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尾矿坝场地的岩土工程特征及其稳定性

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1. 引言

本文基于储存Zaruma-Portovelo (厄瓜多尔, Ecuador)【全球尾矿管理行业标准 (GISTM)】选矿厂的尾矿讨论了尾矿坝设计及其稳定性分析。首先回顾了世界其他地区尾矿坝发生的一些不稳定问题。然后介绍了将用作基础或将用于尾矿坝施工场地的各种地质材料(土,岩石和骨料) 的地质和岩土工程特征。最后提出了满足运行需求的设计,并根据最可能的不稳定机制 (圆形破坏) 分析其稳定性,考虑了该地区预期的标准和最差的水文地质和地震条件。


2. 案例回顾

尾矿是选矿过程产生的废物,通常以泥浆形式储存,并泵送到由尾矿坝形成的沉淀池。

国际大坝委员会(ICOLD)的数据库【ICOLD大坝边坡稳定性分析指南】显示,自从1910年以来,已有数百座尾矿坝发生破坏。尾矿坝发生破坏的原因之一是边坡不稳定,过去四十年世界各地报告了尾矿坝发生的事故,《计算岩土力学》讨论过的尾矿坝破坏案例有:
(1) 1985年意大利的Stava尾矿坝【从斯塔瓦(Stava)尾矿坝破坏案例中汲取教训】;
(21997年南非的Merriespruit尾矿坝尾矿坝破坏原因解释的不确定性】;
(3) 1998年西班牙Aznalcóllar尾矿坝【开源大语言模型Llama 2测试 (Aznalcollar 尾矿坝)】;
(4) 2014年加拿大的Mount Polley尾矿坝能精确预警尾矿坝的溃坝吗?|波利山(Mount Polley)尾矿坝事故调查】;
(5) 2015年巴西的Samarco尾矿坝【尾矿坝破坏原因的不同解释
(6) 2018年澳大利亚的Cadia尾矿坝【卡迪亚尾矿库溃坝专家组调查结果(Cadia Embankment Failure)
(7) 2019年巴西的Brumadinho尾矿坝尾矿坝破坏原因的不同解释
(8) 2022年南非的Jagersfontein尾矿坝【911南非尾矿坝溃坝一周年

此外,还有2010年罗马尼亚的Baia Mare尾矿坝(目前还未进行整理)。因此,尾矿坝的建设和控制目前是世界各地矿业公司和政府机构关注的安全和环境问题。

3. 尾矿坝破坏原因

根据对大量案例进行研究和调查,尾矿坝破坏的首要原因是由溢流、渗漏或内部侵蚀(管涌)引起的;次要原因是由于静态液化或地震导致的基础破坏或滑动。不过,很多破坏机理是由上述多个因素联合组成的,或者由一个因素激发了另一个因素进而产生联动破坏【尾矿库重大事故隐患判定标准一尾矿坝发生了溃坝事故(Tailing Dam Collapse)】。

(1) 溢流 (Overtopping); 
(2) 边坡不稳定,坝体发生滑动 (Slope instability);
(3) 地震 (Earthquake);
(4) 地基破坏 (Foundation failure);
(5) 渗流 (Seepage);
(6) 结构破坏 (Structural failure);
(7) 坝体侵蚀 (Dam erosion, tubing);
(8) 下沉或坍塌 (Subsidence or collapse);
(9) 超重 (Overweight);
(10) 胶结问题 (Cementation problems);
(11) 辅助结构问题 (problems in auxiliary structures)


4. 参考

[1] (2014) Geotechnical Characterization of the Site and Stability of a Tailings Dam in Ecuador.

[2] (2008) Floods from Tailings Dam Failures. (pdf) 。当尾矿坝溃坝后,坝体内储存的尾矿和水释放出来,不过在事故发生前很难估计出流出量。这篇论文汇编了历史尾矿坝溃坝的信息,目的是建立尾矿库几何参数(如坝高、尾矿体积)与溃坝后释放尾矿产生的水力特性之间的相关性,估算受尾矿泄漏影响的潜在最大下游距离,提供尾矿流出特征的通用基线近似值。尽管这个研究并不能真正对其它尾矿坝提供准确的预测,但确实对于尾矿坝的风险分析有一定帮助作用。

[3] (2008) Reported tailings dam failures: a review of the European incidents in the worldwide context. (pdf)

[4] (2015) Application of electrical resistivity imaging (ERI) to a tailings dam. project for artisanal and small-scale gold mining in Zaruma-Portovelo, Ecuador. 



来源:计算岩土力学
通用岩土材料控制
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首次发布时间:2023-10-11
最近编辑:11月前
计算岩土力学
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