原地浸矿改变稀土矿石工程性质及诱发滑坡机理初步研究

摘要

离子型稀土矿床是我国独特的珍贵资源，然而它的开发利用却带来了严重的环境问题。现行的原地浸矿工艺虽然不同于已经淘汰的池浸、堆浸工艺，毋须进行“搬山”运动，较好地保护了植被，减少了水土流失，也提高了资源回收率，但取而代之的是边坡稳定性的问题。原地浸矿常常诱发滑坡灾害，直接影响矿山安全生产和经济效益，还可能毁坏农田，甚至造成人员伤亡和财产损失，因而引起社会的广泛关注。
　　目前对原地浸矿诱发滑坡的机理虽有一定研究，而且大多认为原地浸矿造成边坡土体局部液体过饱和，改变了土体的物理力学性质，使其强度大大降低，是滑坡形成的主要原因。但前人对滑坡成因的分析，往往是在矿山现场观察的基础上进行一般性推理分析，对浸矿过程是否以及如何改变稀土矿石的物理力学性质，最终导致滑坡，缺少实验研究资料的支撑。
　　论文以原地浸矿已经诱发多处滑坡的赣南乡标稀土矿为研究对象，在野外地质调查的基础上，从原地浸矿采场1＃滑坡的新鲜滑动面上，采用掏洞的方式，按2m深度间距，在采取了一组尾矿样品，在距离该滑坡直线距离不足100m处采取了稀土原矿样品。样品在阳光下放置数日直至风干后，进行了化学成分、矿物成分、粒度成分、密度、液限、塑限、膨胀性、力学性质等主要工程性质试验研究。研究表明尾矿样品与原矿样品相比，化学成分、矿物成分、粒度分布、结构以及力学性质等各项工程性质均发生了显著改变。分析认为浸矿过程中强烈的化学反应改变了稀土矿石的结构，导致浸矿后稀土矿石强度大大降低。研究发现，尾矿样品颗粒粒度分布随深度呈现出明显的变化规律，并清楚地表明粒径介于3~0.031mm颗粒向深部发生了大量迁移，并造成了孔隙阻塞。据此分析，是由于孔隙阻塞引起局部矿体中土体接近饱和，进一步降低了稀土矿石的强度，从而诱发了1＃滑坡。

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第一章 绪 论

1.1 选题依据及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 研究内容、方法与技术路线

1.4 论文工作概况

第二章 研究区地理地质环境

2.1 地理环境

2.2 地质环境

2.3 本章小结

第三章 乡标稀土矿矿石工程性质研究

3.1 研究样品描述

3.2 矿石的物质组成

3.3 稀土原矿与尾矿的物理性质试验研究

3.4 稀土原矿与尾矿的水理性质试验研究

3.5 稀土原矿和尾矿的力学性质试验研究

3.6 本章小结

第四章 原地浸矿改变稀土矿石工程性质及滑坡机理研究

4.1 原地浸矿对稀土矿石物质组成的影响及其机理

4.2 对矿石力学性质的改变及其机理

4.3 原地浸矿采场边坡破坏机理研究

4.4 本章小结

第五章 原地浸矿边坡稳定性数值模拟

5.1 Geostudio分析模型

5.2 模拟原地浸矿对边坡的影响

5.3 模拟结果分析

5.4 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间的研究成果