尾矿坝稳定性分析及相关问题浅析

尾矿坝稳定性分析及相关问题浅析
发表时间：2018-05-22T10:27:55.940Z 来源：《基层建设》2018年第5期作者：刘艳波
[导读] 摘要：中国尾矿资源在世界上排名第一，资源丰富。

尾矿的存在也构成了巨大的安全隐患。

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摘要：中国尾矿资源在世界上排名第一，资源丰富。

尾矿的存在也构成了巨大的安全隐患。

尾矿不仅能回收可利用的资源，还能消除潜在的安全问题。

尾矿坝稳定性分析计算是对尾矿坝整体规划或运行的定量评估和预测，以了解尾矿坝的工作条件和尾矿是否符合安全要求，开展稳定性分析工作。

此外，对尾矿坝的稳定性进行了大量研究，取得了一些成果，但同时也存在一些问题。

关键词：尾矿坝；稳定性；分析
引言
目前，我国工矿业发展较快，尾矿库数量庞大，尾矿坝体呈现多种形式，坝体高度越来越高，对于发展厂矿及周边环境都有很大的隐蔽性危险，尾矿坝的稳定性分析和判别是当前安全的重要组成部分。

由于种种原因，我国一半以上的尾矿库已经扩建或正在运行或处于危险之中。

尾矿坝的安全是一个非常严重的问题。

尾矿坝的安全已成为尾矿坝安全工作的重要组成部分。

因此尾矿工程研究具有重要的经济和社会效益。

1尾矿坝稳定性分析必要性
随着中国矿业的发展，大量的尾矿坝不断建成，使得尾矿坝的安全评价和预测变得越来越重要。

目前，尾矿坝的主要类型有上游法筑坝，中线法筑坝和下游法筑坝三种重要类型。

中国80％以上的尾矿坝都是上游法筑坝。

尾矿坝的安全评价主要是为了确保尾矿坝在施工，使用和闭库后不会造成坝体破坏等不良行为，同时尽量减少尾矿坝对人民生命财产的威胁。

矿山尾矿是矿山生产设施的重要组成部分。

投资规模较大，约占矿山建设总投资的5％〜10％。

尾矿坝是尾矿库的主要组成部分，包括尾矿初期坝和尾矿堆积坝等设施。

尾矿往往含有多种有毒有害物质，是人造泥石流的一种高位势能，其安全运行直接关系到周边生态环境和人民群众的生命财产安全。

①尾矿坝早期规模达到设计要求，没有明显的沉降，滑坡，裂缝，管道，正常运行条件；②尾矿坝坡度不宜超过设计要求，有的坝坡过陡，这种情况在局部不稳定的条件下，安全系数没有满足稳定性和防渗要求，没有明显的裂缝，塌方，滑坡和管道问题存在，坡面沟壑正常。

应选择具有相应资质的机构进行现状稳定性分析，分析方法和结果应符合相应的规范。

为了评估当前尾矿库的治理和安全状况，国家先后出台了一系列措施和相关法律法规，要求有关部门严格遵守相应的规定和标准，并定期进行相应的稳定性分析和应该把重点放在管理非常危险的尾矿坝上。

这些安全生产政策，法规，标准是有效遏制事故，维护系统安全的重要保障措施。

这是进行日常安全维护工作的基本依据和指导方针。

首先，要对系统做出准确，公正的决策，有关人员必须学习和掌握安全生产的准则，规则和标准，并以此作为进行分析的先决条件。

其次，为了对系统进行检查和分析，必须比较安全规则，规章制度和标准体系，比较当前的安全状况，分析确定必要的风险因素，找出潜在的风险因素和潜在的威胁因素，针对当前的安全风险逐一进行调查分析，对于重大风险要科学，及时治理。

图1上游筑坝法
2尾矿砂在坝内的流动沉积过程
上游法尾矿筑坝是在尾矿初期坝的基础上。

如图1所示，堆积坝采用尾矿砂水力冲击形成干滩后堆积坝逐渐升高的过程，尾矿通过放矿管和放矿支管进入初期坝顶，必要时可以通过螺旋分级机将粗颗粒排入坝前，细颗粒排入库尾。

当初期坝容量充足时，堆积坝采用粗尾矿提高大坝高度，增加新的容量。

如果尾矿堆积在坝体中，直到达到设计高度，大坝将被压实以调整尾矿排放管的位置。

河谷尾矿坝一般采用上游法尾矿筑坝，很多我们的选矿厂都是采用这种方式在长期的生产实践中总结出相应的规律，对于填料的高度有一定的限制，超过了高度限制就会坍塌危险，造成大量尾矿外流。

这种情况会对下游居民和农田造成灾难性后果，因此需要科学试验来确定初期坝的高度。

另外，尾矿坝外层不允许有深根性植物种植，防止大坝发生大量的吸水现象，增加大坝的湿润程度，从而降低了安全性和大坝的稳定性。

为了保护环境，可以在坝的外层覆盖高质量的表层土壤，种植多样化的草种，以保持稳定。

渗流坝主要为带有排水棱体的土坝、风化料坝，堆石坝。

由于筑坝料可以现场抽取，施工方便，施工过程简单，已被广泛使用。

3 ANSYS软件在尾矿坝稳定性分析中的应用
ANSYS是一个多功能的大型通用有限元分析（FEA）软件，与今天的11.0版本有很大的不同，被广泛应用于核工业，19712.0铁路，石化，机械制造，航空航天，汽车运输，能源，电子，国防工业，生物医药，土木工程，水利，矿业，家用电器等工业和科研。

尾矿坝的渗流分析和边坡稳定性分析可以使用ANSYS/Civilfem土工模块完成。

基于尾矿坝渗流的数值模拟，可以计算出尾矿坝的二维问题，坝体的孔隙压力分布可以通过坝体得到；该结果可应用于坝坡稳定性分析；流量可以通过边界条件的数值模拟来计算；大坝的稳定性。

利用ANSYS软件进行数值分析，对液压尾矿三个运行工况进行了计算，计算出尾矿坝体的稳定性。

研究表明，在尾矿回收过程中，尾矿坝安全满足坝体整体稳定高度要求较好，不会对滑坡造成较大破坏，但尾矿坝安全裕度较低。

尾矿资源的大量存储给环境，安全和土地带来许多问题。

由于不同时期的技术差距较大，尾矿中普遍存在大量宝贵的资源。

这些尾矿资源，如果不回收，可能会造成巨大的损失。

尾矿回收资源回收，可以处理尾矿消除安全隐患。

采用Ansys软件分析尾矿坝的稳定性恢复过程。

从位移变形开始，可以适当的研究坡面的初始堆积情况，采取措施避免损坏大坝。

从应力应变的角度来看，坝体整体稳定，整体不会被破坏。

如何保证尾矿坝下游居民和下游的安全受到越来越多的关注。

未来的研究尝试基于尾矿坝的失效概率分析和大坝失效后果的评估建立一个风险评估系统。

通过对尾矿库坝体破坏机理的研究，建立尾矿库破坏模式。

4尾矿坝废水中回收金属模式研究
铁矿尾矿已成为最危险的固体废物之一。

为了回收尾矿中的铁，研究人员提出了磁化焙烧和磁选的结合。

通过对化学成分和晶相的分
析，研究了不同工艺参数对铁回收率的影响。

提出了最佳的反应参数。

经优化参数，磁选精矿品位可达61.3％，回收率达88.2％。

这样，很多铁都可以重复使用。

另外，许多学者对磁化焙烧过程的微观结构和相变进行了研究，效果相当可观。

铁尾矿综合利用的研究，证实了铁尾矿中使用回收铁作为胶凝材料后残渣的可能性，缩写为TSC，包括其力学性能分析，物理性能和水化产物。

金矿尾矿有其特殊性。

尾矿坝坝址常常缺乏耕地，大部分地势差，坡度陡峭，库容小，集水面积大，防洪能力小，坝体较高。

在干旱地区，如果凝结水回流要求，坝水位处于较高水位，长时间形成人为高潜力泥石流。

由于选矿工艺的特点，近年来采用氰化物和氰化物浮选联合工艺进行黄金或金矿浮选，为了提高黄金的回收率，尾矿粒度200目的细度占70％〜95％的尾矿坝带来一定的困难，往往容易造成坝体浸润线高度积聚，坝坡渗流，沼泽管道带来了不利因素的稳定。

结语
尾矿属于中国常见的危险固体废物类型之一，是导致严重环境问题的一种类型。

矿山金属或非金属矿山的选矿厂面临着生产像“废料”这样有价值尾矿的挑战。

中国每年生产约3亿吨尾矿。

这些尾矿不仅数量庞大，而且还含有一些不能再生的有用成分。

如果他们随意排放，将会造成资源的损失。

更为严重的是，大面积的农田将被尾矿淹没，河流将被堵塞，造成严重的环境污染。

所以我们必须妥善处理。

参考文献：
[1]金尾矿综合利用技术研究与应用进展[J].李礼，谢超，冯一鸣.资源开发与市场.2012（09）.。