西藏玉龍銅礦尾礦庫工程地質特征及評價

王亞明

(華北有色工程勘察院有限公司)

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西藏玉龍銅礦尾礦庫工程地質特征及評價

王亞明

(華北有色工程勘察院有限公司)

對西藏玉龍銅礦尾礦庫進行了地質調查與鉆探勘察，查明尾礦庫庫區與壩址區的地形地貌、地層巖性、區域地質構造及水文地質條件，通過室內試驗得到各巖土體物理力學參數，并進行了工程地質評價。結果表明：該尾礦庫區域適宜進行工程建設，庫區內地下水對混凝土及鋼筋具有微腐蝕性，壩肩巖體受節理裂隙、巖層產狀及其與坡向組合關系的控制，處于基本穩定—穩定性狀態，但該尾礦庫的建設受到巖溶、泥石流及崩塌等地質災害的影響。

玉龍銅礦 尾礦庫 工程地質特征 工程地質評價

目前，我國擁有世界上數量最多的尾礦庫，對尾礦庫庫區及壩址區進行工程地質評價是建設尾礦庫必不可少的過程。譚業壯[1]對在巖溶地區建設尾礦庫的工程地質勘察方法進行了探討；黃順濤等[2]對北盤江流域的水銀洞金礦尾礦庫進行了勘察分析與評價；張新江等[3]對靈寶金礦杏洼尾礦庫的工程地質災害進行了分析和危險性評估。玉龍銅礦位于西藏昌都地區江達縣青泥洞鄉，是我國特大型銅礦，探明銅金屬儲量650萬t，遠景儲量達1 000萬t[4]。為確保該礦尾礦庫的順利建設，本研究對該礦尾礦庫的庫區及壩址區進行地質調查及鉆探勘察，對該尾礦庫的工程地質特性進行分析，并對其工程地質條件進行評價。

1 尾礦庫工程地質條件

1.1 地形地貌

玉龍銅礦西距昌都市140 km，東至江達縣80 km，礦區公路在玉龍溝溝口與國道317線相連，交通較方便(圖1)。該礦位于青藏高原東南角的金沙江與瀾滄江之間的寧靜山脈北段，山脈、山系多呈NNW—SSE向排列，區內溝谷縱橫，地形切割程度中等—強烈，屬于“青南—藏東—川西高原”高山峽谷區[5-6]。區內以高山構造剝蝕地貌為主，構造侵蝕-溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌次之[7]。擬建的尾礦庫位于玉龍溝下游，玉龍溝為高山峽谷地形。溝床地形總體平緩，海拔4 221～4 410 m，兩側山坡微型次級溝谷發育，多呈羽狀，溝谷侵蝕下切較大，谷地狹窄，早期溶蝕作用強烈，巖溶較發育，溶溝、溶槽、溶蝕裂隙主要分布于山頂及海拔較高地段(圖2)。擬建的尾礦庫壩址區內的微地貌主要為溝谷、斜坡、陡坡地貌。

圖1 西藏玉龍銅礦區域位置

圖2 擬建尾礦庫地貌

1.2 地層巖性

1.3 水文地質條件

(1)地表水。尾礦庫區域內地表水主要來源于降雨、冰雪融水。各溝谷地表水均匯流至谷底經玉龍溝排出，在尾礦庫上游區域地表水流量達5～38 L/s，在尾礦庫壩基中軸線的地表水平均流量為76 L/s，除地表徑流外，通過滲漏補給地下水。

(2)地下水。根據地層巖性、地下水賦存狀態，該尾礦庫的地下水類型主要為松散堆積層孔隙水、碎屑巖風化裂隙水及灰巖巖溶裂隙水。松散堆積層孔隙水主要分布于尾礦庫內的溝谷第四系沖洪積層中的坡麓地帶、山麓坡腳地帶和溝谷地帶；碎屑巖風化裂隙水主要分布于砂頁巖中，滲透系數(0.000 98～0.34)m/d；灰巖巖溶裂隙水主要為潛水類型，透水性中等。

1.4 區域地質構造

玉龍銅礦尾礦庫場地位于特提斯—喜馬拉雅構造域中的羌塘—昌都中間地塊東部隆起區邊緣地帶的深大斷裂帶間，尾礦庫區域內主要有3條大斷裂：①溫泉斷裂(F1)，位于該尾礦庫工程場區東側，為區域內的主要控制斷裂，走向NW—SE，裂面呈“麻花”狀，傾角大于55°，經芒康縣海通溝向南延伸至云南省，全長200 km，寬50～200 m，其派生的斷裂與主斷裂呈“入”字型；②F2斷裂，位于該尾礦庫工程場區西南部，走向NW—SE，區域內長9 200 m，為逆斷層；③F3斷裂，位于該尾礦庫工程場區西南部，走向NW—SE，區域內長7 200 m，斷層性質不明，次一級斷裂規模較小，一般延伸50～2 000 m，主要為張性斷裂，壓性、壓扭性斷層及平移斷層次之。F1、F2、F3斷裂距尾礦庫工程場區較遠，距場區最近的次級斷裂為F4，約8 km。場區內無較大的斷裂通過，故受區域斷裂影響不大。

2 巖土物理力學性質

根據庫區地層巖性、物理力學性質指標原位測試及室內試驗結果，得出區內各巖土層的物理力學參數(表1)。根據《工程巖體分級標準》(GB 50218-94)[8]，對尾礦庫場地內的巖體進行了分級，結果見表2。

表1 玉龍銅礦尾礦庫各巖土層物理力學性質指標

表2 玉龍銅礦尾礦庫工程巖體分級結果

3 庫區及壩基工程地質評價

3.1 場地穩定性及適宜性評價

尾礦庫場地為溝谷地形，溝谷縱向平均坡度8°～15°，溝谷主要分布有第四系沖洪積作用形成的粉質黏土及碎石土，下伏為灰巖，地層中無淤泥等軟弱土層，總體土質較好，地層相對穩定；溝谷兩側山坡及各支溝兩側山坡坡度一般為5°～30°，兩側自然邊坡穩定。該尾礦庫無飽和砂土和粉土，不存在液化，尾礦庫場地為非液化場地，在場地內未發現影響場地穩定性的斷裂構造、滑坡、塌陷，因此該場地適宜建設尾礦庫。壩址區左壩肩的自然坡度為30°～40°，主要基巖為灰巖，傾角15°～32°，巖層產狀209°∠27°。巖體內節理裂隙發育，主要發育2組裂隙，產狀分別為144°∠49°(L1)、209°∠81°(L2)(圖3(a))，邊坡穩定性受節理裂隙、巖層產狀及其與坡向組合關系的控制。對左壩肩巖體進行赤平投影分析(圖3(b))可知，L1與邊坡大角度相交，L2與邊坡同向，其傾角大于坡角，判定灰巖區巖體處于基本穩定—穩定狀態。

圖3 壩址區左壩肩巖體產狀特征

壩址區右壩肩自然坡度為40°～50°，主要基巖為灰巖和砂頁巖，灰巖巖體坡面(P)傾向NNW，傾角12°～22°，巖層產狀326°∠12°。巖體內節理裂隙發育，主要發育3組裂隙，產狀分別為109°∠60°(L1)、118°∠84°(L2)、209°∠83°(L3)(圖4(a))，邊坡穩定性受節理裂隙、巖層產狀及其與坡向組合關系的控制。對灰巖區經赤平投影分析(圖4(b))可知，L1反傾，L2、L3與邊坡相交，但傾角均大于坡角，判定灰巖區巖體處于基本穩定—穩定狀態。

圖4 壩址區右壩肩灰巖巖體產狀特征

砂頁巖巖體坡面(P)傾向NNW，傾角14°～55°，巖層產狀319°∠22°。巖體內節理裂隙發育，主要發育2組裂隙，產狀分別為38°∠48°(L1)、198°∠10°(L2)(圖5(a))。對砂頁巖區進行赤平投影分析(圖5(b))可知，L1與邊坡相交，但傾角大于坡角，L2與邊坡相交，判定砂頁巖區巖體處于穩定狀態。

圖5 壩址區右壩肩砂頁巖區巖體產狀特征

綜上所述，尾礦庫壩址區的壩肩邊坡處于基本穩定—穩定狀態，但若進行尾礦壩建設，必將對壩肩進行大規模開挖改變坡形，從而引起邊坡高度、坡角變化及應力重新調整，則有可能破壞坡體的自然穩定，引起失穩，需及時進行監測與治理。

3.2 地下水腐蝕性評價

在尾礦庫區域內取3組地下水體樣本測定不同離子或礦化度，評價其對建筑構件的腐蝕性，水質分析主要參數及評價結果見表3。根據《巖土工程勘察規范》(GB 50021—2001)[9]，庫區場地地下水對混凝土和鋼筋具微腐蝕性。

表3 水質分析主要參數

3.3 庫區不良質災害評價

(1)巖溶作用。在尾礦庫下游初期壩附近灰巖區內，裸露基巖表面可見溶孔、溶蝕裂隙、溶槽等溶蝕現象，溶蝕裂隙張開，局部充填角礫、黏性土等，因此尾礦庫受到巖溶作用的影響，建議對表層溶孔、巖溶裂隙等灌注水泥漿、水泥砂漿、混凝土等進行封閉，并對溶蝕破碎帶進行帷幕注漿處理。

(2)泥石流。在強降水過程中可匯集成洪流夾帶砂礫、塊碎石和少量黏性土而形成水石流，最終堆積于溝口，形成泥石流堆積扇，對尾礦庫區建設及運營有較大影響，建議在溝床中分級修筑沙壩、谷坊之類的構筑物，以主動攔截固體物質。

(3)崩塌災害。尾礦庫場區內的下游初期壩兩側山坡分布有危巖體，體積300～500 m3，節理裂隙發育，巖體多被分割成大塊狀，易產生崩塌災害，對尾礦庫施工及運營構成了潛在威脅。危巖穩定性差，現狀欠穩定，在地震、暴雨及其他自然應力作用下有發生崩塌、掉塊、滾石的可能，對尾礦壩施工及運營構成了潛在威脅。

4 結 論

(1)玉龍銅礦尾礦庫所屬區域地貌屬于“青南—藏東—川西高原區” 高山峽谷區，地貌類型為高山構造剝蝕地貌、構造侵蝕-溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌。

(2)尾礦庫場地地下水對混凝土和鋼筋具微腐蝕性，但未發現影響場地穩定性的斷裂構造、滑坡、塌陷、液化土層等不良地質作用，適宜建設尾礦庫，但需注意庫區內的巖溶、泥石流及崩塌地質災害的影響。

(3)尾礦庫壩址區的下伏基巖主要為灰巖和砂頁巖，壩肩穩定性主要受巖體節理裂隙、巖層產狀及其與坡向組合關系的控制，通過巖體節理分布及赤平投影分析認為壩肩巖體自然狀態下處于基本穩定—穩定狀態，但在壩肩開挖中需防范由邊坡坡角變化及應力調整帶來的失穩過程。

[1] 譚業壯.巖溶尾礦庫工程地質勘察的探討[J].冶金礦山設計與建設，1997，29(3)：12-16.

[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] 張新江，王光輝.靈寶黃金股份有限公司杏洼尾礦庫工程地質災害危險性評估分析[J].地下水，2012，34(2)：171-173.

[4] 王建國，折書群，尚金淼.淺談西藏玉龍銅礦水源地的選擇[J].勘察科學技術，2009(2)：51-55.

[5] 折書群，劉小龍.青藏高原東部玉龍銅礦巖溶地下水系統特征及供水方向[J].工程勘察，2009(S)：34-37.

[6] 陳 躍.西藏玉龍銅礦崩塌落石運動特征及數值模擬研究[J].地質災害與環境保護，2015，26(2)：105-112.

[7] 折書群.西藏玉龍銅礦開發對區域水環境的影響分析[J].長江流域資源與環境，2006，15(2)：259-263.

[8] 中華人民共和國水利部.GB 50218-94工程巖體分級標準[S].北京：中國標準出版社，1994.

[9] 中華人民共和國建設部.GB 50021—2001巖土工程勘察規范[S].北京：中國建筑工業出版社，2009.

2016-04-29)

王亞明(1979—)，男，高級工程師，050021 河北省石家莊市匯通路39號。