非浆体尾矿地表堆存稳定性分析与应用

摘要

为从根本上解决尾矿库运营及闭库过程中产生的各种问题，提高尾矿库的本质安全程度，降低尾矿浆入库浓度是一个可行的方案。本文定义非浆体尾矿为膏体尾矿和压滤后尾矿滤饼两者的组合，该概念是相对于传统的尾矿排放方式而言。以湖南省某黄金矿山尾矿处置工程为例，采用室内试验、理论分析、数值模拟和工程设计相结合的研究方法，对尾矿非浆体地表处理方式进行了系统的研究。本文所完成的主要工作和取得的成果如下:
　　 (1)尾矿干堆技术进行了定义界定，对尾矿膏体堆积和尾矿干式堆积两种方案的的工艺、主要特点、限制因素及适用条件、以及主要的脱水设备和工艺分别进行了详细的分析和探讨。
　　 (2)通过对全尾矿的土工试验和室内动力试验等一系列测试，研究了该尾矿的物理力学特性，获得了尾矿颗粒组成和动力学特性等参数;
　　 (3)以湖南省某黄金矿山原有的上游式尾矿库为对象，利用极限平衡法对简化过的尾矿库堆坝稳定性的影响因素进行分析，得出抗剪强度和浸润线对坝体稳定性影响较大的结论。由于干堆尾矿库采用压滤后的全尾砂筑坝，在抗剪强度和降低浸润线方面可比传统的上游式尾矿库更优越，即稳定性更好。
　　 (4)通过FLAC数值模拟软件，对设计方案进行了模拟，得出了尾矿干堆坝的水平位移云图、主应力云图，并利用强度折减法计算了其稳定性。结果表明该设计方案的安全系数为2.42，稳定性较高。并在原有设计方案的基础上，在FLAC软件中通过改变不同的堆积坡度和高度，分析了它们对干堆尾矿坝体安全性的影响。
　　 (5)对湖南某矿山进行了尾矿干堆的方案设计，包括场址选择、堆积工艺、防洪排渗及相关的安全管理措施等。对类似的尾矿干堆工程及电厂灰渣库的设计和安全管理有一定的指导作用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究的背景及意义

1．1．1 我国尾矿库的统计情况

1．1．2 传统尾矿库主要堆坝方式优缺点分析

1．1．3 提高尾矿库本质安全的思路

1．1．4 研究的意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 尾矿非浆体堆存技术的研究与应用现状

1．2．2 尾矿库及砂土边坡稳定性研究

1．3 主要研究内容和技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

第二章 尾矿非浆体地表堆存技术

2．1 尾矿膏体堆积

2．1．1 概述

2．1．2 尾矿膏体堆积特点

2．1．3 限制因素及适用条件

2．2 膏体尾矿堆积主要影响因素分析

2．2．1 流变特性

2．2．2 表面蒸发

2．2．3 沉积剖面形态

2．3 尾矿干式堆积

2．3．1 概述

2．3．2 尾矿干式堆积特点

2．3．3 限制因素及适用条件

2．4 尾矿浓缩和脱水技术

2．4．1 离心技术与设备

2．4．2 沉降技术设备

2．4．3 过滤技术与设备

2．5 本章小结

第三章 尾矿物理力学特性试验研究

3．1 尾砂取样及试验介绍

3．2 物理特性测试实验结果分析

3．2．1 颗粒组成与分布

3．2．2 物理性质

3．3 工程力学特性测试

3．3．1 压缩性测试

3．3．2 渗透性测试与分析

3．3．3 抗剪强度特性测试与分析

3．4 本章小结

第四章 干堆尾矿坝稳定性分析

4．1 概述

4．2 坝体稳定性分析方法

4．2．1 极限平衡法

4．2．2 数值模拟法

4．3 尾矿堆积坝稳定性影响因素分析

4．3．1 抗剪强度的影响

4．3．2 浸润线的影响

4．3．3 敏感度分析

4．4 基于FLAC的干堆尾矿坝稳定性数值分析

4．4．1 简述

4．4．2 FLAC数值模拟软件

4．4．3 边界条件与模型建立

4．4．4 计算和结果分析

4．4．5 数值模拟演化分析

4．5 液化可能性分析

4．6 本章小结

第五章 尾矿堆场设计及工程应用

5．1 工程背景

5．2 堆场选址

5．2．1 尾矿库(坝)工程的基本数据

5．2．2 场址选择

5．2．3 地形地貌

5．3 尾矿堆场设计

5．3．1 尾矿干堆场等级判别

5．3．2 初期坝

5．3．3 尾矿干堆积工艺

5．3．4 尾矿干堆场排洪

5．3．5 尾矿堆场水质观测孔

5．4 基底防渗

5．5 安全生产管理

5．5．1 安全生产管理职责

5．5．2 尾矿砂堆存操作

5．5．3 尾矿砂干堆场防汛与防震

5．5．4 尾矿砂干堆场安全检查

5．6 本章小结

第六章 结论与展望

6．1 结论

6．2 不足与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果