获取尾矿坝沉积规律及物理力学指标的简易方法.pdf

矽 饮 彬矽， 看 椽 ； 尾 矿 l ， ⋯ I ￡ 牟 ／ ‘ ’ ／ 移一手 0 获取尾矿坝沉积规律及物理 力学指标的简易方法 北京 有 色冶 金 设计研 究总院 兰一 【 捕蓦 】 张家口 盘矿尾矿坝加固加高 工程 设计中． 利用巳 积景的资 料，经一定的 踏勘． 浅屠取 样，试验综台分析等方法找出了尾矿沉积规律和必要的物理力学指标．这不仅缩短了工程周期．P l 时， 也节省了大量勘察费用．取得较好效果． 关键调；尾 矿探坑试验分析 l 前 言 张家口金矿虎B q 沟尾矿库距 选 矿 厂 约 1． 8 k in，汇水面积为3 ． 4 1 k in。 。 该库原设计最终 堆 积 标 高为l l S O m。 1 9 8 7 年炭浆厂正式投产后，困尾 矿 粒 度 变 细，坝体的稳定性降低，曾对尾矿坝进行了 加 固处理。现尾矿坝顶标高为I 1 8 5 m。 虎Ⅱ q 沟尾矿库如能继续使用，对保证该 矿维持正常生产，少占农田，节约投资等均 有很重要的经济意义和现实意义。为了确保 尾矿坝的安全，必须认真研究其稳定性。通 常是对该坝进行大量韵勘察工作取得必要参 数 后，进行分析和计算。本文介绍的是只经 踏勘，浅层取样及试验分析获得坝体尾矿分 层及各项物理力学指标的方法。 2 尾矿的沉积规律 2 ． 1 浮选工艺尾矿的沉积 浮选工艺流程所产 出的尾矿 比较粗，全 尾 矿 的 平 均 粒 径 d p 0 ． i i 4 mm，d 。 。 0 ． 9 ra m，太 于0 ． 0 7 4 mm的颗 粒 含量 高达 6 1 ，颗粒组成见表 l ，属细砂类尾矿。 旋流器沉砂卿 j 更粗，0 ． 0 7 4 ra m以上的颗 粒含量达8 6 oA～8 9 。这表明原尾矿中有约 2 8 ． 5 的粗颗粒被旋流器分离进入沉砂，所 以滥流中的尾矿颗粒组成应比原尾矿细，根 据全尾矿和沉砂的级配，估算分选后尾矿的 寰I 尾砂的颗粒组成 ％ 粒径 0 ． 2 5 o ． 2 5 ～ o ． 1 2 5 ～ 0 ． 0 7 4 ～ o ． 0 5 ～ o ． o ～0 ． 0 2 ～0 ． o o 5 分类 m m O． 1 2 5 O ． 0 7 4 O ． 0 5 0． 03 T O． 02 0 ． 0 0 5 TT I原工 艺 TT 一 2现工艺 l 一 2上 l l 一 2上 2 l 一 3上 3 1 2下 2 谥 流 9． O 2 2 ． 0 ． 0 l 5 ． O 细砂 粉土 柑土 柑土 柑土 细砂 细砂 粉狰 获取尾矿埙沉积规律及物理力学指标曲倚易方法广学_辅兰 邮犏1 0 0 0 3 8 一 4 3 一 D 0 D O 0 O 3 9 3 8 6 ／／6 O 0 0 0 O 0 9 2 3 T ／ ／2 0 0 O 0 0 0 Ⅲ Ⅲ ／／ 三 “ 儿 O 0 O 0 0 0 0 0 坫 啦锄 驰 O O O 0 O 0 O 0 6 l 5 B 5 O 3 l } ／ ／ ／ ／ ⋯ 维普资讯 级 配如 表 1 所 示 。d p0 ． 0 7 4 4 mm，d 。 0 ． 0 7 4 ram， 小于0 ． 0 2 mm的颗粒 含量为2 1 ％， 属 于粉砂类尾矿 ，仍为一种较好 的 筑 坝 材 料。根据试验室分析取得 了滩面不 同位置的 平均粒径和平均坡度详见表 2，表 3。这一 结果表明这种粉砂类尾矿形 成的坝体沉积层 较好，在1 O O m左右为细砂，2 5 0 m左右为粉 砂 ，2 5 0 m以远为粉土，在水下沉积 处 为 粉 质粘土，见图 1。 寰2 滩面上的颗粒分布 mm 教矿流量 不同罐长 ， l 煦矿流盛 不同难长 ／ s 2 ． 2 炭浆法工艺尾矿沉积 胄 1 1 7 0 m标高由于选矿工艺的改变尾矿 明显变 细，全尾矿平均粒径d p 0 ． 0 4 2 ram， dB o 0 ．0 3 8 ram， ’ 小 于 0 ． 0 7 4 mi l l 的 颗 粒 占 8 s ％，颗粒 组成如表 1。这种含细粒较多的 粉土类尾矿一般认为不能角来冲填筑坝 8 0 年代冶金部建筑研究总院曾对2 0 0 余座 坝 的 尾矿进行沉积规 律 的 研 究。结 果 表 明 仅 O ． 0 7 4 mm的颗粒作为筑坝的界限粒径有一定 的局 限性， 0 ． 0 2 ra m可以作为有效筑坝界限粒 径。 研究指出t如果原尾矿中大于0 ． 0 2 mm 的 颗粒含量在6 0 以上 ， 当坝轴 线不太长 、 筑坝 上升速率不太快时，用尾矿筑坝是 可行的。 张家 口 金矿尾矿坝目前坝轴线较短，旃 矿浓度高，重量浓度达4 0 以上，单管放矿 流量小，约9 ． 7 I ／ s ，筑坝的上升速率小，近 8 年来平均1 ． 7 ra t a 左 右}全 尾 矿 中 小 于 0 ． 0 2 ra m的颗粒为3 1 ％。 由于这些有 利因素， 该坝具有较好的滩面，滩面坡度约 3 ，滩 长不 小于3 0 0 m，近l O O m左右可 以行人。 该坝放 矿浓度达4 0 ，属于高浓度上游 法单管放矿筑坝工艺，目前对这种筑坝方法 所形成的滩面研究尚少。 根据试验结果，尾矿滩面上的颗粒主要 由0 ． 0 2 mm 至0 ． 0 5 m m和大于0 ． 0 5 ra m的推移 质尾矿 组成，小于0 ． 0 2 ram的流动质尾 矿 与 原尾矿相差无几。这表明尾矿在滩面上的分 选不显著。因此，可用一个指数 函 数 表 示 d o 在滩面上的分布情况，根据试验结果 d B o 0 ． 0 5 2 L一 。 。 由此式可推得不同滩长L 处 中值粒 径d 。 的尺寸如表 4。 囊4 不 同滩长的d o 滩长 ．m 5 0 l O 0 1 5 0 2 0 0 2 5 0 0 O d 5 o， i t l T n 0． 02 0 0 ． 0 2 5 0 ． 0 2 4 0 ． 0 2 3 O ． 0 2 2 0 ． 0 2 表 4 绪粜表明。滩面上5 0 m左右仍为粉 土类尾矿，在3 0 0 m以内d 。 变化不大，为粉 质粘土类尾矿，见图 1 ． 圈1 尾矿坝纵断面图 一 4 { 有色 l 9 9 7 ．2 维普资讯 造成尾矿分选性质差的主要 原因是放矿 浓度高，排矿流量小，单管放矿阔距犬。在 这种条件下推移质尾矿可变为沉砂质尾矿而 l迅速沉积，流动质尾矿有的被裹挟随颗粒一 起下沉，有的被水流输送到放矿 点形成的扇 形滩面上沉积。随着放矿时闻延长，主流槽 越来越深，尾矿浆沿着主槽流向库 内，从而 有利于推移质尾矿向库内搬运，这就使得尾 矿在整个滩面上相对均匀。3 ’ 坑尾矿取 自约 1 2 0 m处的尾矿主槽道 内，其中大于0 ． 0 5 ram 的颗粒为6 6 ，小于O ． 0 2 mm的 颗 粒 仅 为 1 9 。 3 尾矿 的物理力学特性 3． 1 尾矿的沉积状态 尾矿在滩面上经过脱水和 白重压力而变 峦 ，表层尾矿由于 自重压力小，处于松软状 态，见表 5。各类尾矿的 千 容 重 由1 1 ． O ～ 1 ． 3 k N ／ m 。 之闻。随着压力的增加尾矿 逐 渐 变 密。不 同压力下的物理指标见图 2。 日} f ～ 一 ～ 兰 。 。。 _ 吉 2 志j _ 2 2 一 3 ； 。 ‘ ， L ～ ～ - } 2 1L 因l此尾矿的固绪系数也较大，计算表明在瑗 筑坝速率情况下，尾矿坝体持力区内无显著 超孔隙压产生。 3 ． 3 抗剪强度 原状尾矿的固结快剪强度指标详见试验 报告，由于剪切过程中的排水作用，试验指 标偏高。不同密度的抗剪强度指标见表 6． 凝 聚力c 值随干容重变化不 大，摩 擦 角 值 随密度的变化l尾砂 在1 k N／ m 。 为4 。 ，粉 土 在1 k N ／ m 。 约为3 。 。由于现场各尾矿沉 积 层 的密度达不到表 5 中试样的密度，而且在浸 润 线以下的尾矿均呈饱和状态， 因此抗剪强 度也比该试验结果低。 襄5 不 同密度的抗剪强度指标 将坝体按浸润线分为水 上、水 下 两 部 分，各种尾矿沉积层的物理力学 指 标 见 表 6 。 本次设计采用 的各土层力学 指标根据试 验资料及同类矿山尾矿坝的勘察资料综合分 析而得，详见表 7 。 利用以上资料采用瑞典圆弧法进行稳定 分析并对坝体进行加固加高设计，详见 Ⅸ 张 家日金矿尾矿坝稳定性分析报告 1 9 9 5 年 1 O 月。 3 ． 2 渗昱 不 同 压 力 下 的 物 理 指 标 4 结 “、P d ． 渗 透 性 帮 原状尾矿的渗透性在7 ． 3 1 0 一 ～7 ． 3 长期以来，在尾矿后期坝的设计中存在 1 0 c m／ s ，见表 5。这种离散性是 试样的不 着最大的难题是如何确定尾矿沉积层的分布 均 匀性 和密度差异所致。由于渗透性较好， 及各层的物理力学性能。欲获取该资料需对 获取尾矿坝 沉积规律厦物理力学指标 的俺易方怯李毓 兰 由 5 辅 1 o o o 3 B 一 4 5 维普资讯 裹e 沉积尾矿层的物理力学指标 表T 各土层力学指标取值 尾矿坝进行大量的工程地质勘察及室内试验 工作。室外勘察工作耗资很大，时 间长。除 了大型重要的尾矿坝及危险坝有条件进行此 瑗工作外，大部分尾矿坝没有能 力 做 此 工 作。 目前国 内矿山尾矿坝多数 巳处于中、后 期阶段。急需进行稳定性分析评价，以便确 保大坝的安全。本次设计采用探坑，探槽取 样经试验分析得到较准确的资料，为国家节 省投资约3 0 余万元。并为今后尾矿坝的后期 设计 、稳定性评价提供了一个较 简 便 的 方 法。 ※ ※ ※ ※ ※ ※ 一 4 6 一 有色矿 一1 9 9 T ．2 维普资讯