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细粘尾矿力学特性与尾矿坝稳定性关键技术研究及其工程应用
2009-08-26    打印 关闭

  我国是一个矿业大国,12种大宗矿产每年尾矿排放量约3亿吨,除小部分作为矿山充填或综合利用外,绝大部分堆存于尾矿库。据统计中国有尾矿库约6000余座,这些尾矿库绝大多数用上游法堆坝。我国的尾矿坝安全形势不容乐观,尤其是近些年,尾矿坝的事故情况时有发生,造成了人员伤亡损失和巨大的经济损失,且给环境带来了不可逆转的影响。我国尾矿库三分之一属病险库,这些尾矿库不同程度存在事故隐患,严重的甚至发生溃坝。从我国建尾矿库到现在尾矿库事故不断,中国经济和科技高速发展的今天,依然不能避免此类事故。这种现象与我国现在构建和谐社会的宗旨极不协调,而尾矿坝安全事故的主要原因之一是我们对尾矿力学特性及尾矿坝的稳定性关键技术研究和认识不够深入

  我国尾矿坝数量众多,而且现在的发展趋势是向着细粘粒和高坝方面,这必将导致安全形势本就不容乐观的尾矿坝安全问题更加突出。而对细粘尾矿力学特性与坝体稳定性的研究很鲜见,这也从侧面证明了我国对尾矿及尾矿坝稳定性研究缺乏系统性。解决细粘和高尾矿坝稳定性问题是一个包括地质、勘探、力学试验和分析方法等因素在内的高度复杂的系统工程,要求准确取得尾矿的物理力学特性以及尾矿坝中孔隙水压力的分布情况,且需要采用合适的分析方法。

  该项目在中国科学院武汉岩土力学研究所博士启动基金、中国科学院岩土力学重点实验室开放课题及江西铜业集团公司、银山铅锌矿、东乡铜矿、永平铜矿和武山铜矿等稳定性分析项目的资助下开展了细粘尾矿的力学特性、尾矿的固结特性及坝体超静孔隙水压力的积累与消散、尾矿坝中排渗土工织物淤堵及尾矿坝的抗滑稳定性分析方法等的系统研究。解决了细粘粒尾矿坝稳定性中关键性技术问题,具有很强的创新性。特别是针对于尾矿坝坝体向着细粘粒和高坝这种发展趋势具有一定前瞻性。

  项目通过大量的土力学实验,建立了细粘尾矿粒径对抗剪强度的影响模型,率先提出了分阶段的超静孔隙水压力计算方法及动孔压预测公式;首次揭示了细粘尾矿坝排渗滤层化学淤堵机理;揭示了离散性对尾矿力学特性的影响规律,提出了细粘尾矿坝稳定性分析的破坏概率标准;创建了考虑粒径、超静孔隙水压力、离散性等多因素影响的细粘尾矿坝稳定性分析体系;提出了有效的细粘尾矿坝病患综合防治技术,即堆坝过程孔压变化预警及控制技术、排渗设施淤堵防治技术、垂直水平联合排渗技术。

  该项目针对细粘尾矿坝稳定性分析体系及病患防治技术等关键难题,开展了系统深入的研究工作,建立了科学的细粘尾矿坝稳定性分析体系,研发了细粘尾矿坝病患综合防治技术,解决了细粘尾矿坝的安全稳定性分析及防治这一重大技术难题。研究成果大大丰富了环境土力学理论及尾矿坝灾害防治技术,现已成功应用于我国的23座尾矿坝(江西省8座),涉及金、银、铜、铁、铝等金属、非金属矿山。其中病患治理15座,加高扩容6座,安全闭库2座。累计实现经济效益3.72亿元,减少征地1500亩,避免了7.6万人迁移。取得了很好的社会、环保和经济效益,科技进步和工程示范作用显著。

 
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