Autobank软件在哈密焱鑫铜业土屋铜矿尾矿库技改工程渗流分析中的应用

方星燃

（新疆有色冶金设计研究院有限公司，新疆乌鲁木齐 834600）

0 概述

根据国家有关法律、法规要求，选矿厂的大量脉石“矿渣”通常以矿浆状态排出。大量的尾矿如不妥善处理，就会大面积地覆没农田和污染水系，对环境造成严重的危害。同时，尾矿中往往还会含有目前尚不能回收的贵重稀有金属，也不允许随意丢弃，需要存储起来，待以后开发。因此尾矿库设计是矿山建设中必不可少的重要环节。

Autobank 软件是针对水利行业设计要求而开发的分析软件，可对大坝、涵洞、水闸、渠首等构筑物进行稳定分析。而尾矿专业由于专业较为特殊目前市场上暂无针对尾矿专业而单独开发的相关计算软件。因此将类似的水利行业计算软件应用到与之类似尾矿行业是有一定必要性的。

本文利用Autobank 软件对尾矿坝进行了渗流稳定计算，分析了渗流水头、深头比降等要素的分布验证了尾矿库坝体的渗流稳定安全性。

1 工程模型介绍

本项目计算模型为哈密焱鑫铜业土屋铜矿尾矿库，原设计初期坝顶高程为593.0m，坝基高程为574.0m，坝高为19.0m，坝顶宽度为5.5m，坝长2216m，上游侧边坡为1:1.8，下游侧边坡为1:2.0。技改设计采用采矿废石筑坝，子坝共为8 级，最终堆积坝顶标高为633.0m，最终堆积坝高40m，总坝高59m，技改后尾矿库等级为三等库。

由于本项目为技改工程，计算以已建设坝体593.0m标高以下为初期坝，593以上部分为碎石加高坝体。

2 模型建立过程

1）模型建立要点

为保证计算的准确性，渗流计算稳定计算采用同一计算模型。首先在AutoCad 中将坝体各参数绘制成图，主要要素为各不同界面的土层物理学参数、节点坐标（相对）、水位关系。将绘制好的图形文件导出为.dxf 格式后导入Autobank 软件。在Autobank中重新核对各坐标点是否有误，Autobank 识别Auto-Cad创作的图元有一定概率出错，应在Autobank中重新进行校正。

2）提高模型精度的措施

Autobank 软件计算前要求将模型划分为若干单元。为提高模型精度应尽可能保证每个单元的形状规则，内角不应相差太多，软件计算逻辑为内角大于180°均视为非法。在求解区域的凹角处应布置较多的单元，才可以准确的反应该处的应力、应变水利坡降等要素。同时软件支持将复杂区块划分为四边形单元，但在实际的设计工作中由于尾矿库初期坝与堆积坝整体建模，尺寸较大，划分为四边形单元拼接工作量较大，因此本文认为根据软件自动网格划分（三角形单元）在尾矿库设计中是合适的。

3）边界条件的确定

在确定边界条件时软件可直接输入水面线的高程Y 坐标，根据标高绘制边界线。有限元的边界条件实际上是赋予每个边界上的单元节点的，边界线为一条折现（PL线）凡是与此线重合的单元节点程序均认为受此边界条件的作用，否则认为不受作用，因此边界线应沿求解区域的单元边界绘制，防止区域边界转折的地方出现漏点。

3 模型计算

1）计算参数

根据企业目前实测资料，现有尾矿库沉积滩平均坡度为1%，设计沉积滩坡度按1%设计，澄清距离计算长度为213m。土层（部分）及筑坝材料相关参数采用地质勘查报告中参数，主要物理学参数见表1，各层渗透系数见表2。

表1 土层及筑坝材料物理学参数表

表2 各土层渗透系数表

2）计算结果

根据AutoBank7.07 程序进行渗流计算，结果如下：

（1）尾矿库坝顶标高为633m。

（2）正常水位（630m）渗流计算结果见图1。

图1 正常水位工况下浸润线计算结果

（3）正常最高洪水位（630.5m）渗流计算结果见图2。

图2 正常最高洪水位工况下浸润线计算结果

（4）临界最高洪水位（631.2m）渗流计算结果见图3。

图3 临界最高洪水位工况下浸润线计算结果

4 结论

由分析结果可知，浸润线不会在坝坡逸出，根据计算尾矿库渗流量为5×10-6m3，渗流量较小，浸润线不出逸至坝体外坡，坝体渗流是安全稳定的。

目前土屋铜矿尾矿库已竣工投产使用，尾矿库扩建工程目前运行良好。通过实际运用可以看出AutoBank 软件在尾矿库设计中渗流分析部分具有建模准确，可视化强、使渗流分析更直观化的优点。