灵宝黄金股份有限公司杏洼尾矿库工程地质灾害危险性评估分析

张新江，王广辉

(河南省水文地质工程地质勘察院，河南 郑州450000)

1 概况

灵宝黄金股份有限公司冶炼分公司杏洼尾矿库位于灵宝市区南部尹庄镇杏洼村后地沟，距灵宝市区9 km。

灵宝黄金股份有限公司冶炼分公司杏洼尾矿库主要用于堆放在黄金冶炼生产过程中产生的固体废料，属于干式堆存，其主要成分为硫酸钙，设计硫石膏(硫酸钙)排放量667 t/d;硫石膏比重1.4t/m3，废渣 PH为6－7，硫石膏含水率50%。设计服务年限为5 a，终期全库容为144.60万m3，最终总坝高75 m，占地总面积10 hm2，设计为三等尾矿库。

尾矿库工程主要有初期坝、排水涵洞和排水斜槽、拦洪坝三部分构成。

初期坝:初期坝为碾压均质土坝，坝高30 m，坝顶宽3.5 m，坝顶长56.3 m，上游坡比1:2，下游坡比 1:3。

排水涵洞和排水斜槽:库内排水采用排水涵洞方案，排水涵洞断面为直墙拱型，规格1.8 m×2.0 m(宽×高)，直墙高1.1 m，拱高0.9 m，洞底坡度8%，排水斜槽为直墙拱型规格 1.5 m ×1.8 m(宽 × 高)。

拦洪坝:拦洪坝高5 m，顶宽 2 m，上下游坡比均为1:0.4，浆砌石结构。

2 评估范围与级别确定

2.1 评估区范围

依据国土资源部国土资发〔2004〕69号文及建设项目的特点、地质环境条件和地质灾害种类，评估区范围以库区淹没边界为准，向上游扩至沟脑，南北扩至分水岭，下游至初期坝下方，评估区面积0.68 km2。

2.2 评估级别确定

评估区地貌为中低山地貌，冲沟、陡坎发育，地形起伏较大;地质构造较复杂，岩性岩相较稳定;岩土体工程地质性质良好，工程水文地质条件良好;位于崩塌、滑坡灾害高易发区;破坏地质环境的人类工程活动强烈。根据地质环境条件复杂程度分类表，评估区地质环境条件复杂程度为复杂。

该堆放场建设项目终期库容为144.60万 m3，最终总坝高75 m，设计为三等尾矿库，总投资估算527.43万元，是由灵宝市发展改革委员会批准备案，确定灵宝黄金股份有限公司杏洼尾矿库工程为一般建设项目。

依据河南省国土资源厅豫国土资发〔2004〕123号文要求规定，确定本次地质灾害危险性评估级别为二级。

3 地质环境条件

评估区为大陆性半干旱气候，据灵宝市气象站统计，年平均气温12.7 ～13.3 ℃，最低 －16.2 ℃，最高42.7 ℃，年降雨量787.5 ～484.5 mm，年最大降水量 984.7 mm，最小降水量 318.7 mm，多暴雨，最大一小时降雨量93.2 mm，最大24 h降雨量116.1 mm，最大一次降雨量194.9 mm。多年平均蒸发量1 616.4 mm，年最大蒸发量 1 972.2 mm，年最小蒸发量1 221.0 mm，多年平均绝对湿度1.7毫巴，相对湿度65%。

评估区内无地表水体，尾矿库工程位置即处于黄土高原东延余脉的黄土冲沟中，该冲沟为季节性排水沟，仅在下雨时临时有地表水排泄，大部分时间为干沟。

3.1 地层地形地貌

评估区为山谷型堆放场，该冲沟长1 700 m，沟底坡降9.8%，沟深40～50 m沟，上沿宽80～130 m，沟底宽5～10 m，整个沟谷呈不规则“V”字型。

区域基岩裸露面积较小，大部分被第四系黄土覆盖，基岩主要为晚太古代变质花岗岩系列，包括杨砦峪灰色片麻岩和四范沟片麻状花岗岩。

3.1.1 杨砦峪灰色片麻岩

主要岩性为黑云角闪斜长片麻岩、片麻状斜长花岗岩、花岗闪长岩。本类岩石Na2O＞K2O，属钠质岩系。岩石中斜长角闪岩包体发育。

3.1.2 四范沟片麻状花岗岩

岩性组合为:片麻状黑云二长花岗岩、片麻状斑状黑云花岗闪长岩及片麻状似斑状二长岩，粒度相对较粗并发育片麻状构造，本类岩石K2O＞Na2O，属钾质岩系。

3.1.3 第四系

在区域上大面积出露，岩性为黄色—褐色黄土状粉土、粘土，含钙质结核，地表山梁上多有第四系坡积物及腐殖土堆积。

3.2 地质构造及区域地壳稳定性

区域上位于秦岭纬向构造带与祁吕贺山字型构造前弧东翼及新华夏系太行隆起交汇部位，地质构造较复杂。

评估区位于灵宝断陷盆地内，南部为秦岭山区，南滩以西为东西向大断裂，以东为灵宝—三门峡断裂。

评估区位于华山北麓东西向地震带内，在交汇区内新构造活动强烈，在地震区域中隶属Ⅶ度地震区，据《中国地震参数区划图》(GB18306－2001)，评估区地震动峰值加速度值为0.15 g，对应地震基本烈度为Ⅶ度，属较稳定地区。

表1 区域地壳稳定性评价表

3.3 工程地质条件

据工程地质钻孔揭露初期坝坝肩地层主要为下更新统冲洪积成因的半胶结砂岩及砾岩;拦洪坝地层在勘探深度内为第四系冲洪积成因的卵石及下更新统冲洪积成因的砾岩。自上而下描述如下:

(1)坡积物(Q4d1):以黄土状粉质粘土为主，局部含全风化砂岩及少量砾石，砾石直径大小不一，含量约50% ～65%。表层植被稀少。层厚1.3～1.5 m。

(2)卵石(Q4a1+p1):灰黄色，中粗砂主要成分为石英、长石、云母等，含量25% ～40%;卵砾石岩性为石英岩、安山岩等，粒径一般2～60 mm，揭露最大粒径可达250 mm，含量约60% ～75%，分选性差，磨圆度较好，密实程度为稍密，层厚0.8～4.9 m。地基承载力特征值为 fak=300 kPa。

(3)砾岩与半胶结砂岩互层(Q1a1+p1):砾岩为灰色，砾石岩性以石英岩、石英砂岩为主。一般粒径为2～50 mm，最大粒径约300 mm，磨圆度较好，分选性差，砾石之间孔隙多为砂粒和泥质充填。陆源碎屑结构，层状构造，风化程度为强风化，坚硬程度为较软岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级。半胶结砂岩为褐黄色－灰白色，成分为石英、长石、云母等，块状结构，层状结构，风化程度为强风化，坚硬程度为软岩，岩体完整程度为破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级，层厚18.1～19.2 m。地基承载力特征值为fak=450 kPa。

(4)半胶结砂岩(Q1a1+p1):褐黄色—灰白色，成分为石英、长石、云母等，块状结构，层状结构，风化程度为强风化，坚硬程度为软岩，岩体完整程度为较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。层厚8.50～10.00 mm。地基承载力特征值为 fak=500 kPa。

(5)砂岩(Q1a1+p1):红褐色—褐黄色，成分为石英、长石、云母等，块状结构，层状结构，风化程度为中等风化 －强风化，坚硬程度为软岩，岩体完整程度较破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。最大揭露深度为4.6 m。地基承载力特征值为fak=800 kPa。

综合上述，在评估区内的岩土体工程地质性质良好。

3.4 工程水文地质条件

评估区内沟谷发育，属中低山区，切割较深。地下水类型主要为基岩裂隙水，基岩裂隙水又可分为变质岩类片麻岩裂隙水及花岗岩裂隙水。

3.4.1 变质岩类片麻岩裂隙水

由太华群混合片麻岩和白云质大理岩组成。岩石经多次构造运动影响和长期风化作用，节理、裂隙较发育。对雨水入渗十分有利。富水性极不均一，富水性较弱。在区内无统一的地下水位。

3.4.2 花岗岩裂隙水

由燕山期花岗岩组成，岩石坚硬致密，裂隙不发育，因此成为当地建筑材料的丰富资源。富水性极弱。地下水位埋深大于100 m。

3.5 人类工程活动对地质环境的影响

评估区原来人类活动以种植业为主，由于尾矿库的建设及尾矿排放，部分冲沟地形被填平，对原有地质环境改变较大，破坏地质环境的人类工程活动强烈。

小结:评估区区域地貌上属中低山地貌，地形起伏较大。地貌类型主要为冲沟及陡坎。地质构造较复杂，岩土体工程地质性质良好，工程水文地质条件良好，破坏地质环境的人类工程活动强烈，评估区地质环境条件复杂程度为复杂。

4 地质灾害危险性现状评估

4.1 地质灾害类型及特征

评估区位于崩塌、滑坡灾害高易发区，崩塌地质灾害发育强烈。本工程涉及到的主要为黄土边坡崩塌、泥石流两个灾种。

4.1.1 黄土崩塌现场调查与评价

现状条件下，经实地调查，评估区发现有4处小型崩塌，崩塌体体积约2～4 m3，各崩塌点的主要特征见表2。

表2 杏洼硫石膏堆放场现状地质灾害一览表

4.1.2 泥石流灾害现状调查与评价

尾矿库所在冲沟为黄土冲沟，现场调查黄土冲沟朔源侵蚀和水土流失现象发育，据钻孔资料，沟内堆积物较少，表明本冲沟处于上游物源区，以侵蚀剥蚀作用和水土流失为主要形式，因此自然条件下，暴雨洪水形成的泥流向下游堆积，下游及沟口无村庄，现场调查没有发现有泥石流危害。

4.2 地质灾害危险性现状评估

评估区内在陡坎部位发现有4处小型崩塌，现状未造成危害;经量化分析，所处冲沟属低易发泥石流沟，没有造成危害。现状条件下，地质灾害危险性小。

5 地质灾害危险性预测评估

5.1 尾矿泥排放引发地质灾害危险性的预测

考虑尾矿库工程的特点，尾矿沿冲沟排放必然会引起地质环境、自然环境的改变，引发的不良地质现象主要为崩塌、泥石流。

5.1.1 尾矿排放引发沟坡崩塌的可能性预测

尾矿渣排放中因修筑道路人工切坡、修排洪沟切坡，产生高度约十余米陡坎，长时间暴晒或遭受雨水侵蚀后，极有可能失稳，引发崩塌。故工程建设有引发崩塌地质灾害的可能性。

5.1.2 尾矿排放加剧泥石流的可能性预测

根据本工程尾矿泥的排放方式和物理力学性质，采用干法堆存，分层碾压，粘聚力较强，其抗流水侵蚀能力超过了黄土状土;堆放场所在冲沟现状评估属低易发泥石流沟，由于尾矿排放堵塞沟道，因此尾矿泥的堆放有加剧泥石流可能性。

5.2 工程建设可能遭受地质灾害危险性的预测

硫石膏堆放场工程主要有初期坝、排水涵洞、拦洪坝、排水明渠等，工程遭受的地质灾害主要为崩塌、泥石流。

5.2.1 初期坝工程遭受地质灾害危险性预测

初期坝在修建过程中，在坝肩处人工切坡产生高危陡坎，有可能失稳，产生崩塌，对坝肩及排水沟造成危害，预测其有遭受崩塌灾害可能性，危险性中等。

5.2.2 排水明渠工程遭受地质灾害危险性预测

库区周边修筑道路旁侧产生的切坡，失稳后产生崩塌，对库区周边的排水明渠及库区道路产生危害。预测排水明渠有遭受崩塌灾害的可能性，危险性中等。

5.2.3 拦洪坝工程遭受地质灾害危险性预测

库区初期坝以上汇水面积0.68 km2，现状评估属低易发泥石流沟，预测尾矿排放有加剧泥石流的可能性，但由于其汇水面积较小，

泥石流的破坏能力有限，一般不会发生垮坝事件，因此预测拦洪坝遭受泥石流灾害的危险性小。

5.3 堆放场下游工程设施遭受地质灾害的危险性预测

堆放场下游沿后地沟经过浑水沟到沟口6 km，无居民居住，无公路、铁路等重要设施，堆放场建成运行后对周围其它设施不造成影响，其危险性小。

小结:地质灾害危险性预测评估，尾矿排放过程中及闭库后，初期坝、道路和排水明渠遭受崩塌灾害的危险性中等;拦洪坝遭受泥石流灾害的危险性中等;其它区段遭受地质灾害的危险性小。

6 地质灾害危险性综合分区评估及防治措施

6.1 地质灾害危险性综合分区评估

现状评估表明，杏洼硫石膏堆放场库区发现有小型崩塌，崩塌体体积2～4 m3，未对建设工程及居民造成威胁;经量化分析，堆放场所处的冲沟属低易发泥石流沟，没有造成危害。现状评估地质灾害的危险性小。

预测评估表明，尾矿排放过程中及闭库后，初期坝、排水明渠遭受崩塌灾害危险性中等;拦洪坝遭受泥石流灾害的危险性中等;其它区段遭受地质灾害的危险性小。

根据现状评估、预测评估，综合分析，将评估区排水明渠、初期坝、拦洪坝划为地质灾害危险性中等区。其它地段为地质灾害危险性小区。

表3 地质灾害危险性综合分区评估一览表

6.2 地质灾害防治措施

地质灾害的防治，应贯彻“以防为主，避让与治理相结合”的方针，以达到保护环境、避免灾害的发生和减少地质灾害造成的损失。

(1)对库区已建道路形成的高陡边坡进行削坡处理，削至安全坡度。对坡高较大部位，应采取分级开挖防治措施，以保持库区道路边坡的稳定性。

(2)严禁在库区及坝体实施挖、填方、选矿工程等破坏地质环境的工程活动。

(3)完善地表排水系统，增加对罕遇洪水的应对措施。

(4)规范库坝管理，加强闭库后的坝体加固和排水工程措施。

7 结论与建议

7.1 结论

1)本工程为一般建设项目;评估区地貌为中低山地貌，冲沟、陡坎发育，，地貌类型较复杂;地质构造较复杂;土体工程地质性质良好;工程水文地质条件良好;地质灾害较发育;以尾矿排放为主的破坏地质环境的人类工程活动强烈。地质环境条件复杂程度为复杂。本次地质灾害危险性评估级别为二级

2)现状评估表明，评估区地质灾害类型是黄土崩塌，泥石流隐患。泥石流现状没有造成危害，危险性小;崩塌系修建尾矿库进出场道路削坡引发，均为小型，现状没有造成危害，危险性小。现状评估地质灾害危险性小，危害性小。

3)预测评估表明，初期坝、拦洪坝、道路和排水明渠遭受崩塌灾害的危险性中等;初期坝、拦洪坝、堆积坝遭受泥石流灾害的危险性小，危险性小。

4)综合分区评估结果:本工程初期坝、堆积坝、拦洪坝、排水明渠为地质灾害危险性中等区，其它地段地质灾害危险性小。

7.2 建议

1)严格按《尾矿库安全生产管理规程》对堆放场进行管理，严防溃坝事故。

2)对堆放场工程及周边安排专人进行看护，一旦发生地质灾害，要及时采取应对处理措施。

3)评估区内及周边严禁开采矿产资源，禁止在库区实施工程建设活动和挖、填工程。

［1］地质灾害防治条例(国务院第394号令).

［2］国土资源部关于加强地质灾害危险性评估工作的通知(国土资发〔2004〕69号)及附件《地质灾害危险性评估技术要求(试行).

［3］河南省国土资源厅关于进一步加强地质灾害危险性评估工作的通知.河南省国土资源厅豫国土资发〔2004〕123号文件.