老撾某金礦尾礦庫工程地質特性分析研究

陳　躍

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

老撾某金礦尾礦庫工程地質特性分析研究

陳躍*

（華北有色工程勘察院有限公司，河北石家莊050021）

針對老撾某金礦尾礦庫的工程地質條件及水文地質條件展開調查，首先根據地質調查與鉆探揭露其地層巖性，分析其地層分布、巖土體特性和地質構造，并利用各種實驗分析各巖土層的腐蝕性，同時根據地層分布分析了各含水層巖組、特征及各巖土層的滲透性，評價了尾礦庫庫區的滲漏性。通過對工程區的各巖土層的物理力學指標、地層分布、尾礦庫不良地質作用等指標開展調查和試驗，表明該尾礦庫處于穩定狀態，庫區的滲漏性受到破碎的巖土層影響，設計時需考慮防滲漏作用。

尾礦庫；工程地質特征；滲漏性；工程地質評價

1　概述

尾礦庫作為礦山選礦生產的主要設施，是事故的易發部位，同時也隱伏著巨大的安全隱患，如：庫區或壩基的滲漏問題、壩基穩定性問題等。周建平［1］、黃順濤等［2］、張帆等［3］、張美華［4］、劉澤增［5］和譚昌奉等［6］對尾礦庫的工程地質特征及問題進行探討，岳志朋等［7］對云南某尾礦庫的水文地質進行了探討。尾礦庫的建設將占用大量的土地，改變和破壞原有的生態環境，而最嚴重的當屬潰壩事故，尾礦庫的安全穩定與否，決定著礦區及下游生命財產安全，因此，必須對尾礦庫的庫區及壩基的工程地質條件進行必要的基礎調查與評價。

本文以老撾某金礦修建的尾礦庫為例，通過采用工程地質、水文地質勘察等手段對該尾礦庫進行作業，在了解地質條件情況下，對尾礦庫進行工程地質特征及評價，其主要內容為：（1）查明尾礦庫堆積體和壩基地層分布特點；（2）查明尾礦庫堆積體和壩基土體的物理力學性質；（3）查明尾礦庫庫區的地下水類型、埋藏條件及滲透特性；（4）對尾礦庫庫岸穩定性、庫區滲漏性及壩基持力層的工程地質條件評價。

2　研究區概況

老撾某金礦尾礦庫處于瑯勃拉邦省巴烏縣爬奔村境內，距離瑯勃拉邦省會城市54km（圖1）。研究區位于“三江”成礦帶的南延部分，受到構造切割營力作用，屬于中高山侵蝕地貌，海拔為750～1060m，自然邊坡角大多為25°～40°，地勢北東高南西低，相對高差約250～300m，地形切割較大，山體峭壁陡峻，整體呈現“V”型谷地貌。研究區內，年均氣溫15℃～30°C，最高氣溫達40°C，年降雨量在3000mm左右，雨季集中于7～10月。地表水向南匯流，最終匯入南桑河；西北側水系經巴格捷河匯入南烏江，南桑河和南烏江海拔高度約400m（圖1）。

圖1　老撾某金礦區域地理位置圖

3　區域工程地質條件

3.1地層分布及特征

該尾礦庫場地區分布的地層主要有第四系全新統坡洪積層（Qdl+pl4），三疊系（T）泥巖、砂巖地層。庫區內上部覆蓋層粘土的等效剪切波速介于500m/s≥Vse＞250m/s間，判定該尾礦庫場地土類型為中硬土。具體地層層分布及特征如下：

（1）庫區溝床上部為第四系坡洪積層，以呈紅褐色、可塑—硬塑的粘土為主，分布厚度0.8～6.9m；

（2）下伏基巖為三疊系泥巖，可分為強風化泥巖和中風化泥巖，主要分層如下：①黃綠色的強風化泥巖，層頂板埋深0.0～6.0m，厚度為9.2～15.0m呈泥質結構，塊狀構造，層理不發育，節理裂隙發育，巖體較破碎，巖芯呈土狀及碎塊狀，巖石強度較低；②黃綠—灰綠色的強風化砂巖，層頂板埋深0.0～9.2m，厚度為11.5～27.2m，含石英和長石，呈粉砂狀結構，中厚層構造，鈣質膠結，節理裂隙發育，巖體較破碎，巖芯呈砂狀及碎塊狀；③灰白色的中風化砂巖，層頂板埋深18.3～33.4m，厚度為0.0～3.2m，含石英、長石，呈粉砂狀結構，中厚層構造，鈣質膠結，節理裂隙較發育，巖體較完整，巖芯呈短柱狀，飽和單軸抗壓強度平均值frk= 125.3MPa，干燥單軸抗壓強度平均值frk=118.5MPa，軟化系數KR=0.89；④灰黑色的強風化泥巖，層頂板埋深12.6～24.4m，厚度為0.0～8.4m，呈泥質結構，塊狀構造，節理裂隙發育，巖芯呈土狀及碎塊狀；⑤灰黑色的中風化泥巖，層頂板埋深22.8～32.8m，厚度為0.0～2.2m，呈泥質結構，塊狀構造，層理不發育，節理裂隙發育，巖體較完整，巖芯呈短柱狀，飽和單軸抗壓強度平均值frk=28.3MPa，干燥單軸抗壓強度平均值frk= 34.6MPa，軟化系數KR=0.81。

3.2區域地質特征

研究區位于南部的岡瓦納大陸和北部的勞亞大陸交接的復雜地帶，處于瑯勃拉邦（老撾）—梨府（泰國）華力西褶皺帶，西北以瑯勃拉邦弧形板塊縫合線為界與豐沙里—爬府（泰國）中生代坳陷帶為鄰，南東以普雷山弧斷裂帶為界與川壙—長山華力西褶皺帶拼合。北東向區域性大斷裂貫穿整個開采礦區，區內主構造線方向為北東向—北北東向的斷裂構造。該斷裂表現為韌脆性剪切帶，主要表現為糜棱巖和糜棱巖化巖石、構造透鏡體、石香腸構造及一系列的糜棱面理、剪切面理和S-C組構等。脆性變形包括大量構造角礫巖、擠壓破碎帶等，以及沿早期面理形成的一系列剪切滑動面和斷層帶。因此該剪切活動包含從韌性向脆性的轉化特點，活動時間較長。尾礦庫區位于選礦廠東南方向直線距離約2.0km的較平坦的溝谷內，場區內無斷裂構造通過，故該尾礦庫受區域斷裂影響不大。

3.3水文地質條件

尾礦庫庫區內的地表水向南匯集，流量為0.33～0.75m3/h，最終流入南桑河，而庫區西北側水系經巴格捷河流入南烏江，由大氣降水形成泉水補給，主要沿溝底向下游徑流方式排泄，其流量大小具有明顯的季節性。

庫區地下水類型第四系松散巖類孔隙水含水層（組），分布于泥巖、砂巖之上，經降水入滲補給后，極微透水層，富水性差，地下水在重力作用下，在低洼處以面狀滲流的形式匯入到溪流中；三疊系泥巖、砂巖構造破碎，風化帶較厚，多呈碎裂狀、碎屑狀、碎塊狀，易賦存風化裂隙水，其分布受到裂隙通道、補給源和季節控制。泥巖、砂巖風化裂隙水經降水入滲補給后，地下水在重力作用下，在低洼處以下降泉的形式出露，最終匯入到溝谷內小河流中。

4　尾礦庫區及壩基工程地質評價

4.1庫岸穩定性評價

庫區兩岸及壩址出露地層主要為：上部為第四系沖洪積層，粘土厚度3.2m；下部基巖為強風化砂巖，基巖較破碎，節理裂隙較發育；庫區左岸坡的坡角為20°～35°，庫區右岸坡的坡角為20°～40°，地層相對穩定。山坡比較平緩，未發現大的崩塌體、滑坡體、泥石流、地面沉降等不良地質現象，庫岸岸坡穩定。

4.2庫區土體腐蝕性評價

對庫區場地取土樣做易溶鹽分析，其易溶鹽的分析結果如表1所示。

庫區土體的陽離子主要為Ca2+和Mg2+，陰離子Cl-、SO2-4和HCO-3濃度為2.0～6.0mg/kg，但土體中含有較高的游離CO2，達16.0mg/kg，土體pH值為6.54～6.57，呈弱酸性，根據《巖土工程勘察規范》［8］（GB50021-2001）認為場地環境類型為Ⅱ類，該場地土對混凝土結構具微腐蝕性，對鋼筋混凝土結構中鋼筋具微腐蝕性，對鋼結構具微腐蝕性。

4.3地表水、地下水腐蝕性評價

為尾礦庫庫區內地表水和地下水對建筑構件的腐蝕性，在尾礦庫溝內小河取地表水，同時在鉆孔中取地下水進行水質分析，水質分析結果如表2所示。

綜上，地表水、地下水都呈現弱堿性，根據《巖土工程勘察規范》［8］（GB50021-2001），場地環境類型為Ⅱ類，本場地地表水、地下水對混凝土結構具微腐蝕性；對鋼筋混凝土結構中的鋼筋在長期浸水條件下具微腐蝕性。

表1　庫區場地土體易溶鹽分析表

表2　地表水、地下水對混凝土結構腐蝕性評價

4.4庫區壩址承載力評價

根據室內試驗結果，同時結合《建筑地基基礎設計規范》［8］（GB50007-2001）有關規定，結合同類工程勘察經驗綜合確定各巖土層承載力特征值及物理參數，結果列于表3。

表3　庫區場地地基土承載力特征值及物理參數表

4.5尾礦庫及壩基滲漏性評價

該尾礦庫分布的巖土類型為粘土、泥巖及砂巖，對場區各地層的滲透系數進行測試（表4），認為粘土為極微透水層，富水性差；泥巖、砂巖總體上透水性差，為弱透水層，但若位于構造破碎和節理裂隙發育段，其透水性則較好。

本次尾礦庫的庫區內的鉆孔針對不同巖性分別做室內滲透試驗、現場注水試驗及壓水試驗，粘土層最大滲透系數K=6.4×10-7cm/s，為極微透水層；下伏基巖主要為強風化泥巖、強風化砂巖，強風化泥巖最大滲透系數K=7.7×10-5cm/s，為弱透水層，強風化砂巖最大滲透系數K=7.5×10-5cm/s，為弱透水層。在尾礦庫運營期間，經長期作用，少量尾礦庫廢水會沿下伏地層通過裂隙產生滲漏，可能會對庫區下游地下水造成污染，設計時應考慮會產生的滲透作用。

5　結論

（1）尾礦庫處于瑯勃拉邦（老撾）—梨府（泰國）華力西褶皺帶，地貌為中高山侵蝕地貌，沖溝、陡坎發育，呈“V”型溝谷，地貌類型較復雜。

（2）尾礦庫場地由第四系粘土和三疊系泥巖、砂巖的基巖組成，無大的構造斷裂破壞，總體穩定性良好。

（2）尾礦庫的地層巖土體工程地質性質良好，工程水文地質條件良好，地質災害較不發育，以尾礦排放為主的破壞地質環境的人類工程活動強烈，地質環境條件復雜程度為復雜。

（3）尾礦庫庫區土體、地表水及地下水，經分析對鋼筋混凝土結構中的鋼筋具有微弱腐蝕性。

表4　尾礦庫場地內各地層滲透系數表

［1］周建平.昆明海口頭石山尾礦庫工程地質問題及處理［J］.云南地質，2010，29（4）：467-470.

［2］黃順濤，楊強，冉文波.水銀洞金礦小廠尾礦庫滲漏的勘察分析與評價［J］.貴州水力發電，2011，25（5）：10-14.

［3］張帆，丁仁偉，梁棟.山西胡家圪噠溝尾礦庫工程地質勘察與評價［J］.山西建筑，2010，36（22）：121-122.

［4］張美華.白家坡溝尾礦壩攔河壩工程地質及巖土分析［J］.山西建筑，2013，39（25）：72-74.

［5］劉澤增.恒仁老牛溝尾礦壩工程地質勘察與穩定性分析［D］.長春：吉林大學，2013.

［6］譚昌奉，王成杰.青海賽什塘銅礦巖土環境工程地質特征［J］.工程地質學報，2000（8）：118-120.

［7］岳志朋，張大勇，徐磊.云南某尾礦庫水文地質工程地質調查［J］.采礦技術，2012，12（5）：85-87.

［8］中華人民共和國建設部.GB50021-2001巖土工程勘察規范［S］.北京：中國建筑工業出版社，2009.

P619.14

A

1004-5716（2016）04-0136-04

2015-03-31

陳躍（1983-），男（漢族），河北石家莊人，工程師，現從事巖土工程勘察及相關專業的研究工作。