一种上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及尾矿堆积坝勘测与稳定性评价领域，尤其是一种上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法及系统，其中，本发明专利技术的方法，包括如下步骤：针对目标尾矿堆积坝选取钻头和取土器；利用钻头和取土器采集目标尾矿堆积坝不同深度的尾矿砂土；检测尾矿砂土的土样原状性；根据土样原状性设定预设标准，并使用预设标准筛选尾矿砂土获得尾矿砂土样本；检测尾矿砂土样本的粒组组分；检测尾矿砂土样本的力学性质；通过粒组组分和力学性质评价目标尾矿堆积坝的稳定性。通过本发明专利技术可以掌握上游式尾矿堆积坝实际状态及其稳定性状态，从而为正确管理上游式尾矿堆积坝、处理尾矿事故、维护上游式尾矿堆积坝等提供可靠依据。尾矿堆积坝等提供可靠依据。尾矿堆积坝等提供可靠依据。

【技术实现步骤摘要】
一种上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法及系统


[0001]本专利技术涉及尾矿堆积坝勘测与稳定性评价领域，尤其是一种上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法及系统。

技术介绍

[0002]选矿分选作业的产物中有用目标组分含量较低而无法用于生产的部分称为尾矿，由堆贮各种尾矿的场库所建的大坝称为尾矿堆积坝。尾矿堆积坝主要分为上游式尾矿堆积坝、中线式尾矿堆积坝和下游式尾矿堆积坝，对于中线式尾矿坝和下游式尾矿坝，堆积坝体部分均由人工控制分选的粗粒组尾矿构成，堆积坝体有基本明确的轮廓线，于库内造成堆（沉）积细粒尾矿与堆积坝体粗粒组尾矿间界线基本分明，而上游式尾矿坝堆积坝体部分与由流动矿浆中的尾矿颗粒自然沉积形成的尾矿联为一体，堆积坝体的粗粒组尾矿间界线基本模糊。同时，由于尾矿堆积时间短，粒间结构强度差，在钻进时孔壁易坍塌、钻进效益低，并且不同种类和不同结构构造的矿石，需要不同的选矿工艺流程，而不同的选矿工艺流程所产生的尾矿，在工艺性质上，尤其在颗粒形态和颗粒级配上，往往存在一定的差异，进一步给上游尾矿堆积坝勘测以及坝体稳定性评价造成了阻碍。因此，亟需一种上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法及系统来掌握上游式尾矿堆积坝实际状态及坝体的稳定性状态。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中的不足以及实际工程需要，第一方面，本专利技术提供了一种上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，包括如下步骤：针对目标尾矿堆积坝选取钻头和取土器；利用所述钻头和所述取土器采集目标尾矿堆积坝不同深度的尾矿砂土；检测所述尾矿砂土的土样原状性；根据所述土样原状性设定预设标准，并使用所述预设标准筛选所述尾矿砂土获得尾矿砂土样本；检测所述尾矿砂土样本的粒组组分，所述粒组组分包括组成尾矿砂土的颗粒直径大小和不同颗粒直径范围内尾矿砂土颗粒数目；检测所述尾矿砂土样本的力学性质，所述力学性质包括尾矿砂土样本的粘聚力、摩擦强度和抗剪强度；通过所述粒组组分和所述力学性质评价所述目标尾矿堆积坝的稳定性。本专利技术针对目标尾矿堆积坝选取适宜的钻头和取土器进行实际的尾矿砂土采集，减弱了由于不同尾矿堆积坝的颗粒形态和颗粒级配上的差异导致的采样阻力，同时通过检测采集的尾矿砂土的土样原状性以保证后续对该尾矿砂土分析的准确性，通过由实际采集参数构建稳定性评价函数评价对应的目标尾矿堆积坝，确保了评价的质量。通过本专利技术可以掌握上游式尾矿堆积坝实际状态及其稳定性状态，这为正确管理上游式尾矿堆积坝、处理尾矿事故、维护上游式尾矿堆积坝等提供依据；并且本专利技术还可以及时发现上游式尾矿堆积坝的不正常的迹象，根据相关数据分析原因，从而及时采取措施防止上游式尾矿堆积坝事故发生。
[0004]可选地，本专利技术的上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，还包括如下步骤：模拟不同深度的尾矿砂土样本在不同温度下的冻胀状况；测量所述尾矿砂土样本的含水量；
通过所述含水量结合所述冻胀状况获得保存温度；设定所述保存温度从而保存所述尾矿砂土样本。由于现场条件所限，成百上千件尾矿原状土须运至室内试验室试验，因尾矿砂土的粒间结构强度较低，长途运输中保持样品的原状性是一个需要克服的难题，本专利技术通过模拟尾矿砂土样本在不同温度下的冻胀状况进而获得适合尾矿砂土样本的保存温度，从而保存尾矿砂土样本。
[0005]可选地，所述针对目标尾矿堆积坝选取钻头和取土器，包括如下步骤：针对目标尾矿堆积坝模拟不同钻进技术的岩心采取成功率、岩心采取率、钻进操作难易程度和钻孔状况，所述不同钻进技术包括冲击钻进、反循环钻进、无泵反循环钻进、螺旋钻进和螺旋无泵反循环钻进；根据所述岩心采取成功率、岩心采取率、钻进操作难易程度和钻孔状况选取最优钻进方式，并根据最优钻进方式选取对应的钻头；针对目标尾矿堆积坝模拟取土器的取土面积、取土器的取土长度、取土器的取土方式与取土回收率的关系函数；根据所述关系函数设计取土器最优参数，并根据所述最优参数选取对应的取土器。
[0006]可选地，所述利用所述钻头和所述取土器采集目标尾矿堆积坝不同深度的尾矿砂土，包括如下步骤：在浸水线以上，利用钻头通过螺旋钻进打孔从而生成浅层尾矿采样点；使用取土器采集浅层尾矿采样点中的尾矿砂土；在浸水线以下，利用钻头通过螺旋无泵反循环钻进打孔从而生成深层尾矿采样点；使用取土器采集深层尾矿采样点中的尾矿砂土。
[0007]可选地，所述检测所述尾矿砂土的土样原状性，包括如下步骤：根据所述取土器的结构预设尾矿砂土的特征，所述特征包括尾矿砂土的预设体积和预设表面积；利用所述特征构建初始土样原状判定模型；测量所述尾矿砂土获得实测体积和实测表面积；根据所述实测体积和所述实测表面积，结合所述初始土样原状判定模型初步判定所述尾矿砂土的土样原状性；测量不同深度的所述尾矿砂土的体应变；利用尾矿砂土的体应变拟合尾矿砂土体应变
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深度回归曲线方程；利用所述尾矿砂土体应变
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深度回归曲线方程再次判定所述尾矿砂土的土样原状性。
[0008]进一步可选地，所述初始土样原状判定模型，满足如下公式：，其中，表示尾矿砂土的初始土样原状度，表示尾矿砂土的实测表面积，表示尾矿砂土的预设表面积，表示尾矿砂土的实测体积，表示尾矿砂土的预设体积。
[0009]进一步可选地，所述尾矿砂土体应变
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深度回归曲线方程，包括：尾细砂体应变
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深度回归曲线方程：；尾粉砂体应变
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深度回归曲线方程：；尾粉土体应变
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深度回归曲线方程：；其中，表示体应变值，表示尾矿砂土的深度。
[0010]可选地，所述预设标准包括上界曲线方程和下界曲线方程；其中，上界曲线方程包括：尾细砂上界曲线方程：；
尾粉砂上界曲线方程：；尾粉土上界曲线方程：；下界曲线方程包括：尾细砂下界曲线方程：；尾粉砂下界曲线方程：；尾粉土下界曲线方程：；其中，表示体应变值，表示尾矿砂土的深度。
[0011]可选地，所述通过所述粒组组分和所述力学性质评价所述目标尾矿堆积坝的稳定性，包括如下步骤：根据所述粒组组分结合沉积规律生成颗粒堆积剖面图，所述颗粒堆积剖面图包括初期坝、堆积坝坡面、滩面、浸水线、第一颗粒区、第二颗粒区、第三颗粒区和蓄水区；根据所述力学性质结合排放尾矿方式搭建固结堆积剖面图，所述固结堆积剖面图包括初期坝、堆积坝坡面、滩面、浸水线、第一固结区、第二固结区、第三固结区和蓄水区；提取所述颗粒堆积剖面图中第一颗粒区、第二颗粒区和第三颗粒区的第一参数信息，所述第一参数信息包括颗粒分布面积大小、颗粒粒组组分和颗粒分布位置；提取所述固结堆积剖面图中第一固结区、第二固结区和第三固结区的第二参数信息，所述第二参数信息包括固结的力学性质、同种固结方式的面积大小和同种固结方式的分布位置；通过所述第一参数信息结合第二参数信息构建稳定性评价函数，利用稳定性评价函数评价所述目标尾矿堆积坝的稳定性。
[0012]进一步可选地，所述稳定性评价函数，满足如下公式：，其中，，表示目标尾矿堆积坝的稳定性，表示第一颗粒区的面积，表示第二颗粒区的面积，表示第三颗粒区的面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：针对目标尾矿堆积坝选取钻头和取土器；利用所述钻头和所述取土器采集目标尾矿堆积坝不同深度的尾矿砂土；检测所述尾矿砂土的土样原状性；根据所述土样原状性设定预设标准，并使用所述预设标准筛选所述尾矿砂土获得尾矿砂土样本；检测所述尾矿砂土样本的粒组组分，所述粒组组分包括组成尾矿砂土的颗粒直径大小和不同颗粒直径范围内尾矿砂土颗粒数目；检测所述尾矿砂土样本的力学性质，所述力学性质包括尾矿砂土样本的粘聚力、摩擦强度和抗剪强度；通过所述粒组组分和所述力学性质评价所述目标尾矿堆积坝的稳定性。2.根据权利要求1所述的上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，其特征在于，还包括如下步骤：模拟不同深度的尾矿砂土样本在不同温度下的冻胀状况；测量所述尾矿砂土样本的含水量；通过所述含水量结合所述冻胀状况获得保存温度；设定所述保存温度从而保存所述尾矿砂土样本。3.根据权利要求1所述的上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，其特征在于，所述针对目标尾矿堆积坝选取钻头和取土器，包括如下步骤：针对目标尾矿堆积坝模拟不同钻进技术的岩心采取成功率、岩心采取率、钻进操作难易程度和钻孔状况，所述不同钻进技术包括冲击钻进、反循环钻进、无泵反循环钻进、螺旋钻进和螺旋无泵反循环钻进；根据所述岩心采取成功率、岩心采取率、钻进操作难易程度和钻孔状况选取最优钻进方式，并根据最优钻进方式选取对应的钻头；针对目标尾矿堆积坝模拟取土器的取土面积、取土器的取土长度、取土器的取土方式与取土回收率的关系函数；根据所述关系函数设计取土器最优参数，并根据所述最优参数选取对应的取土器。4.根据权利要求3所述的上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，其特征在于，所述利用所述钻头和所述取土器采集目标尾矿堆积坝不同深度的尾矿砂土，包括如下步骤：在浸水线以上，利用钻头通过螺旋钻进打孔从而生成浅层尾矿采样点；使用取土器采集浅层尾矿采样点中的尾矿砂土；在浸水线以下，利用钻头通过螺旋无泵反循环钻进钻打孔从而生成深层尾矿采样点；使用取土器采集深层尾矿采样点中的尾矿砂土。5.根据权利要求1所述的上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，其特征在于，所述检测所述尾矿砂土的土样原状性，包括如下步骤：根据所述取土器的结构预设尾矿砂土的特征，所述特征包括尾矿砂土的预设体积和预设表面积；利用所述特征构建初始土样原状判定模型；测量所述尾矿砂土获得实测体积和实测表面积；
根据所述实测体积和所述实测表面积，结合所述初始土样原状判定模型初步判定所述尾矿砂土的土样原状性；测量不同深度的所述尾矿砂土的体应变；利用尾矿砂土的体应变拟合尾矿砂土体应变
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深度回归曲线方程；利用所述尾矿砂土体应变
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深度回归曲线方程再次判定所述尾矿砂土的土样原状性。6.根据权利要求5所述的上游式尾矿堆积坝勘测与稳定性评价方法，其特征在于，所述初始土样原状判定模型，满足如下公式：，其中，表示尾矿砂土的初始土样原状度，表示尾矿砂土的实测表面积，表示尾矿砂土的预设表面积，表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：眭素刚，刘文连，余绍维，李鹏，许汉华，王帮团，徐鹏飞，韩鹏伟，
申请(专利权)人：中国有色金属工业昆明勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：