考慮物理和化學淤堵的尾礦壩滲流試驗研究及數值分析.pdf

1、尾礦壩是由尾礦堆積碾壓而成的壩體，主要用于堆存金屬和非金屬礦山進行礦石選別后排出的尾礦或工業(yè)廢渣。一般情況下，壩體高度可達幾十米甚至上百米。如此龐大的巖土體一旦潰壩會引起滑坡泥石流等重大災害，引起重大人員傷亡、財產損失和環(huán)境污染。
　　據不完全統(tǒng)計，導致尾礦庫潰壩事故的直接原因中，滲流破壞占比例較大。在尾礦廢水流經尾礦壩體的過程中，由于顆粒級配和大量化學物質的存在，常會發(fā)生淤堵現象，導致尾礦壩滲透性能逐年下降，這嚴重威脅著尾礦壩安

2、全穩(wěn)定。因此，對尾礦壩的淤堵現象進行研究，找出其與尾礦壩滲透性能之間的關系是解決這一問題的關鍵。
　　本文以位于陜西省華縣金堆鎮(zhèn)大栗西村上游的栗西尾礦壩為例，通過現場實地調研，室內砂柱試驗及數值模擬分析探討了淤堵現象對尾礦壩滲流規(guī)律的影響。本文的主要工作及結論有以下幾點：
　　(1)進行栗西尾礦壩現場實地調研，分析其尾礦砂粒徑組成及其滲濾液離子含量。分析結果表明，栗西尾礦壩砂礫粒徑范圍為0.63～0.08mm，其中0.63～

3、0.315mm和0.315～0.16mm的砂礫粒徑分別占38.82％和37.68％。這種粒徑大小的不均一性是壩體發(fā)生物理淤堵的主要原因。對不同地點水樣離子含量的測量分析結果表明，Fe2+含量為0.13～0.49mg/l，含量最高。Fe2+等離子可發(fā)生氧化還原反應形成沉淀，加速了尾礦壩發(fā)生化學淤堵的可能性。
　　(2)基于實地調研，以0.16mm和0.315mm大小的粒徑砂礫，用1:1的比例均勻混合進行不同水力梯度下物理淤堵室內砂柱

4、試驗。試驗結果說明以這兩種粒徑砂礫混合確實發(fā)生了物理淤堵現象，滲透系數隨時間減小，并經過快速下降、緩慢下降和最后逐漸到達穩(wěn)定三個階段。且不同水力梯度對淤堵范圍及淤堵深度影響不同。
　　(3)本文根據栗西尾礦壩不同地點水樣離子濃度分析，進行了三種不同亞鐵離子濃度溶液的化學淤堵室內砂柱試驗。三種工況下均發(fā)生了不問程度的化學淤堵，滲透系數經歷下降和逐漸平穩(wěn)兩個階段。
　　(4)本文以栗西尾礦壩為工程實例，在考慮化學淤堵作用的情況下