原地浸矿改变稀土矿石工程性质及诱发滑坡机理初步研究

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离子型稀土矿床是我国独特的珍贵资源,然而它的开发利用却带来了严重的环境问题。现行的原地浸矿工艺虽然不同于已经淘汰的池浸、堆浸工艺,毋须进行“搬山”运动,较好地保护了植被,减少了水土流失,也提高了资源回收率,但取而代之的是边坡稳定性的问题。原地浸矿常常诱发滑坡灾害,直接影响矿山安全生产和经济效益,还可能毁坏农田,甚至造成人员伤亡和财产损失,因而引起社会的广泛关注。目前对原地浸矿诱发滑坡的机理虽有一定研究,而且大多认为原地浸矿造成边坡土体局部液体过饱和,改变了土体的物理力学性质,使其强度大大降低,是滑坡形成的主要原因。但前人对滑坡成因的分析,往往是在矿山现场观察的基础上进行一般性推理分析,对浸矿过程是否以及如何改变稀土矿石的物理力学性质,最终导致滑坡,缺少实验研究资料的支撑。论文以原地浸矿已经诱发多处滑坡的赣南乡标稀土矿为研究对象,在野外地质调查的基础上,从原地浸矿采场1#滑坡的新鲜滑动面上,采用掏洞的方式,按2m深度间距,在采取了一组尾矿样品,在距离该滑坡直线距离不足100m处采取了稀土原矿样品。样品在阳光下放置数日直至风干后,进行了化学成分、矿物成分、粒度成分、密度、液限、塑限、膨胀性、力学性质等主要工程性质试验研究。研究表明尾矿样品与原矿样品相比,化学成分、矿物成分、粒度分布、结构以及力学性质等各项工程性质均发生了显著改变。分析认为浸矿过程中强烈的化学反应改变了稀土矿石的结构,导致浸矿后稀土矿石强度大大降低。研究发现,尾矿样品颗粒粒度分布随深度呈现出明显的变化规律,并清楚地表明粒径介于3~0.031mm颗粒向深部发生了大量迁移,并造成了孔隙阻塞。据此分析,是由于孔隙阻塞引起局部矿体中土体接近饱和,进一步降低了稀土矿石的强度,从而诱发了1#滑坡。
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