尾矿坝排渗辐射井施工工艺方法研究试验

尾矿坝排渗辐射井主要用于矿山尾矿坝以自流形式排除坝内积水，以降低坝内水的坝体安全度。该项目主要由成井工艺和辐射孔施工工艺组成，针对尾矿特点，井筒采用以“冲吸法”为主、人工掏控为辅的沉井方法，以及应扩底钻进法”打辐射孔的工艺，有效地解决了目前国内用其它排渗方法渗效果选择排渗管的方向和深度问题。取得了优于其方法的降水效果，工程开发了一种新方法。 2100433B

“辐射井傍河取水成井工艺试验研究”是国家科技攻关项目第三十八项课题中的一门峡西能源基地供水方案研究”中的重点工程。其目的是利用幅射井在傍河取水；通过河床的砂、砾石层天然过滤使浑水变清，经辐射孔的滤径竖井内泵送地面，以解决食用及工业的大量用水。以便在浑水期能从供使用的清净水源，为供水方案研究提供依据。 经努力，河南局探工艺研究队已摸索出一套较完整而可行的施工方法和成井工艺如沉箱法、钢筋混凝土竖井井筒浇制工艺、井下辐射孔钻进方法和成井工艺、辐挡砂滤水方法、水平孔滤水管安装方法及水平孔拨管技术等。其中辐射经济效益十分显著，与普通水井供水相比，能扩大取消范围，供水能力m普通水井出水量的7～13倍φ1.5m大口径井出水量的7倍；取水费用吨水成低45％，比大口径水井低24％；试验表明，在浑水期辐射井可提供清净0m3/日，最大为7840m3/日，且供水集中、减少了地面的供水设备与管道、动化的实施。与引黄取水方法相比，它全年均能稳定开采、保证正常供，不需进行泥沙处理，可节省大量土地、劳力和资金；取水费用吨水成低45～78％，若按日产水量10～20万立方米的规模计算，每建一个水厂8～3242万元。辐射井傍河取水成井工艺的试验研究为进一步开发利用黄河的水利资源开解决了黄河浑水期的供水问题，对国民经济建设具有重要的意义。 2100433B

在矿业开发活动中，人们在获得有价值的矿产品的同时也排弃了大量的尾矿。大部分尾矿以浆状形式排出，以堆筑尾矿坝的方式储存在尾矿库内。尾矿坝的溃坝及失稳破坏时有发生，造成了大量的人员伤亡和财产损失，其灾变机理及稳定性问题是矿山安全生产中急需解决的重要课题。本项目采用实验研究、理论分析与数值计算相结合的方法，以多个工程实例为依托，对尾矿坝的灾变机理及其稳定性进行了深入系统的研究。完成了计划任务书的研究内容，达到了预期目标。取得的主要成果如下： 　　1.通过土工试验，对尾矿的物理、静力学、动力学和流变特性进行了系统的测试和研究。 　　2.应用自行研制的尾矿与土工材料界面作用特性试验系统，以尾矿作为填料土，采用拉拔试验研究了土工合成材料(筋带和土工格栅)与填料土的界面作用特性。 　　3.通过堆坝模型试验，获得了秧田箐尾矿坝不同堆筑时期的干滩面形状、尾矿颗粒级配分布、坝体分层情况、浸润线位置及其变化特点等，据此分析了上游式尾矿坝结构特征、尾矿沉积规律和坝体渗流特性。 　　4.应用自主研制的尾矿库溃坝模拟试验装置，以秧田箐尾矿坝溃决泥砂流体为研究对象，依据相似理论，采用溃坝模型试验，分析了坝体高度、泥浆浓度、沟槽坡度、溃决口门大小以及沟槽底部粗糙条件对溃决泥砂流动特性的影响。 　　5.在相似模型试验研究的基础之上，运用量纲理论建立了适合尾矿库溃决泥砂流动特性的流速和冲击力计算方法，并对泥石(砂)流在弯道处的超高计算公式进行了修正。 　　6.根据BP算法和混沌优化算法优缺点的互补性特点，将二者结合构建了一种新的砂土液化优化预测模型(COBP)，并将其应用于羊拉铜矿尾矿的液化评价中。 　　7.采用SLIDE、ANSYS、FLAC、FLUENT等多种数值模拟软件，对尾矿坝的渗流场和静、动力条件下的应力、变形特征进行了数值模拟，分析计算了尾矿坝的静、动力稳定性。 　　8.根据尖点突变理论建立了尾矿库溃决泥砂流体起动的尖点突变模型，从力学的角度运用尖点突变模型对泥砂流起动机理进行分析，得到了泥砂流起动的充要条件。 　　9.在综合分析尾矿坝加固处理措施和加固特殊性的基础上，提出了加筋梯田法加固细粒尾矿堆积坝；并在坝体稳定性计算中，提出了将加筋材料的作用抵减部分地震力作用的抵减地震力法。 2100433B