【摘 要】
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在国际形势大环境下,矿产资源作为战略性资源需求激增,随着开采量持续增长,遴选后产生的尾矿废渣体量也随之增加,尾矿废渣通常通过建立尾矿库来存放。然而,在全球范围内,尾矿库事故常有发生,其中尾矿坝失稳导致溃坝最为常见。大量事实证明尾矿库出现溃坝风险时很容易诱发重大事故,其运行状况不仅直接关系到矿山生产安全,也影响着尾矿库附近居民生命安全和财产安全及社会的安定。虽然近年来各界研究者对尾矿库的研究和治理取
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在国际形势大环境下,矿产资源作为战略性资源需求激增,随着开采量持续增长,遴选后产生的尾矿废渣体量也随之增加,尾矿废渣通常通过建立尾矿库来存放。然而,在全球范围内,尾矿库事故常有发生,其中尾矿坝失稳导致溃坝最为常见。大量事实证明尾矿库出现溃坝风险时很容易诱发重大事故,其运行状况不仅直接关系到矿山生产安全,也影响着尾矿库附近居民生命安全和财产安全及社会的安定。虽然近年来各界研究者对尾矿库的研究和治理取得一定进展,但大多数研究都针对尾矿库进行单一维度的分析,并没有同时考虑二维和三维状态下的稳定性结果,研究者通常采用单种方法进行稳定性分析,缺少结果比对,无法真实反映尾矿库的运行状况。针对上述现象,本文选择四川省攀枝花市东区牛场坪尾矿库作为研究对象,首先,对尾矿库进行防排洪验算,分析尾矿库在洪水作用下的稳定性;其次,结合数值模拟对尾矿库在三维状态下和概化后的二维状态下进行稳定性分析,并对比两次分析的结果;最后,根据稳定性计算结果进行溃坝模拟,对尾矿库溃坝后果严重度进行了评价。主要研究内容和成果如下:（1）对牛场坪尾矿库进行防排洪验算,得出尾矿库洪峰流量Qp为162.081m3/s,洪水总量Wp为115.165万m3;通过洪水过程线,可得暴雨历时t=1.016h洪水流量达到峰值Qp;调洪演算得出尾矿库在时序6.602h得到最大泄流量32.274m3/s,所需的调洪库容为56.546万m3,小于所具备调洪库容70.457万m3,因此在500年一遇（P=0.2%）的洪水条件下,处于安全稳定状态。（2）基于极限平衡法中的简化毕肖普法和瑞典圆弧法对尾矿库建二维模型进行稳定性计算,得出正常工况、洪水工况、特殊工况下两种方法所计算出的稳定性系数分别为1.503、1.409、1.366和1.303、1.216、1.119。即代表此时的尾矿库处于稳定状态,但随着工况条件的施加,稳定性在逐渐降低,与实际情况符合。（3）基于强度折减法,利用FLAC3D分别对尾矿库在当前状态下、十年后末期状态下、最终状态下（使用年限为50年）进行稳定性分析,前者稳定性系数为1.121,后两者的稳定性系数分别为0.998和0.934,牛场坪尾矿库已经失稳,溃坝风险极大。（4）通过计算二/三维状态下尾矿库的稳定性系数,发现自然工况下简化毕肖普法所计算出的稳定性系数为1.503大于使用强度折减法所计算出的稳定性系数值1.461,瑞典圆弧法计算值最小为1.303,暴雨工况下的稳定性系数分别为1.409、1.320、1.212,大小顺序同样如上;而且二/三维工况下稳定性系数相差不大,即强度折减法和极限平衡法对于分析尾矿库稳定性的结果相差不大。（5）利用FLUENT软件对牛场坪尾矿库进行溃坝模拟,得出溃坝后尾砂最大流速为6.69m/s;最高泥深冲积厚度为9.7m;最大厚度普遍在0m～3m之间,占整个灾害影响区的66.48%;6m以上的最大冲积厚度区域仅占整个冲积区的4.66%。得出尾矿库发生溃坝会影响下游办公区、工业园区、214省道和雅砻江;在符合实际的库容、预估导致的死亡人数参数、预估总经济损失、社会环境影响,计算得出溃坝灾害级别为高度影响,并对该尾矿库提出相应安全技术防护措施和安全管理对策措施。
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