黄金矿山尾砂充填空区的数值模拟研究

摘要

矿山开采在提供原材料的同时也不可避免地带来诸多环境问题，尾砂充填采空区既可以利用尾砂废料，又可以减少地压、改善地表环境，因此尾砂充填成为矿山空区嗣后充填的迫切需求。几十年来，国内外做了大量的研究试验工作，取得一系列突出成果，但由于成本、技术等方面的问题，要低成本实现尾砂充填仍然是一个重大课题。 本文针对矿山嗣后尾砂充填的需求，用有限元方法对水砂充填体的脱水情况进行了相关的试验研究与数值模拟，为研究高效率和低成本的嗣后尾砂充填方案提供了思路。本文的具体研究成果包括： 1．滤水方案的比较研究通过模拟水砂充填体在常水头条件下的渗透情况，对比在充填体的不同位置设置滤水材料的滤水效果，认为底渗方案是最佳的滤水方案。 2．脱水方案的比较研究通过模拟水砂充填体在不同常水头值条件下的渗透情况，得出滤掉沉淀水所增加排水时间太长的结论；比较渗透与溢流排水速度的快慢，认为溢流排水是较好的沉淀水排出方案；对比地表脱水与地下脱水的优劣，建议采取地表脱水方案。 3．提出选择尾砂漩流分级界限的新思路通过模拟水砂充填体在变水头条件下的渗透情况，预测了不同渗透系数、固结系数充填体的固结时间。提出来选择尾砂漩流分级界限的新思路。 相比较传统的实验充填，将数值模拟引入充填方案的选择，耗费低、见效快，并且避免了实验充填的不可逆性，可以更大限度地选择满足矿山嗣后充填要求的的最佳方案。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1研究的背景、意义和目的

1.1.1研究的背景

1.1.2研究的意义

1.1.3研究的目的

1.2国内外研究应用现状

1.2.1国内外矿山空区处理方法

1.2.2充填料充填处理空区方法

1.2.3尾砂充填空区滤水性数值模拟的研究应用现状

1.3课题研究的内容及目标

第2章渗流计算的理论基础与分析方法

2.1渗流计算的理论基础

2.1.1渗流的基本概念

2.1.2渗流的连续性方程

2.1.3渗流的基本微分方程

2.1.4渗流基本微分方程的定解条件

2.2渗流计算的分析方法

2.2.1渗流分析方法发展概述

2.2.2渗流计算的分析方法

第3章二维饱和非稳定渗流有限元数值分析法原理

3.1二维饱和非稳定渗流的基本微分方程和边界条件

3.1.1二维饱和非稳定渗流的基本微分方程

3.1.2二维饱和非稳定渗流的边界条件

3.2渗流数值模拟的优越性与数学模型

3.2.1渗流数值模拟的优越性

3.2.2渗流数值模拟的数学模型

3.3渗流有限元数值分析法原理

3.3.1有限单元法的分类

3.3.2有限单元法的实施方法

3.3.3有限单元法的实施步骤

3.3.4变分原理在渗流中的应用

3.3.5有限单元法分析渗流的计算公式

第4章渗流有限元分析程序简介

4.1国内外渗流有限元分析程序简介

4.1.1国内有关渗流的有限元分析程序

4.1.2国外有关渗流的有限元分析程序

4.1.3渗流软件FEFLOW和SEEP/W的简单介绍

4.1.4渗流软件的确定

4.2 SEEP/W应用要点简介

4.2.1 SEEP/W关于渗流边界条件的定义

4.2.2 SEEP/W关于时间步的建议

第5章尾砂充填空区数值模拟

5.1前言

5.2尾砂充填空区数值模拟的思路

5.2.1模拟的着重点与简化

5.2.2模拟的思路

5.3尾砂充填空区数值模拟的基本参数

5.3.1金矿尾砂的基本参数

5.3.2数值模拟采用的基本参数

5.4尾砂充填空区滤水性数值模拟

5.4.1不同滤水方案下的渗透模拟与比较

5.4.2沉淀体上覆沉淀水脱水方案的比较

5.4.3充填沉淀体固结过程的模拟分析

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文及科研工作

致 谢