堆积参数对膏体尾矿堆积体稳定性影响分析

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1、堆积参数对膏体尾矿堆积体稳定性影响分析吴鹏胡建军（北京矿冶研究总院，北京，100070）摘要：膏体尾矿地表堆存技术是一种新型尾矿处置技术，其在安全、环保、后期运行管理方面具有突出优势。本文运用极限平衡理论，借助GEO-SLOPE软件，研究了排放方式、堆积体高度、边坡角对堆积体稳定性的影响。研究结果表明边坡安全系数与堆积高度和边坡角呈负相关，并且受边坡角影响较大。关键词：膏体尾矿；稳定性；极限平衡EffectofStackingParametersonStabilityofPasteTailingsAccumulationBodyWUPengHUJianjun(BeijingG

2、eneralResearchInstituteofMiningandMetallurgy,Beijing100070,China)Abstract:Surfacepastetailingsdisposalisanewtailingsdisposaltechnology.Ithasoutstandingadvantagesinsafety,environmental,operationalandmanagement.Thestabilityofstackingbodyondifferentemissionmodes,stackingheightsandslopeangleswa

3、sstudiedinthisthesiswithlimitequilibriumtheorybysoftwareGEO-SLOPE.Thisstudyshowedthattheslopesafetyfactorwasnegativelycorrelatedwiththeheightandslopeangle,anditwasinfluencedgreaterbytheslopeangle.Keywords:pastetailings;stability;limitequilibrium1前言膏体尾矿地表堆存是近年来发展起来的一种新型尾矿处置技术，最早由多伦多大学的Robins

4、ky教授提出[1]。世界首个应用实例是加拿大的KiddCreak矿山，70年代投产运行至今；国内首例应用该技术的有色矿山是位于内蒙古满洲里的乌努格吐山（乌山）铜钼矿[2]，已于2009年下半年投产。膏体尾矿堆存技术简单讲是将尾矿通过膏体浓密机浓缩脱水至膏体状态，然后泵送至堆场堆存。由于此技术在安全、环保、后期运行管理等方面具有明显优势，在国外经历了近三十多年的发展，目前已在多家国外矿山成功应用。然而，在国内，并未得到广泛重视和推广应用。究其原因，除了技术自身的适用条件限制、前期投资大的缺陷及国内环保理念的差异等因素外，更重要的是相关研究的滞后。对此，国内许多学者从膏体制备和输

5、送方面进行了大量研究，而对于堆积体稳定性研究较少。本文从常见的几种堆存方式入手，结合中国矿山尾矿库实际情况，运用极限平衡理论，借助GEO-SLOPE软件，对膏体尾矿堆积体稳定性影响因素及其敏感性进行探索。2膏体尾矿的定义和常用的堆存方式2.1膏体尾矿的定义虽然“尾矿浓缩”已经过近三十年的研究和实践，然而“膏体尾矿”这一概念，目前仍未形成一个公认的权威的定义。尽管如此，至少有一点可以确定，即不能简单用浓度作为衡量尾矿浆是否为膏体的主要依据。因为并不是所有尾矿都能制成膏体，有研究表明，尾矿中小于20μm的颗粒至少应占15%~25%（重量浓度）才能形成膏体[3~5]。澳大利亚地质力

6、学中心（AustralianCenterforGeomechanics-ACG）[6]以屈服应力为标准，屈服应力200Pa为分界，将屈服应力大于（200±25）Pa称为“膏体尾矿”，小于则为“高浓度尾矿浆”。加拿大DaveLandriault[7]区分“膏体尾矿”和“高浓度尾矿浆”以“流动状态”、“有无屈服应力”、“有无临界流速”、“有无渗滤水析出”为界定依据，并将膏体尾矿描述为：在管道中的流动状态为栓塞流，具有一定的屈服应力，没有或仅有很少量的渗滤水析出，没有临界流速。同时，他还将膏体尾矿以塌落度200mm为分界，分为高屈服应力膏体（塌落度小于200mm）和低屈服应力膏体（

7、塌落度大于200mm）。图1和图2分别为塌落度240mm和165mm的铜尾矿膏体。图1塌落度240mm的铜尾矿膏体图2塌落度165mm的铜尾矿膏体Fig1Coppertailingpastewithslumpof240mmFig2Coppertailingpastewithslumpof165mm目前，较为通用的膏体尾矿的定义仍是一个定性的描述，即物料表现为不离析、均质、初始屈服应力不等于零的一个固体质量浓度的范畴[2]。2.2常用的堆存方式现有的浓缩尾矿的堆存方式依据排放点的位置可分为中心排放法（CT