某鐵礦尾礦壩尾礦砂沉積規(guī)律探索

蒲 實(shí)

（華北地質(zhì)勘查局五一四地質(zhì)大隊(duì)，河北承德000670）

不同種類和不同結(jié)構(gòu)構(gòu)造的礦石，需要不同的選礦工藝流程，而不同的選礦工藝流程所產(chǎn)生的尾礦，在工藝性質(zhì)上，尤其在顆粒形態(tài)和顆粒級(jí)配上，往往存在一定的差異。鐵礦選礦工藝多采用磁選，尾礦一般為含有一定量鐵質(zhì)的造巖礦物，粒度范圍比較寬，可從0.05mm到0.5mm不等。通常，鐵礦尾礦是以周邊排放方式經(jīng)水力沉積，以水力分級(jí)機(jī)理形成尾礦砂沉積灘，其分異程度取決于尾礦的級(jí)配、排放尾礦漿濃度和排放方法等因素。因此，在尾礦沉積層內(nèi)，尾礦砂和尾礦泥或以性質(zhì)不同的2個(gè)帶交匯，或者高度互層化，因此查清尾礦砂的沉積規(guī)律，在尾礦壩勘察中至關(guān)重要。

1 工程概況

××尾礦壩位于平泉縣臥龍鎮(zhèn)娘娘廟村馬杖子溝內(nèi)，為山谷型尾礦壩，筑壩方式采用上游式筑壩法，尾礦砂主要為鐵尾礦砂，排放方式采用壩頂分散放礦。尾礦壩設(shè)計(jì)總壩高176.0m，設(shè)計(jì)總庫(kù)容6568.1×104m3，尾礦壩設(shè)計(jì)等別為二等庫(kù)，服務(wù)年限44.5年。尾礦壩現(xiàn)狀總壩高55.7m，即將堆至最終設(shè)計(jì)壩高的1/3，為保證尾礦壩的安全運(yùn)行，對(duì)該壩體進(jìn)行了一次全面的勘察并進(jìn)行穩(wěn)定性專項(xiàng)評(píng)價(jià)。

2 勘察方法

2.1 勘察工作布置

在工程地質(zhì)調(diào)查和測(cè)繪的基礎(chǔ)上，本次勘察在堆積壩主壩布置了3條勘探線。勘探線布置在對(duì)壩體穩(wěn)定性評(píng)價(jià)有代表性的地段，勘探線方向均布置在垂直于壩軸線的方向。

2.2 勘察手段

由于尾礦砂（土）沉積時(shí)間不長(zhǎng)，固結(jié)程度差，取原狀土試樣困難，同時(shí)尾礦的沉積受放礦方式、放礦濃度、尾礦砂粗細(xì)等因素的影響，其自身沉積規(guī)律復(fù)雜，在豎向?qū)游环植忌献兓螅员敬慰辈觳捎昧算@探取樣、標(biāo)貫試驗(yàn)結(jié)合靜力觸探的勘探手段。

由于靜力觸探試驗(yàn)可連續(xù)獲得地層剖面的物理力學(xué)變化信息，對(duì)于在豎向變化比較復(fù)雜的土層，特別是對(duì)于在飽和砂土、砂質(zhì)粉土及高靈敏性軟土中，靜力觸探試驗(yàn)具有獨(dú)特的優(yōu)越性。勘察期間，在設(shè)計(jì)鉆孔旁先進(jìn)行靜力觸探試驗(yàn)，后進(jìn)行鉆孔勘察取樣及標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，用靜力觸探試驗(yàn)成果指導(dǎo)取樣，并用靜力觸探試驗(yàn)成果、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果與土工試驗(yàn)資料對(duì)比，提供尾礦壩勘察試驗(yàn)指標(biāo),取得了較好的效果。

3 勘察成果

3.1 雙橋靜力觸探試驗(yàn)成果

勘察范圍內(nèi)共完成雙橋靜力觸探試驗(yàn)孔18個(gè)，試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)見表1。

3.2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果

勘察范圍內(nèi)共完成標(biāo)貫試驗(yàn)93個(gè)，試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)見表2。

3.3 土工試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)表

勘察范圍內(nèi)共采取擾動(dòng)土148件進(jìn)行了顆粒分析試驗(yàn)，試驗(yàn)成果見統(tǒng)計(jì)表3。

3.4 地質(zhì)剖面劃分(以主剖面為例，見圖1)

4 結(jié)論

（1）靜力觸探試驗(yàn)表明：隨深度的增加，錐尖阻力（qc）總體呈上升趨勢(shì)，側(cè)摩阻力（Fs）左右浮動(dòng)但總體呈緩慢上升趨勢(shì)，當(dāng)遇到尾粉質(zhì)粘土?xí)r，錐尖阻力（qc）呈下降趨勢(shì)，側(cè)摩阻力（Fs）呈上升趨勢(shì)；隨試驗(yàn)點(diǎn)深度的增加，標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)表明：隨隨深度的增加，標(biāo)貫值總體呈上升趨勢(shì)，當(dāng)遇到地下水和粘土層，標(biāo)貫值有所下降。

表1 雙橋靜力觸探統(tǒng)計(jì)表

表2 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

表3 綜合顆粒分析試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)表

圖1 主剖面工程地質(zhì)剖面圖

（2）對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行如下分析：尾礦砂在沉積過(guò)程中隨沉積時(shí)間的增長(zhǎng)及上覆自重壓力的增大，尾礦砂的固結(jié)程度逐漸增高，靜力觸探試驗(yàn)錐尖阻力呈上升趨勢(shì)，同時(shí)標(biāo)貫值也呈上升趨勢(shì)；隨試驗(yàn)深度的增加，尾礦砂（土）中粘粒含量越來(lái)越多，側(cè)摩阻力整體呈現(xiàn)變大的趨勢(shì)，同時(shí)標(biāo)貫值在遇水及粉質(zhì)粘土后存在下降趨勢(shì)。

（3）勘察成果表明：由于尾礦沉積分選性不強(qiáng)，故砂性尾礦中普遍存在粘性尾礦夾層，且在同平面上不連續(xù)，呈透鏡體狀，但從整體上看仍存一定規(guī)律：垂直層序上存在上粗下細(xì)的規(guī)律，水平層序上由堆積子壩向庫(kù)區(qū)內(nèi)由粗變細(xì)。

（4）通過(guò)對(duì)靜力觸探、鉆探、標(biāo)貫試驗(yàn)及室內(nèi)土工試驗(yàn)的綜合分析，對(duì)勘探剖面進(jìn)行了地層劃分，了解了尾礦砂（土）的物理力學(xué)性質(zhì)及沉積規(guī)律，為壩體穩(wěn)定性分析提供了依據(jù)。