[发明专利]离子型稀土矿山原地浸矿临界水位的计算方法

摘要

本发明涉及离子型稀土矿山原地浸矿临界水位的计算方法，适用于原地浸矿注液强度方案的设计。本发明包含7个步骤，分别为：(1)测试矿土的饱和体积含水率；(2)测试矿土的土—水特征曲线；(3)矿土非饱和渗透系数的计算；(4)矿土抗剪强度的计算；(5)建立矿山模型，进行渗流计算；(6)矿山边坡安全系数的计算；(7)矿山临界水位线的确定。它在研究矿土含水率对其渗透系数和抗剪强度影响的基础上，为原地浸矿注液强度方案的设计提供了依据。本发明可以防止原地浸矿注液时发生山体滑坡的事故，同时确保了稀土资源回收率。

主权项

1.一种离子型稀土矿山原地浸矿临界水位的计算方法，其特征是，包括以下步骤：第一步：测试矿土的饱和体积含水率，现场取样测试矿土试样的密度和初始体积含水率，采用关系式(1)计算矿土的饱和体积含水率；关系式(1)：关系式(1)中：θs为饱和体积含水率，ds为试样颗粒相对密度，w为试样的质量含水量，ρ为试样的密度，ρw为水的密度；第二步：测试矿土的土—水特征曲线，采用现有技术测试矿土不同体积含水率对应的基质吸力，拟合测试数据，确定土—水特征曲线方程；第三步：矿土非饱和渗透系数的计算，采用现有技术测试矿土的饱和渗透系数，并应用矿土的土—水特征曲线计算其非饱和渗透系数；第四步：矿土抗剪强度的计算，通过现有技术现场测试饱和状态下矿土的黏聚力和内摩擦角，采用关系式(2)计算非饱和状态下矿土的抗剪强度；关系式(2)：关系式(2)中：τ为抗剪强度，单位kPa，c₁为饱和状态下的黏聚力，单位kPa，(σ‑u_a)为净法向应力，单位kPa，为饱和状态下的内摩擦角，(u_a‑u_w)为基质吸力，单位kPa，(u_a‑u_w)_b为矿土的进气值，单位kPa，其大小为λ的倒数，λ、m、n为拟合参数；第五步：建立矿山模型，进行渗流计算，通过现有技术，获取矿山地形及地质参数，建立矿山模型，设置为饱和—非饱和渗流模型，输入矿土的土—水特征曲线及其渗透系数函数，设定边界条件，给定注液强度的初始值，采用瞬态模型计算渗流过程，直至形成稳定的渗流场；第六步：矿山边坡安全系数的计算，在稳态渗流场的基础上，输入关系式(2)所示的矿土强度本构，采用自动搜索滑面的方式进行边坡安全系数的计算；第七步：矿山临界水位线的确定，根据GB51016—2014《非煤露天矿边坡工程技术规范》对边坡安全系数的要求，设定临界边坡安全系数，根据第六步的边坡安全系数计算结果，进行注液强度值的调整，重新进行渗流计算和边坡安全系数的计算，直至达到设定的临界边坡安全系数，此时矿山内部的水位线即为临界水位线。