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。     

尾矿高浓度排放技术的发展概况及展望

对于尾矿传统湿排技术来说,不仅坝体的稳定性差,对环境也有极大的影响,然而高浓度排放技术有效地缓解或解决了这些问题。文章从尾矿脱水、料浆输送和尾矿沉积等多方面,介绍了高浓度排放国内外发展情况,如多段式到一段式脱水和脱水设备的发展、泵压输送中泵送设备的类型,以及尾矿沉积中排放口的布置方式等。介绍了边坡角预测理论,主要包括Blight和Bentel边坡角预测模型、Kupper提出的边坡角经验公式,以及Sofra和Boger提出的边坡角经验公式。指出了高浓度排放技术存在的问题,如膏体的定义不清晰、高浓度排放的适用条件、沉积裂缝和边坡角预测模型不精确。最后总结了高浓度排放的发展趋势,如膏体排放模式、排放口的中央式布置和设备选型,如高浓度底流和处理量的脱水设备,以及高压高效率的泵送设备等。     

木贼定居对铅锌尾矿砂微生物多样性及重金属迁移转化的影响

为研究根际微生物影响木贼耐受和吸附重金属的机制,为重金属污染植物-微生物协同修复提供参考,应用化学分析方法和Illumina MiSeq高通量测序技术,对木贼定居对铅锌尾矿重金属含量、土壤微生物多样性的影响进行研究。结果表明,子囊菌、未明确分类真菌和担子菌是铅锌尾矿地土壤的优势真菌。木贼定居导致散囊菌纲、座囊菌纲丰度下降,粪壳菌纲丰度增加。Alternaria,Amorphotheca,Aspergillus为尾矿裸地中主要优势真菌,Fusarium,Chaetomiaceae-Unclassified,Calcarisporiella为木贼根际土壤主要优势真菌。变形菌门、厚壁菌门、放线菌门是研究区土壤中的优势细菌类群,Lactococcus,Bacillus,Gemmatimonas,Sulfuricaulis,Dongia,Sulfurifustis,Azoarcus,Nitrospira等是尾矿地优势细菌。有机质、全氮与真菌和细菌ace,shannon指数显著相关,重金属含量与真菌和细菌ace,shannon指数显著或极显著负相关。木贼定居提高了尾矿砂中微生物的种类和多样性,有利于有机和氮素营养成分的积累和降低重金属含量;在尾矿生态修复实践中可多引入木贼等乡土草本先锋植物,同时补充有机质和氮素营养,或引入功能微生物菌剂和接种植物共生菌等,强化生态修复效果。     

基于比奥动力固结理论的尾矿坝地震响应分析

上游法尾矿坝坝体密实度低,饱和区域大,地震作用下极易发生液化进而引起溃坝等重大事故,基于比奥动力固结理论和广义塑性模型,采用有效应力有限单元法对上游法尾矿坝的地震动力响应进行了非线性时程动力计算分析。结果表明坝体地震加速度响应、残余变形、超静孔压等计算结果符合一般规律,其中坝顶下部的超静孔压比值最大,从尾矿坝底部到顶部,加速度放大系数先稍微减弱后显著变大,呈明显的鞭梢效应,说明上游法尾矿坝坝顶部位是地震作用下最为危险的区域,采用弹塑性本构模型对尾矿坝进行非线性动力固结分析是可行的。     

金属冶选尾矿库周边土壤重金属污染诊断

通过对某尾矿库周边15个取样点的土壤进行取样调查,根据国家土壤环境质量标准(GB 15618—1995),采用单项污染指数法、综合污染指数法对该区的土壤重金属(Cu、Zn、Cd、Pb)含量进行评价。结果表明:所有采样点的土壤重金属含量均未超过GB 15618—1995二级标准值,各金属污染程度为Zn>Cu>Cd>Pb;采样点土壤中Cu含量均未超过GB 15618—1995一级标准值,Pb在采样点GW-3、GW-5、GW-6、GW-7的含量超过了GB 15618—1995一级标准值,Zn在采样点GW-2、GW-8的含量也超过了GB 15618—1995一级标准值,Cd在采样点GW-5、GW-7的含量超过GB15618—1995一级标准值;尾矿库四周污染程度依次为:东侧>南侧>北侧>西侧。     

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%。     

基于物元可拓模型的尾矿库溃坝风险评价研究

为准确的评价尾矿库溃坝风险等级,建立了物元可拓评价模型:首先确定风险评价指标体系与评价标准,通过隶属函数对评价标准进行隶属化,解决其因特征值超出节域范围导致关联函数失效问题与因量纲不一致而造成的不可公度性问题;然后确定其经典域、节域与待评物元,为评价尾矿库溃坝风险等级提供前提条件;再通过计算简单关联函数值与初等关联函数值,确定各评价指标的权重与各等级的可拓关联度;最后依据最大关联原则,确定风险等级,并计算等级变量特征值以更准确的评价其等级。工程实例应用表明,该方法应用于尾矿库溃坝风险评价准确、符合实际情况。     

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     

光纤光栅(FBG)传感器在尾矿库在线监测中的应用

光纤光栅(FGB)传感器已经广泛应用于水利工程监测中,在尾矿库在线监测系统中的应用也在逐步增多。为提高某尾矿库在线监测系统的抗干扰和运行稳定性,某尾矿库在线监测系统工程采用以光纤光栅传感器作为主要采集设备。应用结果表明:光纤光栅传感设备的突出优点是运行稳定性好、抗干扰能力强,测量精度满足使用要求;明显不足是安装条件要求高,前期投入较高。     

尾矿库上覆排土场工程危险源辨识及安全评估技术研究

随着我国对尾砂及尾矿库场地综合利用的更高要求,尾矿库上覆排土场工程的数量不断增多。尾矿库上覆排土场工程是金属非金属矿山高危、典型并涵盖许多关键安全科学问题的特殊工程。提出了“尾矿库上覆排土场工程”的定义,总结了尾矿库上覆排土场工程的结构特点,具备隐蔽工程复杂、尾矿库固结程度难以判断、排土场变形趋势复杂等特点,提出了尾矿库上覆排土场工程危险有害因素的辨识方法;研究了工程中尾矿库固结程度、排土场结构的探测技术和方法,利用图像处理技术分析了尾矿库上修建排土场工程的隐蔽工程质量。基于上述分析结果,提出了尾矿库上覆排土场工程的灾害防治措施。上述成果可为今后在闭库尾矿库上修建排土场的安全鉴定提供重要依据。