饱和层状尾砂动力特性研究*

为探究动力作用下尾砂液化破坏特性,基于某矿山尾矿库坝体分层尾砂,开展不同固结应力和层状结构条件下动三轴试验,分析层状尾砂动弹性模量、阻尼比及动剪应力比等动力参数与动孔压的变化规律。结果表明:固结应力对层状尾砂力学特性和动孔压变化趋势有较大影响,固结应力越大,动孔压增长越明显,初始增长斜率随固结应力增大而下降;尾粉土厚度一定时,固结应力越大,层状尾砂动剪应力比越小;固结应力为常数时,层状尾砂动剪应力比随尾粉土厚度增加先增大后减小,当尾粉土厚度为0,20,40,80 mm时,对应动剪应力比分别为0.33,0.35,0.38,0.28;尾粉土对孔隙水压力阻隔作用比尾细砂更明显,试样破坏所需振次随尾粉土厚度增加而增加。研究结果可为高烈度地震区尾矿坝地震液化研究提供理论参考。     

利用铜矿尾砂研制低强度可控性填料

利用铜矿尾砂、粉煤灰、水泥以及加气剂等,混合搅拌成泥浆体,振动成型,制备出低强度可控性填料(CLSM).试验表明:以水泥12.9％、铜矿尾砂(细集料)22.6％、加气剂3.2％、粉煤灰12.9％等工业废弃物,加水48.4％,固液比控制在(14～15):(15～16)之间,制得的CLSM制品,抗压强度0.35～2.00 ...     

高阶段尾砂胶结充填体力学研究与博弈树配比优化

在实验室试验了不同配比尾砂胶结试块强度,在充填采场取样测试了采场充填体强度.结果表明,如果以实验室试验的力学参数为充填配比设计依据,充填体最小设计安全系数为1.6～1.8比较合理.分析高阶段充填体受力,推导了分层充填力学计算公式及安全系数计算方法;根据充填工艺,确定最小充填高度,沿采场高度方向划分配比优化单元,建立了高阶段充填体配比优化设计模型;采用博弈树分析方法,解决了高阶段充填体配比优化问题,并对安庆铜矿5号矿房配比进行了优化.结果显示:与经验设计方法相比,采用本文方法优化充填配比,不仅使高阶段充填体内安全系数分布更趋合理,而且降低了水泥消耗.     

基于重构相空间充填体变形规律的灰色预测研究

尾砂胶结充填体是非线性力学介质,其变形是能量耗散的复杂过程,必须研究其内在变形规律,才能正确预测采矿过程中充填体的稳定性.对不同配比的尾砂胶结充填体进行力学试验,得出了其应力-应变规律,对安庆铜矿高阶段充填体变形进行了监测.采用自适应滤波原理,研究基于重构相空间的测量数据去噪处理方法.用灰色理论研究充填体变形在相空间中相点距离的演变规律,建立了重构相空间的灰色预测模型.为减小预测误差,对预测结果采用残差模型修正.应用建立的模型,对安庆铜矿高阶段充填体变形进行分析,确定了采场合理回采周期.结果表明,充填体变形具有非线性混沌特性,不同配比的充填体表现出不同的非线性动力学行为,重构相空间能充分展示充填体变形的内在规律.     

广西刁江沿岸土壤As,Pb和Zn污染的分布规律差异

分析了刁江流域矿区尾砂和上、中、下游地区土壤剖面重金属的含量. 结果表明:刁江流域上、中、下游地区都不同程度受到As,Pb和Zn的污染. 上游(距污染源16 km)表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)与尾砂相当,分别高达2.4×104,5.6×103 和1.2×104 mg/kg,下游拉烈和百旺(分别距污染源154和192 km)2个采样点表层土壤中w(As),w(Pb)和w(Zn)的平均值分别是《土壤环境质量标准》(GB15618—1995)三级标准的47.05,1.81和5.48倍. 表层土壤中w(As)和w(Pb)随采样点距污染源的距离增加呈幂函数下降,w(Zn)呈线性下降,表明Zn在流域内的迁移能力大于Pb和As. 土壤剖面中3种重金属的质量分数均随土层深度的增加呈降低趋势,在土壤剖面的迁移能力表现为Zn>Pb>As. 总体上看,刁江流域土壤污染与尾砂中重金属的形态及其迁移特征密切相关,尾砂的排放控制和治理应该是刁江流域污染整治的关键.      

尾砂压缩固结特性试验及e-P曲线模型分析研究

为探索压实度K和含水率ω对铅锌尾砂压缩固结特性的影响,采用WG三联高压固结仪对铅锌尾砂开展了标准固结试验,基于修正后的e—P曲线分析模型来分析铅锌尾砂的压缩固结特性。结果表明:(1)压缩系数av1-2随K增大而减小。当ωωopt时,av1-2在0.034~0.092 MPa-1间波动;当ω≥ωopt时,av1-2随ω增大而增大。ω≥15%时,尾砂属中压缩性土;ω15%时,尾砂属低压缩性土。(2)固结系数Cv随K增大而降低,随ω增大而先增大后减小,ω=9%时Cv最大。(3)修正了e—P模型并优化模型参数,验证了模型的正确性与合理性。该研究结果为尾矿库(坝)的稳定性分析提供了试验和理论基础,为尾矿库的安全运行与回采利用提供科学依据。     

复垦铅锌矿尾砂库的植被恢复和基质演变

为探讨铅锌矿尾砂库经植物原位修复的生态恢复效果,以广西阳朔铅锌矿尾砂库综合治理示范工程为研究对象,连续3年(2018—2020)对实地观测植被恢复情况、新增植物生长情况及复垦铅锌矿库区尾砂重金属含量、土壤酶活性及理化性质的观测与测定。结果表明:尾砂库经人工种植的芒(Miscanthus sinensis)和三裂叶葛藤(Pueraria phaseoloides)2种耐性植物对尾砂中重金属存在植物稳定作用;库区植被新增物种逐年升高,且以豆科和菊科植物为主;尾砂的过氧化氢酶、脲酶与磷酸酶活性先增后减,蔗糖酶活性显著性增加;尾砂的肥力和保肥能力均有所提高,其中尾砂的总氮含量从1.14 g/kg增加到2.19 g/kg,有机碳含量从9.50 g/kg增加到21.01 g/kg。由此表明,在相似自然条件的矿山废弃地生态修复中,可考虑从葛属和蒿属的植物中筛选目标植物;植被恢复会加快尾砂库库区植物群落的次生演替;铅锌矿尾砂库经人工植被恢复能加快尾砂基质的演变,使生态系统实现自行恢复并达到良性循环。     

基于磁化水的全尾砂胶结充填体强度研究

针对某矿山全尾砂充填体抗压强度低,水泥用量大的现状,将磁化水引入全尾砂胶结充填料浆的配浆试验,通过均匀布点理论优选出最佳磁化条件,探究了磁化水-全尾砂充填体的7天、14天、28天抗压强度的变化规律以及磁化水对水泥活性的影响。研究结果表明:在磁感应强度B=1000-2000Gs,水循环流速V=1.4-2.0m/s,磁化时间T=10-20min时,磁化水-全尾砂充填模块的7天抗压强度提高19%-28%,14天抗压强度提高17%-25%,28天抗压强度提高13-15%。     

全尾砂絮凝沉降参数GA-SVM优化预测模型研究

为了得到经济、高效的絮凝沉降参数,建立GA_SVM预测模型进行优化选择。在优选过程中,以供砂浓度、絮凝剂单耗和絮凝剂添加浓度作为输入因子,以沉降速度作为综合输出因子,通过室内试验,建立训练、验证样本集;建立支持向量机（SVM）回归预测模型,用训练集对模型进行训练,进而以验证集预测值的均方误差作为适应度函数,通过遗传算法（GA）对SVM模型参数进行优化选择,应用优化得到的SVM模型对絮凝沉降参数进行预测、优化。以湖南某铅锌银矿为例,通过建立的GA_SVM模型对全尾砂絮凝沉降参数进行预测,优选出该矿最佳絮凝沉降参数为:供砂浓度20%-25%,絮凝剂单耗8g/t,添加浓度009%。经实验对比,该模型对絮凝沉降参数预测结果的相对误差能控制在5%左右,精确度较高,可以作为絮凝沉降参数优选的一种新思路     

不同改良剂对金矿尾砂适生性能的影响研究

金属矿尾矿生态化处置的核心在于改良尾砂基质以提高植被适生性能。文章以山东三山岛某典型金矿尾矿为研究对象,研究了泥炭、腐殖酸、污泥等不同改良剂对该金矿尾砂的改良效果。结果表明原尾砂中速效氮、磷、钾及有机质含量分别为20.92、6.23、69.74 mg/kg和0.7%,营养物质尤其有机质含量匮乏;添加泥炭可有效提高尾砂速效钾和有机质含量,而污泥对尾砂中速效氮、磷含量改良效果明显;添加1%泥炭与1%污泥混合改良剂可使尾砂中速效氮、速效磷、速效钾及有机质含量分别达到43.18、16.94、76.45 mg/kg及3%,种植黑麦草的发芽率和平均株高均高于原尾砂,说明改良尾砂的植物适生性能有所提高。研究结果可为金矿尾砂的基质改良提供一定的参考依据。