高浓缩分级尾矿上游法堆坝及模型试验研究

针对传统上游法尾矿库堆坝方法的缺陷与不足,提出了改进的上游法堆坝方法,即高浓缩分级尾矿上游法堆坝方法。基于尾矿库堆坝模型试验,以高浓缩尾矿堆存技术为指导,分别进行传统上游法和改进上游法的高浓缩尾矿堆坝模型试验,演绎尾矿库堆坝过程,测试并得出了堆坝过程中滩面尾矿沉积情况、尾矿颗粒分布规律及浸润线变化规律,并采用极限平衡法计算不同堆坝方式下坝体的最小安全系数。结果显示：高浓缩尾矿堆坝使沉积滩颗粒分布均匀,颗粒分级不明显,减少了互层和细泥夹层的出现,改善了坝体内部结构;改进上游法堆坝可以形成有利于排渗防洪的良好沉积滩滩型;稳定性分析结果表明,改进上游法堆坝方法可以使尾矿坝的稳定性提高19%～33%,研究成果可为新建尾矿库工程提供试验技术支撑。     

尾矿坝-排土场联合堆排稳定性与边坡参数优化研究

尾矿坝和排土场作为矿山采选固废的堆存场所是矿山事故发生高频区域,其安全与否直接关系到矿山工程的正常生产。在分析国内尾矿坝-排土场联合堆坝所取得成果的基础上,结合湖南省某钨矿所属尾矿坝-排土场联合堆坝存在的问题,分析了尾矿坝-排土场联合堆排体三个剖面整体的稳定性,同时研究了各剖面边坡参数是否能有效拦截上方滚石,提出了各剖面外坡边坡角的优化参数,采用数值模拟方法对各剖面坡形优化后的外坡边坡角的稳定性进行了分析,根据计算结果对排土场外坡进行卸荷开采设计,卸荷后形成六级外坡平台,平台宽度为5.0 m,研究成果能够很好的指导尾矿坝-排土场联合堆排工程的治理设计。 更多还原     

细粒含量对尾矿材料液化特性的影响

为了模拟沉积分选后颗粒组成的变化对尾矿材料的动力特性的影响,尾矿筛分后按不同的细粒（颗粒直径小于 0.074 mm）含量制备尾矿试样,并进行了大量的土动力学试验。分析了细颗粒含量对尾矿材料的动力液化特性的影响规律。研究表明,对于铜矿类尾矿坝的尾矿材料,当细颗粒含量占到总量的35 %时其抗液化性能最佳。根据尾矿材料动力特性试验的研究结果,并结合现场的标准贯入试验成果,提出了适用于尾矿材料的细粒含量对标准贯入击数的修正式。该式可以分析不同细粒含量的尾矿材料的抗液化强度,提高尾矿坝液化判别方法的判别准确程度。     

尾矿堆积坝透镜体分布状态研究

尾矿堆积坝中尾砂透镜体具有复杂的分布状态，对坝体的稳定状况有极大影响。根据工程地质勘察所揭露出的透镜体长度信息，定义了一个分布系数米描述透镜体分布状态，并对德兴铜矿2^#尾矿坝、永平铜矿1^#尾矿坝、安徽某铜矿尾矿坝及银山铅锌矿尾矿坝主剖面进行了分析。结果表明，分布系数能较好地反映出尾矿堆积坝的沉积状况，即分布系数值越大，尾矿坝的沉积状况越好：分布系数与尾矿土的不均匀系数成正相关，与粉砂不均匀系数有定量的关系。这些结果对尾矿坝工程地质勘察资料的分析及尾砂沉积规律的认识可能会有重要意义。     

尾矿坝细粒泥层内超静孔隙水压力的近似估算方法

本文对上游法修筑的尾矿坝的细粒泥层内超静孔隙水压力的积累和消散过程进行了分析。基于一维固结及若干参数保持不变等简化假定,提出了一种实用的超静孔隙水压力的近似估算方法。     

尾矿砂的动力特性研究

目前国内许多尾矿坝的初始坝本身不透水且无排渗设施,因而整个尾矿坝体浸润线很高,坝内大部分尾矿砂处于饱和状态。在动荷载的作用下,这些尾矿砂的动力特性对尾矿坝的安全稳定具有重要的意义。本文利用液压式振动三轴仪,研究了某尾矿坝内尾矿砂的动力特性,讨论了影响尾矿砂液化的因素。     

尾矿坝筑坝模袋力学性能试验研究

模袋法是解决上游法细粒尾矿堆坝难的一种新方法。为研究模袋法尾矿坝筑坝模袋的基本力学性能,采用与云南省某尾矿坝施工现场一样的土工布和尾砂,通过斜坡滑移、直剪、无侧限压缩试验,对固结不同时间的小尺寸尾矿坝筑坝模袋进行了摩擦和受压性能的试验研究。斜坡滑移试验表明,若含水率相对较低,则模袋间的摩擦系数较大;直剪试验测得固结8 d的模袋间内摩擦角约为28º,黏聚力约为40 kPa;在无侧限压缩条件下,固结1 d和3 d的模袋在受压过程中,其弹性模量都表现为“大-小-大”的变化形式。由于土工布和尾砂的共同作用,模袋的极限抗压强度远大于单纯尾砂堆积体的极限抗压强度。当压应力达到模袋所能承受的极限荷载时,通常会在模袋底部靠近模袋边缘处发生土工布的撕裂破坏,采用主动土压力理论分析了发生破坏的原因。本试验研究可以为模袋法尾矿坝的实践提供理论指导。     

辐射井排渗在栗西尾矿坝的应用

辐射井排渗技术在降低尾矿坝浸润线，避免坝体内水溢出坝面，增强尾矿固结，提高坝体稳定性和渡汛能力的应用中，具有适应地层广，出水量大以及单井控制范围广等优点。不仅排渗效果好，还具有施工对坝体无破坏性的特点。结合我公司所完工的“陕西金堆城钼矿栗西尾矿坝辐射井排渗工程”实例，就辐射井排渗技术在尾矿坝排渗工程的工程设计、工程施工的方法和技术等问题作一探讨。     

四川会东老虎岩尾矿坝地震反应分析

应用有效应力有限元法研究了老虎岩尾矿坝在不同坝高时的应力水平、变形和孔隙水压力分布,以及遭到Ⅶ度地震作用时的反应.分析结果表明:在当前坝高情况下,无地震作用时尾矿坝处于稳定状态.在受烈度为Ⅶ度的地震作用下,尾矿堆积坝坝外坡和沉积滩面的堆积尾矿砂土在局部已经发生液化破坏;在封库坝高情况下,无地震作用时尾矿坝处于极限状态.在受烈度为Ⅶ度的地震作用下,尾矿坝坝外坡和沉积滩面的堆积尾矿砂土已发生大面积液化破坏.在地震作用下,老虎岩尾矿坝堆积尾矿产生液化破坏的主要原因是堆积坝体内浸润线的埋深较浅.对老虎岩尾矿坝必须加强排渗措施,使坝体内浸润线下移.     

大型高尾矿坝灾变机制与防控方法

大型高尾矿库隐患治理是"十三五"期间遏制重特大事故的重要任务和重点工程之一。高应力下尾矿材料的细观结构和宏观力学特性演化、大型尾矿坝沉积规律及复杂条件下高尾矿坝的劣化理论是其中的关键问题。为揭示尾矿细观结构特性,对尾矿材料进行了光学显微镜观察、电镜扫描和CT扫描处理,建立了尾矿材料的三维重构模型;为揭示高压下尾矿材料的力学特性,对尾矿进行了高应力三轴试验、高应力渗透固结联合试验,研究了高应力下尾矿材料的强度、渗透和固结特性;为揭示尾矿的沉积特性,进行了尾矿材料的大型模型试验,得到了矿浆流动、淤积形态、尾矿料物理力学性质的空间分布以及夹层结构在空间内的分布规律;为揭示高尾矿坝的失稳机制,通过理论分析与数值模拟,对高压下尾矿的强度准则进行了讨论,高尾矿坝的稳定性分析建议使用强度折减法;为揭示尾矿的排渗设施淤堵机制与服役性能,进行了尾矿-土工布渗透试验以及微观观测,发现细粒尾矿更容易产生物理淤堵,且化学淤堵程度与溶液中离子的种类和浓度有关;为了推进尾矿坝风险管控技术,搭建了尾矿库重大风险评估监测系统平台,以便实现尾矿库基础数据的提取、实时风险预警等智能化功能。通过以上坝体劣化理论研究、溃坝灾害评估与预警,提升了我国大型高尾矿库筑坝与灾害防控水平。     

云南个旧锡多金属矿区尾矿元素地球化学特征

云南省个旧地区锡多金属矿以锡矿资源闻名于世界,自20世纪50年代以来,经历大规模矿产开发,目前共有尾矿库31座,积存尾矿超过1.9亿t。面对数量如此巨大的潜在资源与污染源,查明尾矿中元素的含量、分布特征及其控制因素显得尤为重要。本文针对个旧地区尾矿类型复杂、成矿及共伴生元素多样等特点,以"面上控制、重点剖析"的原则,采用概查和详查两种调查方法,对矿区内的尾矿库进行了系统的地球化学调查,完成了19个尾矿库的概查和2个尾矿库的详查工作,取得了如下认识:(1)个旧矿区不同尾矿库间的物质成分和元素含量差别较大。同一尾矿库中元素分布也不均匀,在横向上和垂向上均有分异性;(2)入选矿石类型、排砂过程中的重力分选作用和选矿工艺的差异是影响尾矿库中元素分布的主要因素;(3)总结和梳理了一套尾矿地球化学调查方法技术;(4)个旧矿区尾矿中成矿与伴生元素Sn、Cu、Fe、Pb、Zn、In、Ga、As等元素含量普遍较高,具有巨大潜在利用价值,同时As、Cd、Cu、Pb和Zn等元素对周边环境存在较大风险,值得重视。     

细粒含量对尾矿工程性质影响分析

由长期工程实践和试验研究可知,尾矿的工程性质除与尾矿的矿石成分、筑坝方式以及矿浆的沉积特性有关外,重要的是与尾矿的颗粒粒度组成有关。为了分析上游式尾矿库尾矿经排放、沉积、分选等作用下颗粒组成的变化特征及其对尾矿工程性质的影响规律,通过对上游式尾矿库沉积滩面不同距离处尾矿进行颗粒级配分析、力学性质和渗透性质试验,重点分析了细颗粒含量（颗粒直径小于0.075 mm）对尾矿工程性质的影响规律。研究表明,随着距离上游式尾矿库滩顶长度的增大,尾矿颗粒组成中的细粒含量逐渐增多,颗粒级配情况由一般到良好再到一般,孔隙比也呈现出随之先减小后增大的变化趋势。受原尾矿颗粒组成的影响,尾矿黏聚力随细粒含量的增加呈逐渐增大,而内摩擦角相对变化较小,其渗透系数受细颗粒含量影响较大,随含量增大迅速减小。     

Development of a high modulus paste fill using fine gold mill tailings

Summary In the mining industry today there is some caution about using fine tailings as a backfill material. Traditionally, hydraulic backfill has only used the coarse fraction of tailings, excluding the fines by a classification process. With the development of paste fill, the percentage of fine tailings being sent underground has increased, but still remains low due to the high percentages of sand and gravel which usually make up these fills. Sand and gravel have been added to paste fills to aid pumpability and to increase fill strength and stiffness. This leaves the remainder of fine tailings destined for surface disposal. The main focus of this paper is to evaluate what effect the addition of fine gold mill tailings in the form of agglomerated tailings pellets has on the strength and stiffness characteristics of a total tailings paste fill. The purpose is to create a high modulus fill which is made up entirely of fine tailings. A constant slump design of 20 cm (8 in) was used for each mix. Various binder dosages, curing periods and combinations of pellet to tailings ratio were studied. Raw fill slump and density, and cured fill compressive strength and modulus of elasticity were also examined. Results from the above study indicate that agglomerated tailings paste fill (ATPF) has superior strength and stiffness characteristics. Compressive strengths were enhanced while the modulus of elasticity values was tripled when compared to total tailings paste fills of the same binder content and consistency. ATPF minimizes the surface disposal of tailings and maximizes the utilization of fine tailings underground as a useful backfill material.     

高压下尾矿材料幂函数型摩尔强度特性研究

高压下尾矿材料的强度特性是高尾矿坝稳定性分析的基础。理论推导了幂函数型摩尔（Mohr）强度通式 须满足的条件为 , , ;基于高压三轴试验研究了尾矿材料的强度特征,研究表明：幂函数型摩尔强度包络线能较好地反应尾矿材料在高压下的强度特征;尾矿材料在高压作用下试验前、后的颗粒分析结果表明：当围压达到某一阈值时,尾矿材料在剪切过程中将发生颗粒破碎,对于德兴铜矿尾粉砂,阈值为1 200 kPa;对于德兴铜矿尾亚砂,阈值为1 600 kPa。研究成果可为高尾矿坝坝体稳定性评价提供理论依据。     

Geotechnical Characteristics of Copper Mine Tailings: A Case Study

Waste management issue in mining industry has become increasingly important. In this regard, construction of tailings dams plays a major role. Most of the tailings dams require some kinds of remedial actions during their operational lifetime, among which heightening is the most common. In the first stage of the remedial provisions for Sarcheshmeh Copper Complex tailings dam in Iran, it has been decided to use hydrocyclone method to provide suitable construction material due to the high cost associated with using borrow materials for heightening of the dam. To undertake this project a series of laboratory experiments was performed to determine the copper ‘original tailings’ and ‘cycloned materials’ geotechnical characteristics to evaluate the applicability of the cycloned materials for construction purposes. Different laboratory experiments were conducted to determine the grain-size distribution, Atterberg limits, specific gravity, maximum density, shear strength parameters, consolidation coefficient, and hydraulic conductivity. The results were compared with those of similar mines to check whether they follow the trends observed in other copper tailing materials elsewhere. Variation of the cohesion and internal friction angle versus different compaction ratios were studied in order to determine realistic shear strength parameters for tailing dam stability analysis. In this study, using oedometer test, a mild linear relation between void ratio and the consolidation coefficient has been found for tailings materials. By considering the effects of void ratio and weight of passing sieve #200 materials, a new relationship is proposed that can be used for estimating the copper slimes hydraulic conductivity in seepage analysis of tailings dams.     

地震作用下高堆尾矿坝永久变形与稳定性分析

综合采用时程分析法、整体变形分析法（等效节点力法和软化模量法）、极限平衡法等方法,以小打鹅尾矿库为例,分析了该高堆尾矿坝的永久变形和动力稳定性。分析了干滩面长度、尾矿堆积坝高度、设计地震加速度等影响因素对尾矿坝的安全系数和永久变形的影响,以及地震作用下尾矿坝安全系数的时程变化规律。结果表明：尾矿坝的地震永久变形与一般土石坝的存在差异,其水平方向的永久变形大于竖直方向的永久变形,且永久变形与坝高不一定呈单调递增关系;地震中尾矿坝的最小安全系数与各影响因素大体呈线性关系,而坝顶处的震陷与各影响因素之间呈非线性关系;地震过程中尾矿坝瞬时安全系数具有波动降低的特点,为此,完善了地震作用下尾矿坝最小平均安全系数的计算方法。该研究表明小打鹅尾矿库坝体的抗震性能能够满足相应抗震设防要求。     

Dating of mine waste in lacustrine sediments using cesium-137

For over a century Medicine Lake in northern Idaho has received heavy-metal-laden tailings from the Coeur d'Alene mining district. Establishing the depositional chronology of the lake bottom sediments provides information on the source and rate of deposition of the tailings. Cesium-137, an isotope produced in the atmosphere by nuclear bomb tests, was virtually absent in the environment prior to 1951, but reached its apex in 1964. Our analysis of cesium-137 in the sediments of Medicine Lake revealed that 14 cm of fine-grained tailings were deposited in the lake from 1951 to 1964 and tailing deposition downstream was greatly reduced by the installation of tailings dams in the district in 1968. Cesium-137 analysis is accomplished by a fairly simple gamma-ray counting technique and should be a valuable tool for analyzing sedimentation in any lacustrine environment that was active during the 1950s and 1960s.     

堰塞坝体材料渗透特性及其稳定性研究

堰塞坝是由于崩塌、滑坡、泥石流等形成的天然坝体,不同于人工土石坝,堰塞坝坝体结构松散,颗粒级配不均匀,在较高水头作用下坝体可能发生渗透破坏而导致溃坝,严重威胁下游人民群众的生命及财产安全。由于堰塞坝存在较大粒径颗粒,常规的渗透试验装置难以满足要求,本文研制了直径为60cm的大直径渗透试验仪,进行了不同堰塞坝级配材料的渗透破坏试验,并探讨了堰塞坝体材料渗透特性的主要影响因素。研究发现:（1）堰塞坝材料的渗透破坏形式取决于材料级配,粗颗粒含量较多时为管涌破坏,细颗粒含量较多或粒径缺失时为流土破坏;（2）堰塞坝渗透系数随干密度的增大而减小,主要取决于细料填充粗料孔隙的程度,单独使用不均匀系数或曲率系数不适用于评价渗透系数的变化;（3）基于试验数据提出了用于堰塞坝渗流破坏形式的判别公式,并推导出堰塞坝管涌破坏的临界水力坡降计算公式。