Water cover closure design for tailings dams: state of the art reportReport as inadecuate




Water cover closure design for tailings dams: state of the art report - Download this document for free, or read online. Document in PDF available to download.

Luleå tekniska universitet. 2005 (English)Report (Other academic)

Abstract [en] : When a mine comes to an end and the operation closes down the whole site will be abandoned. Thus there is a need for remediation of the tailings storage facility (TSF), where the fine (crushed and milled) waste material, i.e. tailings, from the process plant is stored. The composition of the tailings vary, i.e. content of chemicals, minerals etc., between different mine sites. Unwanted processes may take place in the tailings and an example of this is acid mine drainage (AMD), which result in acidic leachate and leaching of metals from the tailings. Processes of this type will be harmful for the environment and must therefore be prevented or reduced. There is a need to have them controlled. This state of the art report starts with a review of terms related to tailings dams and remediation of tailings dams. Definitions an/or explanations of different terms in the context of the report are given. For example long term is the time period for which tailings dams should be designed for at remediation. This term is explained and discussed. Long term is here thousands of years, or in a philosophical sense to the next glacial period, after which we do not expect man made structures above ground to be standing. The most common construction methods for tailings dams are presented, as well as the construction methods used for Swedish tailings dams in operation. Several differences and similarities occur in comparison with water retention dams (WRDs), which are highlighted. In order to find out the performance of Swedish tailings dams, failures and incidents have been investigated and analyzed during the last 60 year period. Even though the data is incomplete, the conclusion drawn is that tailings dams are not safe enough today, to be regarded as long term stable without measures taken. In order to prevent unwanted processes, such as AMD, in a long term perspective, different cover methods for the tailings have been developed. In this report the focus has been on the water cover method, where the tailings is covered with water. For a successful water cover design the most important conditions to be fulfilled are the long term water balance and physical stability of surrounding dams. The key factor is the long term stability of dams, which is discussed in the report. Processes affecting the stability of the tailings dams are presented, such as slope stability, hydraulic gradients and its relation to internal erosion, slow deterioration processes (weathering, erosion, frost and ice, vegetation and animal intrusion etc.). One factor affecting the dam safety quite considerably is the climate change. This is briefly discussed and references are given to ongoing work. In order to find out how long term stable dam structures should be designed to be stable during long periods of time, natural analogies and ancient mounds can be studied. Some examples of both types are described and discussed in the report. The aim of this report has been to document the existing knowledge on long term tailings dam stability. The intention has also been to analyse areas requiring extended knowledge in order to reach the goal with design and construction of long term stable tailings dams. Areas needing more research are identified. The document thus provides a platform for further research and is aimed to be a strategic document in the communication between the industry, authorities and organisations in the public sector. The final conclusion from this study is that criteria for long term stable tailings dams can hardly be defined today. More research is needed and more experience must be gained before specific design criteria can be given. Considering the limited knowledge of long term stability of tailings dams there is a demand for more studies. Some of the important processes identified here in this aspect are: - Internal erosion- Long term changes in material properties- The effect of the hydraulic gradient on slope stability - Interaction between deposited tailings and sealing elements/foundation within the tailings dam- External erosion on slopes- Seepage points

Abstract [sv] : När en gruva är utbruten och verksamheten upphör kommer hela gruvområdet att överges. Det finns då ett behov av att efterbehandla gruvdammsanläggningen, i vilken den fina (krossade och malda) restprodukten, eller den s.k. anrikningssanden, från anrikningsverket har deponerats. Anrikningssandens sammansättning, d.v.s. innehåll av kemikalier, mineraler etc., varierar mellan olika gruvor. Oönskade processer kan uppkomma och pågå i anrikningssanden och ett exempel på en sådan ärden urlakning av metaller som orakas av en miljö med lågt pH. Denna är mera känd som acid mine drainage (AMD). Processen resulterar i surt lakvatten och urlakning av metaller från anrikningssanden. Processer av denna typ är skadliga för miljön och måste därför förhindras eller reduceras. Det finns också ett behov av att kontrollera dessa.Rapporten inleds med en genomgång av termer relaterade till gruvdammar och efterbehandling av gruvdammar. Definitioner och/eller förklaringar av termer beskrivs. Ett exempel är långtidsfas som är den tidsperiod för vilken gruvdammars efterbehandling ska designas för. Denna term förklaras och diskuteras. Långtidsfasen är i detta sammanhang tusen år eller mer, eller i ett mer filosofiskt perspektiv till nästa istid. Efter detta förväntar vi oss inte att konstruktioner som människan uppfört ska kunna finnas kvar.De vanligaste konstruktionsmetoderna för gruvdammar beskrivs, liksom de konstruktionsmetoder som används för svenska gruvdammar i drift. Det finns flera skillnader och likheter med vattenregleringsdammar och dessa belyses. För att se hur väl svenska gruvdammar fungerar har haverier och incidenter under de senaste 60 åren undersökts och analyserats. Även om uppgifterna inte är kompletta så kan slutsatsen dras att gruvdammar inte är tillräckligt säkra idag för att betraktas som långtidsstabila utan att åtgärder först måste vidtas.För att förhindra oönskade processer, så som AMD, i ett långtidsperspektiv har olika typer av efterbehandlingsmetoder utvecklats. I den här rapporten har fokus varit på vattentäckning, vilket innebär att anrikningssanden täcks med vatten. För att denna metod ska fungera måste två förutsättningar vara uppfyllda, nämligen långtidsstabil vattenbalans och långtidsstabila dammar. Den viktigaste är att dammarna som omger magasinet är stabila, vilket diskuteras i rapporten.Processer som påverkar stabiliteten hos dammarna presenteras och diskuteras, så som släntstabilitet, hydrauliska gradienter och deras relation till inre erosion och långsamma nedbrytnings processer (vittring, erosion, frost och is krafter, intrång av vegetation och djur etc.). En faktor som avsevärt påverkar dammsäkerheten är klimatförändringar. Detta diskuteras kortfattat och referenser ges till pågående arbeten.För att komma fram till hur långtidsstabila dammar ska designas för att vara stabila under mycket lång tid har naturliga analogier och forntida jordanläggningar studerats. Några exempel på dessa typer av formationer beskrivs och diskuteras i rapporten.Målsättningen med rapporten har varit att dokumentera den befintliga kunskapen på området gruvdammars långtidsstabilitet. Intentionen har också varit att se vilka områden som erfordrar ytterligare kunskap för att man ska kunna designa och konstruera långtidsstabila gruvdammar. Områden som kräver mer forskning identifieras. Dokumentet utgör därmed en plattform för fortsatt forskning, liksom att det också utgör ett strategiskt dokument i kommunikationen mellan industri, myndigheter och samhället i övrigt.Slutsatsen av denna studie är att det idag inte finns några kriterier för design och konstruktion av långtidsstabila dammar. Mer forskning krävs, liksom att mer erfarenhet måste uppnås innan specifika kriterier kan tas fram. Det finns ett behov av mer studier med hänsyn till den begränsade kunskap vi har om långtidsstabila gruvdammar. Några, i detta avseende, viktiga processer har här identifierats:* Inre erosion* Förändringar av materialparametrar i ett långtidsperspektiv* Den hydrauliska gradientens påverkan på släntstabiliteten* Samverkan mellan deponerad anrikningssand och dammens tätande element respektive dess grundläggning* Yttre erosion på slänter* Källsprång

Place, publisher, year, edition, pages: Luleå: Luleå tekniska universitet, 2005. , 82 p.

Series : Research report / Luleå University of Technology, ISSN 1402-1528 ; 2005:19

Research subject: Soil Mechanics

Identifiers: URN: urn:nbn:se:ltu:diva-21799Local ID: 035527b0-b2c7-11db-bf9d-000ea68e967bOAI: oai:DiVA.org:ltu-21799DiVA: diva2:994847

Note: Godkänd; 2005; 20070202 (ysko)Available from: 2016-09-29 Created: 2016-09-29Bibliographically approved



Author: Bjelkevik, Annika

Source: http://ltu.diva-portal.org/







Related documents