【摘要】：尾礦庫(kù)是儲(chǔ)存尾礦的重要場(chǎng)所,一旦發(fā)生潰壩,將會(huì)對(duì)附近人口及環(huán)境造成嚴(yán)重的災(zāi)害。滲流破壞是導(dǎo)致尾礦壩體發(fā)生失穩(wěn)或潰壩等問題的最主要的原因之一,因此通過分析前期尾礦庫(kù)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行期尾礦庫(kù)的管理以及后期尾礦庫(kù)的閉庫(kù)管理,研究尾礦壩體的滲流狀態(tài),對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)及管理,以達(dá)到預(yù)防尾礦壩體發(fā)生滲流破壞的目的,具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。本文基于對(duì)尾礦庫(kù)典型剖面的二維以及三維有限元滲流數(shù)值分析,以及多個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)管理規(guī)范的對(duì)比,為尾礦庫(kù)的前期設(shè)計(jì)以及后期管理,提出了合理的建議。針對(duì)影響尾礦庫(kù)區(qū)浸潤(rùn)線高度的各個(gè)因素,建立了典型剖面的二維滲流模型,對(duì)比分析了各個(gè)因素對(duì)浸潤(rùn)線高度、浸潤(rùn)線最小埋深的影響程度。結(jié)合栗西尾礦庫(kù)區(qū)滲流實(shí)例,利用ADINA溫度模塊建立復(fù)雜的三維數(shù)值模型,簡(jiǎn)化了輻射井的構(gòu)造,并將結(jié)果與實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線作了詳細(xì)的對(duì)比。通過對(duì)中國(guó)、巴西、加拿大及美國(guó)的設(shè)計(jì)規(guī)范以及管理經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與對(duì)比,為尾礦庫(kù)的設(shè)計(jì)以及管理提供理論依據(jù)。本文的主要研究成果如下:(1)結(jié)合尾礦壩的典型斷面,利用有限元數(shù)值分析,探討了堆積壩壩高、堆積壩壩內(nèi)各層尾礦砂滲透系數(shù)之比、堆積壩干灘長(zhǎng)度以及堆積壩下游坡度等因素對(duì)尾礦壩滲流場(chǎng)的特殊影響。建議在尾礦庫(kù)的前期設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)當(dāng)綜合考慮各個(gè)降低浸潤(rùn)線的因素,從而設(shè)計(jì)出更利于壩體穩(wěn)定安全的壩型合理尺寸。(2)基于栗西尾礦庫(kù)的三維滲流計(jì)算模型,簡(jiǎn)化了輻射井及其模擬方法,進(jìn)行了滲流數(shù)值分析。分析了增設(shè)輻射井前后對(duì)滲流數(shù)值結(jié)果的影響,并與實(shí)測(cè)浸潤(rùn)線進(jìn)行了對(duì)比,為后期排滲措施的建立及設(shè)計(jì)提供依據(jù)。結(jié)果表明,輻射井對(duì)堆積壩下游的浸潤(rùn)線影響很大,并驗(yàn)證了簡(jiǎn)化輻射井的可靠性。(3)基于對(duì)四個(gè)國(guó)家設(shè)計(jì)管理經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)對(duì)比,提出了適當(dāng)提高防洪標(biāo)準(zhǔn)以及穩(wěn)定安全系數(shù)的建議,并建議把尾礦庫(kù)安全列為安全監(jiān)察的重要內(nèi)容。結(jié)合某尾礦庫(kù)的閉庫(kù)管理經(jīng)驗(yàn),總結(jié)了建立綠色礦山的必要措施。
【圖文】：

（a） 礦廠研磨機(jī) （b） 選礦廠內(nèi)部圖 1-1 河南省洛陽(yáng)市某一選礦廠尾礦研磨情況Fig.1-1 Grinding of Tailings of a Concentrator in Luoyang City, Henan Province1.1.2 研究的意義近年來，國(guó)內(nèi)外發(fā)生了多起較為嚴(yán)重的尾礦庫(kù)失效事故。2019 年，巴西 Córrego doFeijo 尾礦壩潰壩，1200 萬立方米的尾礦廢料決堤形成泥石流，造成 160 人死亡，160 人失蹤；2015 年，巴西的某尾礦壩發(fā)生嚴(yán)重的事故，43 萬尾礦漿造成了嚴(yán)重的環(huán)境破壞，污染了從多斯河到大西洋的的長(zhǎng)達(dá) 668 公里的河道，是全球背景下巴西礦業(yè)最大技術(shù)災(zāi)難的環(huán)境悲劇；2010 年，匈牙利某鋁礦尾礦庫(kù)潰壩，約 600 萬立方米的尾礦廢渣泄露，對(duì)下游居民的生命財(cái)產(chǎn)以及土地造成了巨大損失[13]；2011 年中國(guó)綿陽(yáng)帶有金屬錳的尾礦泄露，造成下游支流涪江污染；2008 年山西襄汾 26.8 萬立方米的銅礦尾礦泄露，造成 281人死亡，30 多人受傷[14]。以上事故案例可以看出，一旦尾礦失效發(fā)生泄露噴涌事故，，內(nèi)部有毒的礦渣不僅會(huì)毀滅下游人民的家園，還會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成極為嚴(yán)重的污染等一系列的災(zāi)害問題，圖 1-2 為巴西馬里亞納市某鐵尾礦庫(kù)潰壩后的事故現(xiàn)場(chǎng)圖[15]。尾礦壩體內(nèi)部侵蝕是潰壩的主要原因之一，世界上有數(shù)以千計(jì)的大型尾礦壩和廢石

1 緒論影響以及各個(gè)因素對(duì)滲流場(chǎng)浸潤(rùn)線的影響程度對(duì)比分析。因此通過分析前期尾礦庫(kù)的設(shè)計(jì)、運(yùn)行期尾礦庫(kù)的管理以及后期尾礦庫(kù)的閉庫(kù)管理，研究尾礦壩體的滲流狀態(tài)，對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行合理地設(shè)計(jì)及管理，以達(dá)到預(yù)防尾礦壩體發(fā)生滲流破壞的目的，具有十分重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：西安理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TV223.4

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本文編號(hào)：2682990