鋁礦排泥庫泄漏問題及其探測技術(shù)研究現(xiàn)狀

我國是原鋁生產(chǎn)大國

，堆積型鋁土礦在生產(chǎn)過程中，經(jīng)洗礦工藝后產(chǎn)生巨量泥漿水。目前，在山間洼地筑建排泥庫是處理泥漿水最經(jīng)濟的方法。然而，在巖溶地區(qū)，排泥庫的選址，設(shè)計，施工，維護運行等工作極其復(fù)雜，稍有不慎，就可能導(dǎo)致排泥庫的泄漏，造成環(huán)境污染，經(jīng)濟損失及礦山被迫停產(chǎn)等嚴(yán)重問題。據(jù)統(tǒng)計，我國廣西區(qū)內(nèi)的十余個鋁礦排泥庫都曾發(fā)生或大或小的泄漏事故。因此，開展排泥庫研究，分析其泄漏原因，從而經(jīng)濟有效地防范或治理泥漿水泄漏問題日益成為礦山安全生產(chǎn)的關(guān)鍵問題。

目前，國內(nèi)關(guān)于排泥庫的研究主要集中在排泥庫的工程勘察、運行、監(jiān)測、污染、風(fēng)險評價等領(lǐng)域。例如：閆清武

具體分析了排泥庫出現(xiàn)環(huán)境污染的原因，提出了可從確定勘察范圍、優(yōu)化勘察手段、報告重點內(nèi)容等幾個方面能更好的完成地質(zhì)勘察工作；李建斌

分析了諸多巖溶地區(qū)排泥庫的勘查資料后，又因其庫內(nèi)比較厚的鋁土礦，制定出先采礦以縮減其厚度以及增多孔內(nèi)充氣試驗等改良建議，可增強勘察準(zhǔn)確度和提高了堆積型鋁土礦的利用效率，從而最大化利用排泥庫；李敬蘭

分別利用三種不同的化學(xué)試劑，在研究區(qū)域的一定距離內(nèi)，布置一定數(shù)量的放置點和接受點，進(jìn)行地下水的多元示蹤試驗，然后通過在不同接受點的試劑濃度對比，分析地下水在排泥庫庫外和庫內(nèi)的聯(lián)系情況，從而計算出地下水的流速以及確定了地下水的流向，對于排泥庫及水庫的污染問題具有重要意義；全守岳

進(jìn)行模型試驗，并根據(jù)實驗所得數(shù)據(jù)建立泥漿泄漏時儀器所受拉力與泥漿參數(shù)之間的計算模型，然后進(jìn)行數(shù)值模擬，確定了排泥庫泥漿泄漏時的半徑，從而精準(zhǔn)了探測區(qū)域，使查找泄漏位置更精確；陶然

運用多種試驗和方法研究排泥庫泥漿的力學(xué)性質(zhì)，通過對比不同排泥庫的物理力學(xué)特征差異，總結(jié)出排泥庫泥漿的時空分布規(guī)律，然后通過分析庫區(qū)不同位置的庫泥沉降，固結(jié)等工程特性，對庫區(qū)的工程特性進(jìn)行區(qū)域劃分；梁雅雅

等評估尾礦庫附近居民的重金屬污染及健康風(fēng)險，在尾礦庫附近采集水、土壤、水稻和蔬菜的樣本分析其污染情況，發(fā)現(xiàn)地表水受重金屬污染，而地下水不會，土壤、蔬菜、大米都受到不同重金屬的污染，且濃度隨污染源距離的增加而降低；梁棟

分別采用解析法和數(shù)值法分析排泥庫泄漏時對地下水環(huán)境的影響，并對比兩種方法，結(jié)合分析具體泄漏事故的監(jiān)測結(jié)果，使預(yù)測結(jié)果的可靠性進(jìn)一步增強；陳明

通過對兩起鋁生產(chǎn)企業(yè)排泥庫泄漏事故的分析，表明了從排泥庫的合理選址、注重排泥庫的日常管理及隱患排查工作、做好環(huán)境的應(yīng)急預(yù)案三個方面可有效避免類似事件再次發(fā)生。而對于有關(guān)排泥庫泄漏原因及探測技術(shù)的對比與總結(jié)，相對較少。

國外由于開采的鋁質(zhì)量較好且成本低，有關(guān)堆積型鋁礦排泥庫的研究很少。且有關(guān)非鋁礦尾礦庫的研究多集中在重金屬的污染及相關(guān)的塑凝劑研究上。例如：Alexandru

等通過對羅馬尼亞的一些垃圾填埋場和尾礦池研究發(fā)現(xiàn)，由于沒有密封和排水措施，徑流水會滲入尾礦群，這導(dǎo)致土壤、底土和地下水因滲出而污染，之后通過數(shù)字建模對尾礦池進(jìn)行不同條件下的污染物數(shù)值模擬；Demková

等通過野外實驗，將青苔和地衣暴露在距離尾礦池不同的距離，然后對青苔和地衣上的重金屬含量進(jìn)行生物監(jiān)測；Izabela

等在典型的黃金浸出工業(yè)尾礦池條件下進(jìn)行了HCN揮發(fā)實驗，通過統(tǒng)計分析可以確定影響HCN揮發(fā)百分比的變量及其相互作用，從而進(jìn)行金浸尾礦庫的HCN揮發(fā)動力學(xué)研究。

There are so many astonishment in 2018 and It's aroused people's discussion on the credibility of wine education. Will these frequent incidents impact the development of wine education industry?What is the future?

本文主要介紹排泥庫筑建的過程，分析泄漏的主要原因及國內(nèi)外的主要探測技術(shù)優(yōu)缺點，進(jìn)而推薦更有效的探測技術(shù)，從而為排泥庫的安全運行及泄漏防治提供有效參考。

1 排泥庫建設(shè)與運行現(xiàn)狀

本文根據(jù)排泥庫泥漿水的泄漏問題，從排泥庫建設(shè)、泥漿水泄漏原因、所造成的危害等方面進(jìn)行分析，綜合概括及對比了多種泄漏探測技術(shù)，得出以下結(jié)論：

國內(nèi)尾礦庫、排泥庫泄漏事件常有發(fā)生，且一旦發(fā)生會造成很嚴(yán)重的危害，如2008年9月，位于山西省襄汾縣的新塔礦業(yè)公司尾礦庫發(fā)生潰壩，淹沒土地面積約35.9公頃，造成下游500米左右的住宅、農(nóng)貿(mào)市場和辦公樓等不同程度的毀壞，事故共造成4人失蹤、33人受傷、277人死亡，經(jīng)濟損失達(dá)9620萬元；又如2012年5月，位于廣西壯族自治區(qū)靖西縣的廣西華銀鋁業(yè)公司龍山排泥庫發(fā)生泄漏，導(dǎo)致附近1000多畝農(nóng)田被淹及距源頭0.8公里的河流受污染導(dǎo)致魚類出現(xiàn)大量死亡。

2 排泥庫泄漏問題

排泥庫是存儲生產(chǎn)鋁過程中泥漿的主要場所，一旦排泥庫發(fā)生泥漿泄漏，泥漿不僅會威脅到周圍群眾的日常生活安全，還可能嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境。在巖溶區(qū)建筑排泥庫儲存泥漿水具有很大的特殊性和風(fēng)險性，其設(shè)計和建設(shè)過程也完全不同于普通的尾礦庫。2008年以來廣西百色地區(qū)排泥庫泄露原因如圖1所示，而目前，主要導(dǎo)致排泥庫泄漏的原因如表2所示。

3.環(huán)境營造：讓學(xué)員置身于一個良好的具身學(xué)習(xí)情境。具身認(rèn)知理論認(rèn)為，認(rèn)知不僅源自大腦和身體本身，還包含與所處特定情境中身體與該情境互動的結(jié)果。萊夫（lave）也明確地指出：“情境意味著，在特殊性和普遍性的許多層面上，一個特定的社會實踐和活動系統(tǒng)中社會過程的其他方面具有多重的交互聯(lián)系?！保?0］身體一旦離開了情境，就無所謂交互，更不可能產(chǎn)生新的認(rèn)知構(gòu)建。所以，培訓(xùn)是人腦、身體與特定情境交互的知識體驗過程，學(xué)員的身體只有沉浸在良好的情境中，調(diào)動大腦的參與，才能更好地獲得知識和能力的建構(gòu)、內(nèi)化和遷移。而培訓(xùn)中的情境應(yīng)該包括：心理情境、物理情境和虛擬情境。

3 排泥庫泄漏探測技術(shù)

鬼子發(fā)現(xiàn)占領(lǐng)東山的國軍正在向江邊撤退，一路尾隨追擊而來。石大勇心想，如果不就地組織阻擊，他們這樣被敵人追著打，還不等跑到江邊，就會被敵人消滅干凈。于是，他反身停了下來，對身后的戰(zhàn)士們說：“班長以上的軍官們留下阻擊敵人，其它戰(zhàn)士護送連長先撤。你們記住，到了江邊不要等我們，讓所有的劃夫們都撤，你們上了木排順江向下游煙收壩南岸撤，上岸后從點軍回石牌。如果你們活著回去了，讓連長去找?guī)熼L，代我們問一句話，為什么攻城的大部隊撤走時不帶上我們？就這，都趕緊走。”

目前，排泥庫泄漏入口的探測傳統(tǒng)上都是采取較原始的人工巡視或投擲鉛球探測，這種方法不但效率低、準(zhǔn)確率底、有效性差，并且浪費了大量的人力物力。泥漿由泥水混合物所構(gòu)成，沒有融合在一起，一段時間后會分層，底部經(jīng)過長時間沉淀會自然固結(jié)，同時改變了泥漿密度，所以排泥庫泥漿泄漏有許多特點：①底部泥漿的密度大導(dǎo)致流速慢，查找泄漏位置困難；②泄漏時，上表面沒有漩渦；③表層泥漿流動不易發(fā)現(xiàn)。宋園生

整理了一系列排泥庫泄漏位置的查找方法，如表層水流場監(jiān)測、示蹤劑法等，并仔細(xì)概括了每一種方法，在實際的泄漏事件中，可以運用多種探測方法相互彌補進(jìn)行探測。歐孝奪

等經(jīng)過研發(fā)的探測裝置進(jìn)行試驗，并通過灰色關(guān)聯(lián)法構(gòu)建泥漿參數(shù)的計算模型，利用ANSYS軟件研究動力黏度、泄漏孔直徑等因素對泄露的半徑影響，并構(gòu)建儀器的拉力和泥漿之間的線性回歸模型。提高了探測排泥庫泄漏位置的可靠性。

理論研究及實際案例分析可知，流場擬合法目前在水庫、大壩泄漏探測方面取得的結(jié)果相對于比較理想。因水庫、大壩與排泥庫泄漏的相似性，可將流場擬合法運用到排泥庫泥漿泄漏探測方面。排泥庫發(fā)生泄漏時，庫內(nèi)的泥漿水會發(fā)生流動，必然在泄漏入口附近產(chǎn)生流場異常，這給地球物理探測提供了探測基礎(chǔ)背景。鄒聲杰等

利用水流場和發(fā)電流場原理的相似性（如表4所示），根據(jù)電流場的分布來確定水流場情況，從而確定泄漏點位置，并運用到實際案例中，取得良好效果；朱自強等

通過流場擬合法對洪澤湖大堤管道滲漏部位進(jìn)行探測，并利用同位素示蹤法證實探測部位結(jié)果可靠；何世聰

概括了偽隨機流場擬合法、自然電場法等多種物探方法應(yīng)用在大壩滲漏檢測的情況，結(jié)合多種物探方法進(jìn)行綜合探測,發(fā)揮不同物探方法的特點,相互彌補,從而提高檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性；易三莉

利用管涌滲漏檢測儀器，提出了一種在縮微環(huán)境中對管涌滲漏進(jìn)行模擬的方法，之后通過流場擬合法進(jìn)行測試并取得了良好的結(jié)果。這些都為準(zhǔn)確、高效地查找排泥庫泄漏入口提供新的技術(shù)手段，填補了排泥庫泥漿泄漏入口探測技術(shù)的空白，同時可為類似工程提供有益借鑒。

根據(jù)圖1可知，溶洞塌陷和防滲結(jié)構(gòu)破損在排泥庫泄露原因里各占一半，地震等其他地質(zhì)災(zāi)害因發(fā)生概率小，所占比例不多。而溶洞塌陷中包括未探測出的溶洞以及以探測出但未處理的溶洞，防滲結(jié)構(gòu)破壞即指建設(shè)排泥庫過程中所使用的土木材料被破壞。

目前有關(guān)排泥庫泥漿泄漏的研究比較少，而對于大壩、水庫泄漏探測的研究相對較多，但是兩者探測方法有諸多相似之處，可相互借鑒使用。目前水庫、大壩等的巖溶泄漏探測的方法主要如表3所示。

4 結(jié)論及展望

目前國內(nèi)堆積型鋁土礦從開采到鋁金屬主要經(jīng)歷礦體→采礦場→洗礦廠→選礦廠→精礦→冶煉廠→金屬鋁過程，其中洗礦廠洗礦工藝采用天然河水沖洗礦石土后，1mm以上作為礦石運往氧化鋁廠；小于1mm即為礦泥，與洗礦水一道成為泥漿水被收集于濃密池，經(jīng)濃密池濃密成30%的泥漿水后送往排泥庫。原礦篩洗的粘土和小礦物顆粒構(gòu)成了泥漿水中的懸浮物，自身無法堆積，故只考慮一次性筑壩堆存。排泥庫的建設(shè)即為存儲濃密后的泥漿水，它屬于尾礦庫的特殊形式，目前國內(nèi)排泥庫都發(fā)生過大大小小不同程度的泄漏，表1整理了2008年以來廣西地區(qū)排泥庫典型的泄漏事故。

（1）目前針對探測排泥庫泥漿泄漏的研究不多，相對的排泥庫泄漏探測方法屈指可數(shù)，目前排泥庫泥漿泄漏方法探測還主要參考水庫、大壩等的泄漏探測方法。

“兒童的智慧在指尖上。”動手操作能讓學(xué)生在體驗的同時獲得直接經(jīng)驗，促進(jìn)思維的發(fā)展。數(shù)學(xué)活動經(jīng)驗，是學(xué)生不斷經(jīng)歷、體驗各種數(shù)學(xué)活動過程的結(jié)晶，只有在不斷的“做”和“思考”的過程中才能積累起來。

（2）根據(jù)理論及實際案例分析可知，流場擬合法目前相較于其他探測方法能更準(zhǔn)確、更有效探測出泄漏位置所在，也可為其他類似工程提供有益借鑒。

本文通過從不同方面對排泥庫泥漿泄漏進(jìn)行分析，為泥漿泄漏探測手段提供理論依據(jù)。但由于泥漿泄漏時自身和周圍環(huán)境比較復(fù)雜，所以具有一些不確定因素，使得泥漿泄漏探測的研究存在一定的局限性，很多方面可進(jìn)一步研究，例如：排泥庫庫底隔水層的抗剪隔水性能的規(guī)律；當(dāng)?shù)刭|(zhì)災(zāi)害發(fā)生時（如地震、暴雨等），排泥庫發(fā)生泄露的風(fēng)險評價研究；當(dāng)排泥庫停排后影響其表面泥漿固結(jié)程度的因素研究等，這些方面都可為泄漏探測技術(shù)的發(fā)展提供相關(guān)的理論依據(jù)。

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