尾矿库溃坝有关问题探讨

通过对国内部分尾矿库溃坝事件进行分析,结合尾矿坝的实际情况,深入分析溃坝的具体原因和机理,探讨了适合尾矿库溃坝的水力计算方法和对下游危害程度等问题,从而有利于对溃坝事故进行科学的防范。     

尾矿库溃坝研究现状综述

尾矿库事故造成的危害位列世界93种事故、公害隐患中的18位,与矿山的生产安全、周边社区的和谐稳定关系密切。首先针对尾矿库溃坝影响因素辨识进行综述,事故树分析法是主要研究方法之一,但该方法受人为主观意识影响较大;其次从对溃坝事故进行数值模拟、物理模型试验两个角度来看,坝体稳定性、溃坝机理、溃坝后泥石流参数是主要模拟方向,但针对溃坝机理进行的物理模型试验模拟较少,且现行主要模拟对象是洪水漫顶导致的溃坝模拟,缺乏对其他溃坝模式的试验分析。由于尾矿库溃坝事故一旦发生,灾害无法预估,着眼尾矿库溃坝从影响因素到事故再到灾害的演化过程,仍需从风险管理、计算机模拟、模型试验等领域进行交叉研究,为提高尾矿库安全管理水平提供参考。     

溃坝水流计算方法研究

开展溃坝水流计算对溃坝过程进行模拟,预测溃口发展及溃坝洪水过程线,对于大坝失事后果的评估,防洪减灾以及保护人民生命财产安全等具有重要意义。研究了常见溃坝水流计算方法,例如溃口平均宽度、坝址最大流量、坝址流量过程线等。最后利用溃坝计算方法对某尾矿库溃坝砂流进行了预测。     

尾矿坝溃坝安全风险分析评价方法

尾矿库作为潜在的泥石流危险源,一旦溃坝会造成严重的人员伤亡、财产损失和环境污染。基于蒙特卡洛方法,考虑尾矿库坝体材料参数的不确定性,分析了尾矿坝的失效概率;基于深度积分方法,模拟了溃坝发生后下泄尾砂流的影响范围及其冲击强度;介绍了下游淹没范围内生命损失、经济损失和环境损失的评估方法。根据上述尾矿库风险评价的基本理论,以9·8山西襄汾尾矿溃坝事故作为典型案例,系统地介绍了尾矿坝溃坝的风险评价方法,并对其风险程度进行了定量评价,上述研究对尾矿库的事故灾害防控和风险管理具有重要的实际意义。     

尾矿库溃坝数值计算及对下游影响分析

尾矿库溃坝与水库溃坝和山体泥石流爆发在工程条件上有一定的相似之处。采用工程类比法,借鉴水库溃坝与山体泥石流的研究成果,结合尾矿库溃坝自身的特点,针对逐渐溃坝的情况,对原有模型进行适当调整,得出下泄砂流的洪峰流量、下游沿程最大洪峰流量以及坝下游某处洪峰高度的计算公式,给出了最大洪峰流量到达该处的时间计算公式。将计算公式应用于实际工程,其计算结果为溃坝下游影响分析提供了充分数据,也为尾矿库的设计与管理提供了必要的数据,为尾矿库选址提供了理论依据。     

某尾矿库溃坝对下游影响风险评估

近年来尾矿库溃坝事故时有发生,破坏性巨大,造成不可挽回的生命和财产损失。选取几个溃坝后对下游影响较大的参数,通过数学模拟的方法分析尾矿库溃坝形成的泥石流对下游的影响,并以申太选矿有限公司尾矿库为例进行了风险评估探讨,为企业和安监部门提供参考。     

尾矿坝溃坝对下游淹没和撞击的研究

尾矿库坝体发生漫顶、垮塌、坝体滑坡、渗漏等溃坝因素导致尾矿库溃坝,溃坝后高势能的尾砂形成尾砂泥石流冲向下游,对下游居民的生命财产构成严重的威胁。针对以尾矿坝溃坝为尾矿库安全事故灾害中的突出问题,以宝山荷叶塘尾矿库为例,运用分步数值模拟方法将尾砂泥石流运移、淹没这一动量过程和尾砂泥石流与障碍物撞击这一力学过程相结合分析尾矿库4#副坝溃坝时对其下游马鞍岭公路的安全影响,尾矿库溃坝后尾砂对下游公路的淹没和尾砂泥石流运移的规律直接影响着灾害能量的变化,通过尾砂泥石流与下游公路的撞击作用及能量变化揭示其运移规律,研究溃坝尾砂泥石流对下游的淹没范围、尾砂移动规律以及尾砂对下游公路的撞击,探讨下游公路的安全性。     

尾矿库溃坝预警体系及预警方法研究

尾矿库溃坝预警信息的辨识、获取和分析,是有效防止尾矿库溃坝的关键技术。在对121起尾矿库溃坝事故统计分析的基础上,基于风险预警原理,对尾矿库溃坝风险预警体系和预警方法进行了分析。研究结果表明：溃坝主要类型是渗透破坏和洪水漫顶;渗透破坏的警素指标包括渗透水质和堆积坝沼泽化,洪水漫顶的警素指标包括降雨、调洪库容和泄水能力,地震液化的警素指标包括地震烈度和滑坡;警源指标体系包括自然警源、固有警源和人为警源3类;溃坝风险综合预警法包括调洪库容现状的获取、入库洪水总量分析、泄流能力分析、调洪演算、渗流分析和抗滑稳定性分析等流程,以确定坝体稳定状况,作为尾矿库预警标准,确保尾矿库安全运行。     

尾矿库漫顶溃坝模型试验研究

根据洪水计算结果、调洪库容和排洪设施泄洪能力进行调洪演算,找出漫顶溃坝的诱因,拟定试验备件,选取洪水频率,确定洪水过程线,再换算成模型试验来水流量-时间曲线。将相似准则适当放宽,重点考虑集积效果相似,试验模型遵循水流重力相似、水流阻力相似、尾矿起动相似和尾矿悬移相似等相似条件。以国内某尾矿库为工程背景,建立试验模型进行溃坝试验研究,分析溃决过程和溃坝机理。尾矿坝漫顶溃坝溃口发展过程主要由"水流冲刷引起的纵向连续下切及陡坎冲蚀"和"溃口边坡失稳坍塌引起的横向间歇扩展"组成,在溃坝初期,水流侵蚀是溃口扩展的主导因素,而在中后期,纵向陡坎冲蚀和边坡失稳坍塌成为溃口扩展的主导因素。     

云南某尾矿库溃坝砂流流态研究

尾矿库一旦发生溃坝,库内水和尾砂结合在一起以泥石流的形式涌出,会危及下游人民的生命安全.根据现有的水力学公式对尾矿库溃坝砂流运动形态进行理论计算,根据计算所得结果绘制出溃坝时不同溃坝高度及溃口宽度与尾砂最大流量、到达下游各断面的淹没深度、到达时间、最大流速以及冲击力的关系曲线,并进行分析,为尾矿库管理以及溃坝预防提供依据.