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(kù)工程地質(zhì)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(duì)老撾某金礦尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)條件及水文地質(zhì)條件展開調(diào)查，首先根據(jù)地質(zhì)調(diào)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(zhì)構(gòu)造，并利用各種實(shí)驗(yàn)分析各巖土層的腐蝕性，同時(shí)根據(jù)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(píng)價(jià)了尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的滲漏性。通過對(duì)工程區(qū)的各巖土層的物理力學(xué)指標(biāo)、地層分布、尾礦庫(kù)不良地質(zhì)作用等指標(biāo)開展調(diào)查和試驗(yàn)，表明該尾礦庫(kù)處于穩(wěn)定狀態(tài)，庫(kù)區(qū)的滲漏性受到破碎的巖土層影響，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮防滲漏作用。

尾礦庫(kù)；工程地質(zhì)特征；滲漏性；工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

1　概述

尾礦庫(kù)作為礦山選礦生產(chǎn)的主要設(shè)施，是事故的易發(fā)部位，同時(shí)也隱伏著巨大的安全隱患，如：庫(kù)區(qū)或壩基的滲漏問題、壩基穩(wěn)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(duì)尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)特征及問題進(jìn)行探討，岳志朋等［7］對(duì)云南某尾礦庫(kù)的水文地質(zhì)進(jìn)行了探討。尾礦庫(kù)的建設(shè)將占用大量的土地，改變和破壞原有的生態(tài)環(huán)境，而最嚴(yán)重的當(dāng)屬潰壩事故，尾礦庫(kù)的安全穩(wěn)定與否，決定著礦區(qū)及下游生命財(cái)產(chǎn)安全，因此，必須對(duì)尾礦庫(kù)的庫(kù)區(qū)及壩基的工程地質(zhì)條件進(jìn)行必要的基礎(chǔ)調(diào)查與評(píng)價(jià)。

本文以老撾某金礦修建的尾礦庫(kù)為例，通過采用工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘察等手段對(duì)該尾礦庫(kù)進(jìn)行作業(yè)，在了解地質(zhì)條件情況下，對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行工程地質(zhì)特征及評(píng)價(jià)，其主要內(nèi)容為：（1）查明尾礦庫(kù)堆積體和壩基地層分布特點(diǎn)；（2）查明尾礦庫(kù)堆積體和壩基土體的物理力學(xué)性質(zhì)；（3）查明尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)的地下水類型、埋藏條件及滲透特性；（4）對(duì)尾礦庫(kù)庫(kù)岸穩(wěn)定性、庫(kù)區(qū)滲漏性及壩基持力層的工程地質(zhì)條件評(píng)價(jià)。

2　研究區(qū)概況

老撾某金礦尾礦庫(kù)處于瑯勃拉邦省巴烏縣爬奔村境內(nèi)，距離瑯勃拉邦省會(huì)城市54km（圖1）。研究區(qū)位于“三江”成礦帶的南延部分，受到構(gòu)造切割營(yíng)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(shì)北東高南西低，相對(duì)高差約250～300m，地形切割較大，山體峭壁陡峻，整體呈現(xiàn)“V”型谷地貌。研究區(qū)內(nèi)，年均氣溫15℃～30°C，最高氣溫達(dá)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(cè)水系經(jīng)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(qū)域地理位置圖

3　區(qū)域工程地質(zhì)條件

3.1地層分布及特征

該尾礦庫(kù)場(chǎng)地區(qū)分布的地層主要有第四系全新統(tǒng)坡洪積層（Qdl+pl4），三疊系（T）泥巖、砂巖地層。庫(kù)區(qū)內(nèi)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(kù)場(chǎng)地土類型為中硬土。具體地層層分布及特征如下：

（1）庫(kù)區(qū)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(qiáng)風(fēng)化泥巖和中風(fēng)化泥巖，主要分層如下：①黃綠色的強(qiáng)風(fēng)化泥巖，層頂板埋深0.0～6.0m，厚度為9.2～15.0m呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，層理不發(fā)育，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖芯呈土狀及碎塊狀，巖石強(qiáng)度較低；②黃綠—灰綠色的強(qiáng)風(fēng)化砂巖，層頂板埋深0.0～9.2m，厚度為11.5～27.2m，含石英和長(zhǎng)石，呈粉砂狀結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎，巖芯呈砂狀及碎塊狀；③灰白色的中風(fēng)化砂巖，層頂板埋深18.3～33.4m，厚度為0.0～3.2m，含石英、長(zhǎng)石，呈粉砂狀結(jié)構(gòu)，中厚層構(gòu)造，鈣質(zhì)膠結(jié)，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖體較完整，巖芯呈短柱狀，飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值frk= 125.3MPa，干燥單軸抗壓強(qiáng)度平均值frk=118.5MPa，軟化系數(shù)KR=0.89；④灰黑色的強(qiáng)風(fēng)化泥巖，層頂板埋深12.6～24.4m，厚度為0.0～8.4m，呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈土狀及碎塊狀；⑤灰黑色的中風(fēng)化泥巖，層頂板埋深22.8～32.8m，厚度為0.0～2.2m，呈泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，層理不發(fā)育，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較完整，巖芯呈短柱狀，飽和單軸抗壓強(qiáng)度平均值frk=28.3MPa，干燥單軸抗壓強(qiáng)度平均值frk= 34.6MPa，軟化系數(shù)KR=0.81。

3.2區(qū)域地質(zhì)特征

研究區(qū)位于南部的岡瓦納大陸和北部的勞亞大陸交接的復(fù)雜地帶，處于瑯勃拉邦（老撾）—梨府（泰國(guó)）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(guó)）中生代坳陷帶為鄰，南東以普雷山弧斷裂帶為界與川壙—長(zhǎng)山華力西褶皺帶拼合。北東向區(qū)域性大斷裂貫穿整個(gè)開采礦區(qū)，區(qū)內(nèi)主構(gòu)造線方向?yàn)楸睎|向—北北東向的斷裂構(gòu)造。該斷裂表現(xiàn)為韌脆性剪切帶，主要表現(xiàn)為糜棱巖和糜棱巖化巖石、構(gòu)造透鏡體、石香腸構(gòu)造及一系列的糜棱面理、剪切面理和S-C組構(gòu)等。脆性變形包括大量構(gòu)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(dòng)面和斷層帶。因此該剪切活動(dòng)包含從韌性向脆性的轉(zhuǎn)化特點(diǎn)，活動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)。尾礦庫(kù)區(qū)位于選礦廠東南方向直線距離約2.0km的較平坦的溝谷內(nèi)，場(chǎng)區(qū)內(nèi)無斷裂構(gòu)造通過，故該尾礦庫(kù)受區(qū)域斷裂影響不大。

3.3水文地質(zhì)條件

尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)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(kù)區(qū)西北側(cè)水系經(jīng)巴格捷河流入南烏江，由大氣降水形成泉水補(bǔ)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(jié)性。

庫(kù)區(qū)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(jīng)降水入滲補(bǔ)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(gòu)造破碎，風(fēng)化帶較厚，多呈碎裂狀、碎屑狀、碎塊狀，易賦存風(fēng)化裂隙水，其分布受到裂隙通道、補(bǔ)給源和季節(jié)控制。泥巖、砂巖風(fēng)化裂隙水經(jīng)降水入滲補(bǔ)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(nèi)小河流中。

4　尾礦庫(kù)區(qū)及壩基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

4.1庫(kù)岸穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

庫(kù)區(qū)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(qiáng)風(fēng)化砂巖，基巖較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育；庫(kù)區(qū)左岸坡的坡角為20°～35°，庫(kù)區(qū)右岸坡的坡角為20°～40°，地層相對(duì)穩(wěn)定。山坡比較平緩，未發(fā)現(xiàn)大的崩塌體、滑坡體、泥石流、地面沉降等不良地質(zhì)現(xiàn)象，庫(kù)岸岸坡穩(wěn)定。

4.2庫(kù)區(qū)土體腐蝕性評(píng)價(jià)

對(duì)庫(kù)區(qū)場(chǎng)地取土樣做易溶鹽分析，其易溶鹽的分析結(jié)果如表1所示。

庫(kù)區(qū)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(dá)16.0mg/kg，土體pH值為6.54～6.57，呈弱酸性，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》［8］（GB50021-2001）認(rèn)為場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅱ類，該場(chǎng)地土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋具微腐蝕性，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)具微腐蝕性。

4.3地表水、地下水腐蝕性評(píng)價(jià)

為尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)地表水和地下水對(duì)建筑構(gòu)件的腐蝕性，在尾礦庫(kù)溝內(nèi)小河取地表水，同時(shí)在鉆孔中取地下水進(jìn)行水質(zhì)分析，水質(zhì)分析結(jié)果如表2所示。

綜上，地表水、地下水都呈現(xiàn)弱堿性，根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》［8］（GB50021-2001），場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅱ類，本場(chǎng)地地表水、地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具微腐蝕性；對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在長(zhǎng)期浸水條件下具微腐蝕性。

表1　庫(kù)區(qū)場(chǎng)地土體易溶鹽分析表

表2　地表水、地下水對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性評(píng)價(jià)

4.4庫(kù)區(qū)壩址承載力評(píng)價(jià)

根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，同時(shí)結(jié)合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》［8］（GB50007-2001）有關(guān)規(guī)定，結(jié)合同類工程勘察經(jīng)驗(yàn)綜合確定各巖土層承載力特征值及物理參數(shù)，結(jié)果列于表3。

表3　庫(kù)區(qū)場(chǎng)地地基土承載力特征值及物理參數(shù)表

4.5尾礦庫(kù)及壩基滲漏性評(píng)價(jià)

該尾礦庫(kù)分布的巖土類型為粘土、泥巖及砂巖，對(duì)場(chǎng)區(qū)各地層的滲透系數(shù)進(jìn)行測(cè)試（表4），認(rèn)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(gòu)造破碎和節(jié)理裂隙發(fā)育段，其透水性則較好。

本次尾礦庫(kù)的庫(kù)區(qū)內(nèi)的鉆孔針對(duì)不同巖性分別做室內(nèi)滲透試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)注水試驗(yàn)及壓水試驗(yàn)，粘土層最大滲透系數(shù)K=6.4×10-7cm/s，為極微透水層；下伏基巖主要為強(qiáng)風(fēng)化泥巖、強(qiáng)風(fēng)化砂巖，強(qiáng)風(fēng)化泥巖最大滲透系數(shù)K=7.7×10-5cm/s，為弱透水層，強(qiáng)風(fēng)化砂巖最大滲透系數(shù)K=7.5×10-5cm/s，為弱透水層。在尾礦庫(kù)運(yùn)營(yíng)期間，經(jīng)長(zhǎng)期作用，少量尾礦庫(kù)廢水會(huì)沿下伏地層通過裂隙產(chǎn)生滲漏，可能會(huì)對(duì)庫(kù)區(qū)下游地下水造成污染，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮會(huì)產(chǎn)生的滲透作用。

5　結(jié)論

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

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

（2）尾礦庫(kù)的地層巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好，工程水文地質(zhì)條件良好，地質(zhì)災(zāi)害較不發(fā)育，以尾礦排放為主的破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

（3）尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)土體、地表水及地下水，經(jīng)分析對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微弱腐蝕性。

表4　尾礦庫(kù)場(chǎng)地內(nèi)各地層滲透系數(shù)表

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

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

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［6］譚昌奉，王成杰.青海賽什塘銅礦巖土環(huán)境工程地質(zhì)特征［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2000（8）：118-120.

［7］岳志朋，張大勇，徐磊.云南某尾礦庫(kù)水文地質(zhì)工程地質(zhì)調(diào)查［J］.采礦技術(shù)，2012，12（5）：85-87.

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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(xiàn)從事巖土工程勘察及相關(guān)專業(yè)的研究工作。