大塔冲尾矿库前期低浓度尾矿浆堆积尾矿沉积规律研究.docx

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大塔冲尾矿库前期低浓度尾矿浆堆积尾矿沉积规律研究

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许汉华何向荣王光进眭素刚夏源

摘?要：本文介绍了大塔冲尾矿库前期低浓度尾矿浆堆积尾矿特征，该尾矿库低浓度尾矿浆堆积尾矿的沉积规律、物理力学指标等符合上游法堆积尾矿的一般沉积规律，其强度指标能满足尾矿库正常生产及继续堆积。但在尾矿浓度、生产方式改变后，需进行尾矿堆积规律及强度的研究分析，确保尾矿坝的稳定。研究数据能为尾矿库的相关勘察、设计、施工、评价及运行管理提供技术支撑。

关键词：尾矿浆;低浓度;堆积尾矿特征;沉积规律;大塔冲尾矿库

我国冶金、化工、有色、核工业等行业的矿山建设过程中，建设尾矿库一般均采用上游法堆坝形成坝体，用以减少工作量，可极大降低尾矿库建设投资[1]。尾矿库工程为系统工程，包含采矿选矿等专业，涵盖水力学、土力学、稳定性综合分析体系、筑坝工艺技术、病患综合防治技术等学科背景，坝体材料为一种复杂介质，受到沉积作用、筑坝工艺、排矿方法、水力冲刷等的控制，其渗流特性和静动力特性等会随颗粒组成、时间、空间而发生相应变化[2]。为了得到尾矿沉积规律，勘察设计工程师、科研工作者开展了大量的现场试验、室内试验、数值模拟等大量工作。田莉梅等[3]基于现场沉积滩面及钻孔尾矿取样进行室内筛分、渗透试验，获得了上游式尾矿颗粒在库内的沉积特征及规律，构建了上游式尾矿库流-固耦合数学模型，获得了坝体的应力场及孔隙压力的分布规律。王光进等[4]基于某高尾矿坝，阐述了坝体组成结构及尾矿沉积特征规律，探究了各种工况下的坝体稳定性，并提出了坝体灾害的相应综合防治措施。

1低浓度尾矿浆沉积规律

粒度、尾矿性质、矿浆浓度和排放形式影响堆积尾矿沉积规律。尾矿液出排放口后，就于滩面上形成扇形漫流区，流速减小，在重力作用下主要以中粗砂和细砂的粗粒尾矿在坝前的扇形区优先沉积，其次为粉砂，接着为粉土，最后黏粒一般在静水区沉积为悬浮质[5]。据砂样试验结果，低浓度尾矿浆堆积尾矿成分主要为尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土，尾矿堆积坝前主要为尾粉砂，不断向库内延伸，尾粉土、尾粉质黏土不断增多，说明尾矿沉积宏观上具有上粗下细、坝前粗库尾细的规律，在微观上普遍分布着粗细相间的互层、夹层、交错层，尾矿在结构上总体表现为各向异性、不均一性，符合上游法尾矿库水流沉积尾矿的沉积规律及特征[6]。

2堆积尾矿物理性质

根据勘察对堆积坝上的尾粉砂、尾粉土、尾粉质黏土所进行的物理性质试验统计，其结果如表1所示。

从表1中我们可以得出以下结论：尾矿的比重较大，这和尾矿所含的矿物成分有关系，尾矿的质量密度、干密度值较大，比重、干密度随粒度变小而变小，而质量密度和含水量关系密切，水位以上相对较小[7]。

3堆积尾矿的力学性质

根据对尾矿的抗剪强度进行的各种方法的试验结果，抗剪强度试验结果如表2所示，固结试验结果如表3所示：

从表2中我们可以得出以下结论：在上述的抗剪强度试验成果中，尾粉砂的φ值较大，尾粉土次之，尾粉质黏土由于呈可塑至软塑状态抗剪强度较小[7]。

从表3中我们可以得出以下结论，颗粒由粗到细其变形模量由大逐渐变小，压缩模量随土的颗粒组成有关联，土体易压密实，粉质黏土均呈软～可塑状态。

4堆积尾矿渗透性

（1）根据对尾矿砂堆积体中的垂直渗透性试验，渗透试验结果统计如表4所示：

从表4中可以看出尾粉砂的渗透系数k要大于尾粉土。尾粉砂为中等透水层，尾粉土为弱透水层。

（2）为得到尾矿砂沉积滩面的渗透性，在各沉积滩面取浅层砂样进行渗透试验，试验结果统计如表5所示：

从上表可见，尾矿中水平渗透系数远大于垂直渗透系数，这与尾矿砂沉积体中夹薄层、微薄层黏土有关，也即与尾矿的沉积规律及方式有关。

5结语

本尾矿库低浓度尾矿浆堆积尾矿的沉积规律、物理力学指标等符合上游法堆积尾矿的一般沉积规律，其强度指标能满足尾矿库正常生产及继续堆积。但在尾矿浓度、生产方式改变后，需进行尾矿堆积规律及强度的研究分析，确保尾矿坝的稳定。

对于低浓度尾矿浆堆积的尾矿，根据以上分析可以看出其物理性有如下特点：

（1）从颗粒级配上来看，坝前尾矿的中间粒径（d30）处于0.05～0.075mm之间，平均粒径（d50）均处于0.075～0.25mm之间，表明坝前尾矿粒组以粗粒级尾矿为主，尾矿颗粒集中在粉砂粒～细砂粒段，岩性定名基本为粉砂。

滩面尾矿的中间粒径（d30）处于0.01～0.05mm之间，平均粒径（d50）均处于0.05～0.075mm之间，表明坝前尾矿粒组以中～粗粒级尾矿为主，尾矿颗粒集中在粗粉粒～粉砂粒段，岩性定名基本为粉土。

从坝前—滩面，尾矿粒组变化和分级明显，表明传统上游法低浓度尾矿浆堆积的尾矿具有较好的分选性。

（2）从含水率上来看，坝前位置与滩面位置上的指标变化较明显，主要表现在含水率数值上具有较大的差别，坝前位