白家坡沟尾矿库区域地质评价

王小燕

（山西省水利建筑工程局，山西 太原 030006）

1 工程概况

拟建的尾矿库位于代县西会村西北250m的白家坡沟内，属山谷型尾矿库。尾矿库初期坝型为碾压碎石滤水坝。坝高31m，坝顶宽5m，坝长46m，堆积坝高68m，总坝高99m。库容223.4万m3，有效库容189.9万m3，尾矿库等别为3等。

拟建的尾矿库排洪系统分为库区排洪系统和库区上游排洪系统。在库尾狭窄处修建拦洪坝，将上游洪水导入尾矿库左岸的排洪隧洞，洪水通过隧洞流向下游的集水池。库区设排洪井—排洪管—排洪隧洞，用以排除库区内的洪水。排洪井直径2.5m，共4座。

2 区域地质情况

2.1 地形地貌及物理地质现象

区域北部为恒山剥蚀断块高中山区。中部为忻定盆地洪冲积平原区，南部为五台山剥蚀断块高中山区，南北两山对峙，中部为平川，滹沱河由东北向西南横贯全境。北岸由东向西有黑坎河、胡峪河、东沙河、关沟河、东茂河、西茂河等支流汇入；南西有峨河、峪口河、中解河等支流汇入。

区域地层岩性主要由上太古界五台超群高凡群羊蹄沟组变质岩系和第四系中更新统、上更新统、全新统松散堆积物组成。物理地质现象主要为崩塌，分布于基岩陡坡，规模较小。

2.2 地层岩性

该区域地层有上太古界五台超群变质岩和第四系松散堆积物，各地层自老到新岩性如下：

五台超群下部变质程度较深，达到中压角闪岩相，中部变质程度以绿片岩相为主，部分可达到角闪岩相，上太古界五台超群分布于五台山及其邻近地区。五台超群是本区最主要的地层单元，以基性火山岩（变质呈绿片岩或角闪片岩）为主，分布于五台山中、北部。因内部有两个不整合面存在，进一步划分为石咀、台怀、高凡3个亚群。

新生界第四系中更新统离石组洪积为黄褐色、棕褐色黄土（粉土、粉质黏土），主要分布于黄土丘陵区及河流阶地，在山区有零星分布。上更新统马兰组洪积为黄褐色、棕褐色黄土（粉土），主要分布于黄土丘陵区及河流阶地，在山区有零星分布。全新统冲洪积以黄土状粉土、粉土、粉细砂及砂卵石为主，主要分布于山间盆地表层和河谷地带，厚5~20m。区内岩浆岩比较发育，主要有吕梁期变辉绿岩、变辉长辉绿岩岩脉和燕山晚期闪长玢岩岩脉。

2.3 地质构造

区域位于山西北部吕梁—太行断块五台山块隆恒山—五台山穹状隆起，以恒山、五台山为主体的地区，五台山块隆呈北东向展布。北东以唐河断裂与燕山断裂相接，北部以恒山北侧断裂与桑干河新裂陷分界，西以芦家庄—娄烦断裂和白家滩—东社断裂分别与宁武静乐块坳及吕梁块隆为界，南部以交城大断裂及下口断裂与沁水块坳和晋中新裂陷为界，向东延入河北省境内。块隆基底大部分裸露，由五台期的云中山—五台山断褶带、吕梁期的豆村—东冶坳褶带和东部的古陆核所组成。在块隆之上叠加发育有滹沱河新裂陷。

恒山—五台山穹状隆起位于五台山块隆的北、中部，约占块隆面积的2/3。隆起之上的沉积盖层绝大部分被剥蚀，但一些高山之巅（如应县三条岭、梨树坪）断裂下陷处（如代县馒头山、繁峙县岩头北山、憨山）或古火山口中（如繁峙县义兴寨、耿庄、代县滩上、五台县木山岭）可见沉积盖层的零星分布和保存。沉积盖层有长城系、寒武系、奥陶系、石炭系及二叠系，说明恒山、五台山区是中生代以来的构造隆起区，而不是长期不接受沉积的古陆。该穹状隆起上一系列的北东向逆冲断层和北西向张扭性断裂及沿断裂侵入、喷出的中酸性岩浆岩也是中生代构造变动的产物。

北东向逆冲断裂主要有发育于恒山山区的馒头山对冲断裂和五台山北部的东山底冲断裂。馒头山对冲断裂组由数条冲断层组成，延长26km，东山底逆冲断裂延长50km，断层面向北西倾，倾角40°，使北盘五台超群石咀群变粒岩逆冲到南盘倒转褶曲的长城系高于庄组、寒武系、奥陶系之上。

北西向断裂在恒山山区的应县双钱树以东至唐河大断裂之间广为发育，断裂面向东或向西倾，但大致以浑源县官儿村为界，西部的多西倾，东部的多东倾，基本上形成阶梯状地垒。

五台山区北西向断裂也很发育，较大的（自西向东）有青社—张仙堡断裂、王家会—高凡断裂、甘泉—西泉断裂、耿庄—太平沟—古花岩断裂等。这些断裂的走向为北北西、北西，延长在15~30km。多表现为张扭性断裂，断裂面向东倾，东盘下降。

区域大体分为四个构造层次，即阜平龙泉关群构造层、五台群构造层、滹沱群构造层和长城系以来的盖层构造层。前三者为地槽型建造，后者为地台型建造。

背斜核部均为金刚库组含铁岩段地层，在背斜的核部由于强烈剪切应变，使同一层位的铁矿在转折端强烈构造置换。受五台、吕梁运动的影响，四集庄组的变质砾岩被叠加弯曲呈北东向展部，多次叠加变形使背斜核部的铁矿呈“之”字形弯曲。

2.4 区域水文地质条件

按照地下水的赋存条件，可将区内地下水分为两种类型，即基岩裂隙水和松散岩类孔隙水。松散岩类孔隙水主要赋存于河谷冲洪积砂砾石层中，厚5～20m，涌水量0.2～0.4L/s，水位埋深1～3m。水质属HCO3-Ca型水，矿化度低，多为潜水，与地表水有着密切的水力联系，富水性较强。基岩裂隙含水层主要赋存于变质岩的裂隙中，该裂隙水随季节变化，多以泉水形式在沟谷中排出。基岩岩性为变质岩，富水性差，水质多属HCO3-SO4-Ca-Mg型水，矿化度低。

区内基岩裂隙水和河谷中的孔隙水均接受大气降水补给，基岩裂隙水以泉水形式出露地表，直接补给河水或河谷中的孔隙水。区内地下水总体由基岩裂隙水补给河谷中的孔隙水。

2.5 场地地震效应

地基土类型为坡残积碎石土、千枚岩等，不存在可液化条件，地基土无液化性。

根据《建筑抗震设计规范》，结合场地土的性质及当地经验，判定初期坝、堆积坝和排洪隧洞沿线场地土的类型为中硬土和基岩，覆盖层厚度小于5m，场地类别为Ⅰ类，在建筑抗震地段划分上，属建筑抗震一般地段。

代县大地构造位置处于华北陆台山西台背斜的东北部，五台山块隆的西端。五台山北侧山前断裂带和系舟山山前断裂带规模较大，为活动断裂，是该区地震的控震断裂带。地震主要危险来自忻定盆地的地震活动区，发生频率低，曾发生的5级以上地震8次。

根据《中国地震动参数区划图》，库区设计地震分组为第1组，设计基本地震加速度值为0.20g，相应的抗震设防烈度为8度。

3 结论及建议

尾矿库为山谷型尾矿库，库区稳定性较好，无不良地质作用，基本适宜建库。库区设计地震分组为第1组，设计基本地震加速度值为0.20g，相应抗震设防烈度为8度。区域物理地质现象主要为崩塌，主要分布于基岩陡坡，规模较小，对工程建筑物有利。

区内基岩裂隙水和河谷中的孔隙水均接受大气降水补给，基岩裂隙水以泉水形式出露地表，直接补给河水或河谷中的孔隙水。区内地下水总体由基岩裂隙水补给河谷中的孔隙水，不会产生向临谷和库外渗漏，就其水文地质条件来说，基本适宜建库。场地类别为Ⅰ类，属建筑抗震一般地段。建议库区应设置有效的排洪系统，且必须经常巡视库周山体，发现滑坡及异常现象及时处理。