尾矿库水工设施采动影响评价与防护对策

为掌握尾矿库下方煤炭开采对坝体及水工设施的影响情况,对尾矿库区域地表沉陷变形情况进行了计算,并结合尾矿库坝体及附属水工建筑物的结构基础上对采动影响分析。现场勘测理论分析表明尾矿库坝体及附属水工建筑物已经经受了一定程度的采动损害影响。为此,提出了必要的防护对策以应对损害影响,保证尾矿库坝体及附属设施的正常安全使用。     

节理岩体边坡采动损伤与可靠性分析

为定量分析节理岩体边坡的采动损伤对边坡可靠性的影响,通过对大孤山铁矿下盘混合岩边坡进行现场勘测与模糊C均值聚类优化分析,确定了岩体2组优势节理的倾向、倾角、迹长和密度的随机分布参数。利用Hoek-Brown强度准则参数m和s与岩体质量分类指标GSI和扰动系数的关系,采用Monte-Carlo模拟抽样技术获得了节理岩体强度的随机分布参数。建立了节理岩体损伤与扰动系数D的联系,应用Kawarnoto损伤张量对采动损伤进行了数值分析,并根据Rosenblueth原理获得了扰动系数D以及反映时空效应和各向异性的岩体强度随机分布参数。基于此,定量分析了大孤山铁矿下盘混合岩节理岩体边坡采动损伤的时空变化特征及其对边坡稳定性的影响。结果表明,采场底标高从-87 m降至最终-450 m时,坡顶至-87 m水平同一高度滑弧可靠性指标相对下降7.7%,原因为采场下移导致节理岩体损伤加剧、强度降低所致,并且危险滑面逐渐向坡面偏移,与坡面近处岩体的损伤较大相关。     

地下采场顶板节理岩体的可靠性分析及应用

通常岩体中分布有较多的节理,而其稳定性受到节理产状的影响,结合工程实际,基于关键块体理论建立了地下采场顶板稳定性可靠度分析模型,并且考虑多节理共同作用和岩石力学参数取值的不确定性对岩体稳定性评价造成的影响,运用一维优化算法与区间理论求解采场顶板节理岩体的可靠性指标,该指标的数值可作为地下采场顶板的节理岩体稳定性的综合评价依据。将该方法运用于某地下采场顶板的稳定性综合分析中,其结果显示:该方法在分析地下节理岩体结构稳定性中具有一定的优势,可避免某个岩石力学参数在取值不准确时对计算结果产生较大影响。     

采动影响下建筑物损害程度的模糊聚类分析

在建筑物下采煤之前,需要准确预测和评价地下开采对地表建筑物的损害程度．在分析采动影响下建筑物损坏程度影响因素的基础上,结合建筑物采动损害典型实例,采用基于模糊等价关系的模糊聚类分析方法,对采动影响下建筑物损害程度进行了分类研究．研究结果表明：用模糊聚类分析方法评价建筑物的采动损害程度是可行的,其评价结果与实际符合较好,为建筑物采动损害程度的预测和评价提供了一种新的方法．     

白牛厂矿节理化岩体力学参数与采场安全跨度评价

白牛厂矿岩体节理发育、质量差,直接影响采场的稳定性。为了较真实地获得矿区岩体的力学参数,并准确评价采场安全跨度,先对扩展后的Hoek-Brown准则进行了部分修正。然后引入岩体节理间距Js,对传统的GSI确定方法进行了改进,以使节理化岩体结构的描述定量化;再结合Hoek-Brown准则的经典公式,对各种岩体力学参数进行处理。最后,推导了地质强度指标GSI与RMR、Q之间的数学关系,利用Barton提出的工程跨度经验公式,对矿区6种主要岩体采场安全跨度进行了评价,得出了井下无支护采场安全跨度应不大于10m的结论。所用的方法为节理化岩体力学参数的估计提供了一种简单、易行的途径,对采场安全跨度的评价也与生产实际相符,适合在同类矿山中应用。     

采动影响下建筑物损害程度的模糊聚类分析

在建筑物下采煤之前,需要准确预测和评价地下开采对地表建筑物的损害程度．在分析采动影响下建筑物损坏程度影响因素的基础上,结合建筑物采动损害典型实例,采用基于模糊等价关系的模糊聚类分析方法,对采动影响下建筑物损害程度进行了分类研究．研究结果表明：用模糊聚类分析方法评价建筑物的采动损害程度是可行的,其评价结果与实际符合较好,为建筑物采动损害程度的预测和评价提供了一种新的方法．     

矿区生态环境要素的采动损害定量评价方法研究

为了系统研究矿区生态环境的采动损害,必须分析各生态环境要素的采动损害情况,揭示其采动响应机理,并对其采动损害状况进行定量评价。根据采动破坏特点,本文首先分析了矿区生态环境的采动要素构成,并将其划分为建(构)筑物、交通线路、耕地、水环境和地形地貌五大类别。然后描述了各类别的采动响应特征并对其采动损害的影响因素进行了简要分析,在此基础上择取了各要素采动损害定量分析的评价指标。然后提出了各自的采动损害定量评价方法,针对五阳煤矿生态环境的典型采动要素进行了实例分析,分析结果表明评价方法可行,能够满足矿区生态环境采动损害综合分析研究的基础数据需求。     

采动应力与采空区压实承载耦合分析方法研究

采空区垮落带在覆岩沉降作用下的应力恢复对采动应力场有显著影响。基于围岩应力与采空区压实承载的耦合作用,研究了垮落带岩体压实承载的力学特性及参数反演方法,分析了裂隙带岩体的拉伸劣化力学特性,提出了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法,通过实例仿真模拟分析进行了验证。研究表明:垮落带渐进压实承载的力学特性是指数型表达式,压缩刚度随压缩应变呈非线性增长。由双屈服本构模型反演得到与理论解拟合度较好的垮落带力学参数,实现了垮落带压实承载特性的仿真模拟。裂隙岩体劣化系数表达式反映了模量劣化特性,应变软化本构模型增加模量劣化算法组成岩体劣化本构模型,实现了应变软化和裂隙岩体模量劣化的动态分析,较真实严谨的反映裂隙带岩体的力学特性。基于垮落带与裂隙带特征的仿真模拟,实现了采动应力场与采空区覆岩"两带"特征的耦合分析。通过工作面支承压力场演化特征的实例仿真分析,验证了采动应力场与采空区压实承载耦合分析方法的可行性和正确性,提高了采动应力场和围岩采动响应研究的严谨性和可靠性。     

采动岩体工程分类及力学参数估算方法研究

为解决采动岩体数值计算中力学参数问题,基于覆岩三带理论及工程实践,提出了以现场可直接测量的采动岩体完整性指数、三带发育高度为分类指标的采动岩体工程分类法,建立了岩体纵波波速与地质质量指标的关系,推导了Hoke-Brown准则中关键参数的计算公式,实现了采动岩体力学性质的定量评价,总结了采动岩体力学参数取值的一般规律。工程实践表明,该分类方法及力学参数估算方法简便实用,符合工程实际。     

深部破碎矿体分段空场嗣后充填法采场结构参数优化

为确定深部破碎矿岩条件下采场合理结构参数,通过理论分析、现场测试以及数值模拟研究相结合的方法,对深部矿体采用分段空场嗣后充填法的采场结构参数进行分析与模拟。首先,通过对井下不同岩体进行取样实验与工程地质调查,获得不同岩体的岩石力学参数与节理裂隙参数,采用RMR法与BQ法进行岩体分级,开展岩体质量评价,评估矿岩稳定性。其次,采用Mathews图法,确定了铜绿山铜铁矿现有赋存条件下的采场结构参数合理范围。最后,利用Flac3D三维数值模拟软件,对开采过程进行仿真模拟,结合采矿过程中的应力、应变等的变化,分析采场的稳定性,验证采场结构参数的合理性。     

基于EAHP的尾矿库溃坝风险多级模糊综合评价研究

针对尾矿库溃坝风险评价中存在群决策的主观随意性和语言模糊不确定性等问题,建立了基于可拓层次分析法（Extension Analytic Hierarchy Process, EAHP）的尾矿库溃坝风险多级模糊综合评价模 型。采用可拓区间判断矩阵全面客观地描述了各位专家对该尾矿库溃坝风险评价指标权重的模糊意见和偏好,利用各位专家与专家组意见的偏差比重确定各位专家的重要性系数,并引入一致性系数[α]和[θ]处理可 拓综合区间判断矩阵R,进而确定指标权重系数[ωj],凸显了各位专家在尾矿库溃坝风险群决策中的不同作用,简化了可拓区间判断矩阵一致性检验过程,提高了指标权重的准确性。将建立的尾矿库溃坝风险多级模 糊综合评价模型应用于杨家湾尾矿库溃坝风险评价中。评价结果表明：该尾矿库的溃坝风险等级为安全,且坝体失稳和洪水漫顶对该尾矿库的安全影响较大,与杨家湾尾矿库日常管理的实际情况相符。该方法有效解 决了尾矿库溃坝风险分析中的权重群决策问题,既避免了专家意见的遗失,又降低了专家主观判断的随意性对评价结果带来的不利影响,提高了尾矿库溃坝风险分析的有效性。     

尾砂分级综合利用对尾矿库安全稳定的影响

开展尾砂分级综合利用是当下矿山资源综合利用的趋势。研究尾矿分级粒径的选取对尾矿库安全稳定的影响问题,并阐明获得科学合理的尾矿分级粒径取值的技术路径。结果表明：尾矿分级取走一定数量的粗粒尾矿对尾矿堆积筑坝及尾矿库排洪的安全稳定性产生一定的影响,如果尾砂分级粒径选取不合理,取走的粗粒尾矿数量超过安全范围,造成细粒(包括黏性)尾砂占比增加,可能导致尾矿堆积坝出现渗透变形破坏,严重时甚至会造成尾矿坝坍滑失稳;同时可能导致尾矿沉积滩面坡度变缓,减少尾矿库的调洪库容,降低尾矿库的排洪安全性。研究获得安全合理的尾矿分级粒径取值对于尾矿库的安全稳定性至关重要。为了实现这一目标,必须以尾矿库的安全(包括尾矿坝的稳定安全和尾矿库的排洪安全)为中心展开一系列的研究论证工作,才能确保尾砂分级粒径取值的科学、合理。主要研究内容包括：研究分级后的尾矿物理力学特性变化情况、尾矿沉积滩平均坡度变化情况,以及尾砂粒径改变之后,对尾矿坝沉积分布规律产生的影响;基于多种工况条件,重新进行尾矿坝渗流分析计算、尾矿库调洪演算和尾矿坝稳定分析计算,必要时还需要进行尾矿库溃坝试验研究。研究成果可指导国内外尾矿分级综合利用工程技术实...     

红河某尾矿库坝体渗流稳定性分析

我国以往尾矿库技术不足,许多尾矿库存在设计不当的问题,潜在危险高.对此以云南红河某尾矿库为研究对象,通过现场勘查并结合室内土工试验与力学试验得到尾矿体渗透系数及力学参数,基于Geo-studio软件,构建尾矿库数值分析模型,研究尾矿库的渗流规律并对尾矿库坝体稳定性进行计算分析.对结果分析得出:尾矿库坝体在正常运行、洪水...     

某新建尾矿库的最大安全堆坝速率研究

尾矿砂堆坝速率对尾矿坝安全运行有重大影响。为探讨某新建尾矿库的最大安全堆坝速率。通过有限元流固耦合法分析不同堆坝速率对尾矿坝的安全影响机理,确定合理的堆坝速率。研究表明,随尾砂堆坝速度增大,尾矿粒间有效应力增长速度趋缓,孔隙水压力增长速度趋陡,抬升浸润线埋深,增大下滑力。同时,降低固结度,降低尾砂力学强度,减小抗滑力,从而降低尾矿坝稳定性。综合抗滑稳定系数、最小浸润线埋深以及固结度确定某新建尾矿库的最大安全堆坝速率为15m/a。尾矿安全极限堆坝速率随弹性模量、渗透系数、粘聚力、内摩擦角增大而线性增大,随堆积坝高度增大而线性减小,随干密度、堆积坝坡比先升后降,呈抛物线型关系,存在堆坝速率最大值。     

基于Game theory-VF模型的尾矿坝体稳定性理论研究

为提高尾矿库稳定性评估工作精准度,将可变模糊集理论引入尾矿库稳定性评估中,建立了基于博弈论-可变模糊集的综合评估模型。在综合考虑了尾矿库失稳原因及自然、管理等6个方面因素的基础上,选取了17个指标构建了综合评价指标体系;采用G1-CV法分别确定指标主观权重和客观权重,并基于博弈论计算指标综合权重,通过计算单指标相对隶属度和综合特征值,对河南省栾川县3个尾矿库进行稳定性等级评估,并与云模型和云物元理论评估结果相比较。结果表明:建立的综合评价模型评估结果合理可靠,与实际情况相符合,为尾矿库稳定性评估工作提供了一种新方法。     

生态修复尾矿坝的边坡稳定性评价

当前的尾矿坝稳定性分析中，不考虑植物作用的影响，难以满足尾矿库综合治理的客观要求。以歪头山铁矿尾矿库为例，采集现场生态修复区的植物与根际土壤样品；制作灌木侧须根-土复合土，测定复合土的渗透系数和物理力学性质指标；测量植物生长参数，进行主根条拉伸实验；基于极限平衡法，计算在正常运行、洪水运行、特殊运行工况下，生态修复尾矿坝的浸润线及安全系数。结果表明：无植物体、植物侧须根加筋、植物侧须根加筋+主根锚固+自重等3种状态下，生态修复后尾矿坝的安全系数提高0.025~0.030，说明植物修复有利于坝体稳定，但影响仅限于表层，对整体稳定性影响有限；特殊工况比洪水工况的坝体安全系数略有降低，且随地震时程呈先减小后增加再减小的波动趋势；稳定性评价结果表明，该尾矿坝在3种运行工况下是安全稳定的。     

防渗电解锰渣库流固耦合稳定性分析

以电解锰工程性质为基础, 使用流固耦合的极限平衡法, 对铺膜防渗锰渣库的边坡稳定性进行了分析。分析表明, 铺膜防渗显著降低了锰渣库边坡的稳定性。库底导渗系统对维持锰渣库边坡稳定性发挥着至关重要的作用。山谷型铺膜防渗锰渣库在运行期间的边坡抗滑稳定安全系数可能低于终期抗滑稳定安全系数, 运行前期渣库快速上升阶段安全系数为最低, 而最危险滑动面经过防渗膜与锰渣的界面。因此, 锰渣库初期坝上游坡面和底部设计坝高持力区不应使用光面膜, 而应当使用双糙面膜。库底导渗系统须有足够的抗压能力, 以保证其长期发挥作用。渣库运行前期应增加导渗体的密度, 加速锰渣排水固结。     

基于Geo-studio的尾矿库加高扩容后坝体稳定性分析

加高已有尾矿坝是扩大尾矿库库容的一种经济可行的办法,但尾矿库等级升高,溃坝风险增大。以辽宁某尾矿库为例,通过现场勘查和室内试验获得堆积层基本物理力学参数;对比实测浸润线,利用Geo-studio软件模拟分析尾矿坝加高前后渗流场并优化渗透系数,进一步分析坝体静力稳定性和地震动力响应。结果表明：尾矿库浸润线最小埋深在10 m以上,符合规程要求;采用瑞典圆弧法和简化Bishop法计算的安全系数均高于允许最小安全系数,地震对坝体安全性影响较小,只有局部液化;加高后最危险滑面位于初期坝附近370 m标高以下,主要为深层圆弧形滑移,原因是尾粉土渗透性较低导致浸润线升高,建议实时监测尤其是洪水期浸润线高度,必要时采取相应措施降低浸润线,有效杜绝渗透破坏。     

A safety assessment of the new Xiangyun phosphogypsum tailings pond

Phosphogypsum tailings are piled up to form a phosphogypsum tailings pond. In the design and operation stages of a tailings project, the stability of the tailings pond, the control capacity for flood, and the reliability of the drainage and safety monitoring facilities should be fully evaluated. Key contents of the safety assessment are analyzed in view of the new Xiangyun phosphogypsum tailings pond, which is currently in the design stage. Flood routing calculation results show that the pond cannot meet the requirements of the China National Standards Safety Code in the condition of a 500-year flood even if the drainage facilities operate normally. Seepage and static stability of the tailings pond are investigated through numerical and limit equilibrium methods. The results indicate that the sliding stability can meet the requirements along the starter dike profile. Dynamic calculation results show that the liquefied area is at the top of the dam slope and it cannot influence the dam safety. The aspects of safety monitoring design that require attention are also proposed.     

上游式湿排尾矿分级分区放矿筑坝工艺试验及应用#br#

针对上游式湿排尾矿库入库尾矿粒度偏细、浓度偏高、不易分选的特点,为实现尾矿的安全堆存,采用分级分区放矿,将粗细尾矿分级后,粗颗粒尾矿优先在坝前放矿,细颗粒尾矿在上游库内排放。通过在南京梅山山景尾矿库实施旋流器分级分区放矿筑坝试验,将入库尾矿经FX 250型水力旋流器在0.1 MPa压力下进行分级,将沉砂质量浓度稀释至35%以下排放在坝前,取样检测表明,坝前20 m范围内+0.075 mm尾矿占比在90%左右,坝前40 m范围粗颗粒含量明显增加。通过在粗尾矿沉积的坝前区构筑池填法子埂,使粗尾矿集中在坝前最小干滩长度范围内沉积形成安全超高区;将溢流汇集后经管道输送至上游库内排放。试验结果表明,上游式尾矿分级分区排放工艺能够很好地解决细粒高浓度尾矿采用坝前水力冲积放矿存在的防洪不足及坝体稳定性不高的问题。该尾矿堆存工艺在南京梅山山景尾矿库成功应用,既解决了尾矿库前期运行存在的潜在安全隐患,又节省了运行成本。