度的分析中，并基于最大隶属度原则确定案例中的尾矿库为正常库，其集对可拓联系度为0.040 6，安全状态的集对势为9.26。结果表明:该尾矿库的安全等级为正常库，且其安全状态发展趋势为弱同势，说明尾矿库的安全状况发展趋势为正常库的态势不强，且向不安全状态转变的可能非常大，应该加强该尾矿库的日常安全管理。这与实际情况相符合，有效验证了该评价模型的可行性和实用性。