学位论文

高水位运行对尾矿库安全性的影响及其防范措施--闫星起

来源:    发布时间:2018-12-27 20:38:45    

随着采矿工业发展,尾矿库数量越来越多,坝体堆积越来越高,在我国尾矿库的重大事故时有发生,每次尾矿库的事故不但造成人员伤亡,而且在经济上也造成巨大的损失,在社会上造成严重影响。因此,有必要对我国尾矿库事故发生的本质原因进行进一步的认识,从而提出尾矿库安全运行的防范措施。

本文结合尾矿库事故素材等资料,研究其事故规律及特点,采用理论分析与力学计算等方法,研究高水位运行这一因素对尾矿库安全性的影响,并提出具体的防范措施。本文的主要研究内容如下:

(1)采用数据统计的方法,综合分析我国尾矿库整体数量分布情况和事故情况,初步了解我国尾矿库基本情况以及存在的问题。结果表明,我国尾矿库存在坝体稳定性普遍偏差、尾矿粒度偏细不利于筑坝、下游人员集中且隐患众多等安全问题。

(2)汇总了1960年以来绝大多数尾矿库的事故案例(166例),对其进行了事故原因、事故类型及触发因素的研究。通过归纳总结,得出我国尾矿库事故类型主要有遭遇洪水事故、冲刷坝面事故、排洪设施损坏或失效事故、坝坡失稳事故、跑矿和渗流事故、子坝的问题六类,其中排在前三位的是排洪设施损坏或失效事故、跑矿和渗流事故以及遭遇洪水事故,分别占事故总数的35.0%、28.9%、18.7%。

(3)综合分析六类事故的触发因素,发现尾矿库事故的诱发因素比较容易分辨,但导致事故发生的原因较为复杂,而且往往是互为因果。最终对所有诱发因素汇总成表,分析得出库水位高度是影响尾矿库安全稳定运行的首要因素,占事故总数的56.9%。

(4)分析山西某尾矿库溃坝事故原因,研究其溃坝机理。计算坝顶下方三条土柱的实际内摩擦角分别为25.6°、26.4°、28.8°,均小于实验室测得的极限内摩擦角31°。结果表明,孔隙水压力的存在大大降低了尾矿坝坡的抗剪强度指标。

(5)分析广东某尾矿库洪水漫顶事故,对其进行溃坝原因探讨。通过洪水计算得出该尾矿库的排洪系统在72小时、48小时、24小时内泄空多余洪水需要的最大泄洪流量分别为11.35 m3/s、22.70 m3/s、34.06 m3/s,均满足排洪要求。接下来从工程安全的角度来探讨排水井与初期坝顶的位置关系,最终得出溃坝的本质原因是排水井进水口标高在洪水来临前超过初期坝坝顶。

(6)针对两个典型案例的分析,总结出尾矿库高水位运行带来的危害,并从管理角度和技术角度提出相应的防范措施。对于浸润线过高的防范措施主要有压实尾砂、调整坝体内部结构以及其他技术措施等;对于渗流破坏的防范措施主要有添加反滤层、使用垫层、设置渗流障等;对于调洪库容不足的防范措施主要有利用沉积滩面防洪、堆筑子坝防洪以及利用过渡段防洪等。

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