老挝某金矿尾矿库工程地质特性分析研究

陈　跃

（华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021）

老挝某金矿尾矿库工程地质特性分析研究

陈跃*

（华北有色工程勘察院有限公司，河北石家庄050021）

针对老挝某金矿尾矿库的工程地质条件及水文地质条件展开调查，首先根据地质调查与钻探揭露其地层岩性，分析其地层分布、岩土体特性和地质构造，并利用各种实验分析各岩土层的腐蚀性，同时根据地层分布分析了各含水层岩组、特征及各岩土层的渗透性，评价了尾矿库库区的渗漏性。通过对工程区的各岩土层的物理力学指标、地层分布、尾矿库不良地质作用等指标开展调查和试验，表明该尾矿库处于稳定状态，库区的渗漏性受到破碎的岩土层影响，设计时需考虑防渗漏作用。

尾矿库；工程地质特征；渗漏性；工程地质评价

1　概述

尾矿库作为矿山选矿生产的主要设施，是事故的易发部位，同时也隐伏着巨大的安全隐患，如：库区或坝基的渗漏问题、坝基稳定性问题等。周建平［1］、黄顺涛等［2］、张帆等［3］、张美华［4］、刘泽增［5］和谭昌奉等［6］对尾矿库的工程地质特征及问题进行探讨，岳志朋等［7］对云南某尾矿库的水文地质进行了探讨。尾矿库的建设将占用大量的土地，改变和破坏原有的生态环境，而最严重的当属溃坝事故，尾矿库的安全稳定与否，决定着矿区及下游生命财产安全，因此，必须对尾矿库的库区及坝基的工程地质条件进行必要的基础调查与评价。

本文以老挝某金矿修建的尾矿库为例，通过采用工程地质、水文地质勘察等手段对该尾矿库进行作业，在了解地质条件情况下，对尾矿库进行工程地质特征及评价，其主要内容为：（1）查明尾矿库堆积体和坝基地层分布特点；（2）查明尾矿库堆积体和坝基土体的物理力学性质；（3）查明尾矿库库区的地下水类型、埋藏条件及渗透特性；（4）对尾矿库库岸稳定性、库区渗漏性及坝基持力层的工程地质条件评价。

2　研究区概况

老挝某金矿尾矿库处于琅勃拉邦省巴乌县爬奔村境内，距离琅勃拉邦省会城市54km（图1）。研究区位于“三江”成矿带的南延部分，受到构造切割营力作用，属于中高山侵蚀地貌，海拔为750～1060m，自然边坡角大多为25°～40°，地势北东高南西低，相对高差约250～300m，地形切割较大，山体峭壁陡峻，整体呈现“V”型谷地貌。研究区内，年均气温15℃～30°C，最高气温达40°C，年降雨量在3000mm左右，雨季集中于7～10月。地表水向南汇流，最终汇入南桑河；西北侧水系经巴格捷河汇入南乌江，南桑河和南乌江海拔高度约400m（图1）。

图1　老挝某金矿区域地理位置图

3　区域工程地质条件

3.1地层分布及特征

该尾矿库场地区分布的地层主要有第四系全新统坡洪积层（Qdl+pl4），三叠系（T）泥岩、砂岩地层。库区内上部覆盖层粘土的等效剪切波速介于500m/s≥Vse＞250m/s间，判定该尾矿库场地土类型为中硬土。具体地层层分布及特征如下：

（1）库区沟床上部为第四系坡洪积层，以呈红褐色、可塑—硬塑的粘土为主，分布厚度0.8～6.9m；

（2）下伏基岩为三叠系泥岩，可分为强风化泥岩和中风化泥岩，主要分层如下：①黄绿色的强风化泥岩，层顶板埋深0.0～6.0m，厚度为9.2～15.0m呈泥质结构，块状构造，层理不发育，节理裂隙发育，岩体较破碎，岩芯呈土状及碎块状，岩石强度较低；②黄绿—灰绿色的强风化砂岩，层顶板埋深0.0～9.2m，厚度为11.5～27.2m，含石英和长石，呈粉砂状结构，中厚层构造，钙质胶结，节理裂隙发育，岩体较破碎，岩芯呈砂状及碎块状；③灰白色的中风化砂岩，层顶板埋深18.3～33.4m，厚度为0.0～3.2m，含石英、长石，呈粉砂状结构，中厚层构造，钙质胶结，节理裂隙较发育，岩体较完整，岩芯呈短柱状，饱和单轴抗压强度平均值frk= 125.3MPa，干燥单轴抗压强度平均值frk=118.5MPa，软化系数KR=0.89；④灰黑色的强风化泥岩，层顶板埋深12.6～24.4m，厚度为0.0～8.4m，呈泥质结构，块状构造，节理裂隙发育，岩芯呈土状及碎块状；⑤灰黑色的中风化泥岩，层顶板埋深22.8～32.8m，厚度为0.0～2.2m，呈泥质结构，块状构造，层理不发育，节理裂隙发育，岩体较完整，岩芯呈短柱状，饱和单轴抗压强度平均值frk=28.3MPa，干燥单轴抗压强度平均值frk= 34.6MPa，软化系数KR=0.81。

3.2区域地质特征

研究区位于南部的冈瓦纳大陆和北部的劳亚大陆交接的复杂地带，处于琅勃拉邦（老挝）—梨府（泰国）华力西褶皱带，西北以琅勃拉邦弧形板块缝合线为界与丰沙里—爬府（泰国）中生代坳陷带为邻，南东以普雷山弧断裂带为界与川圹—长山华力西褶皱带拼合。北东向区域性大断裂贯穿整个开采矿区，区内主构造线方向为北东向—北北东向的断裂构造。该断裂表现为韧脆性剪切带，主要表现为糜棱岩和糜棱岩化岩石、构造透镜体、石香肠构造及一系列的糜棱面理、剪切面理和S-C组构等。脆性变形包括大量构造角砾岩、挤压破碎带等，以及沿早期面理形成的一系列剪切滑动面和断层带。因此该剪切活动包含从韧性向脆性的转化特点，活动时间较长。尾矿库区位于选矿厂东南方向直线距离约2.0km的较平坦的沟谷内，场区内无断裂构造通过，故该尾矿库受区域断裂影响不大。

3.3水文地质条件

尾矿库库区内的地表水向南汇集，流量为0.33～0.75m3/h，最终流入南桑河，而库区西北侧水系经巴格捷河流入南乌江，由大气降水形成泉水补给，主要沿沟底向下游径流方式排泄，其流量大小具有明显的季节性。

库区地下水类型第四系松散岩类孔隙水含水层（组），分布于泥岩、砂岩之上，经降水入渗补给后，极微透水层，富水性差，地下水在重力作用下，在低洼处以面状渗流的形式汇入到溪流中；三叠系泥岩、砂岩构造破碎，风化带较厚，多呈碎裂状、碎屑状、碎块状，易赋存风化裂隙水，其分布受到裂隙通道、补给源和季节控制。泥岩、砂岩风化裂隙水经降水入渗补给后，地下水在重力作用下，在低洼处以下降泉的形式出露，最终汇入到沟谷内小河流中。

4　尾矿库区及坝基工程地质评价

4.1库岸稳定性评价

库区两岸及坝址出露地层主要为：上部为第四系冲洪积层，粘土厚度3.2m；下部基岩为强风化砂岩，基岩较破碎，节理裂隙较发育；库区左岸坡的坡角为20°～35°，库区右岸坡的坡角为20°～40°，地层相对稳定。山坡比较平缓，未发现大的崩塌体、滑坡体、泥石流、地面沉降等不良地质现象，库岸岸坡稳定。

4.2库区土体腐蚀性评价

对库区场地取土样做易溶盐分析，其易溶盐的分析结果如表1所示。

库区土体的阳离子主要为Ca2+和Mg2+，阴离子Cl-、SO2-4和HCO-3浓度为2.0～6.0mg/kg，但土体中含有较高的游离CO2，达16.0mg/kg，土体pH值为6.54～6.57，呈弱酸性，根据《岩土工程勘察规范》［8］（GB50021-2001）认为场地环境类型为Ⅱ类，该场地土对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

4.3地表水、地下水腐蚀性评价

为尾矿库库区内地表水和地下水对建筑构件的腐蚀性，在尾矿库沟内小河取地表水，同时在钻孔中取地下水进行水质分析，水质分析结果如表2所示。

综上，地表水、地下水都呈现弱碱性，根据《岩土工程勘察规范》［8］（GB50021-2001），场地环境类型为Ⅱ类，本场地地表水、地下水对混凝土结构具微腐蚀性；对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水条件下具微腐蚀性。

表1　库区场地土体易溶盐分析表

表2　地表水、地下水对混凝土结构腐蚀性评价

4.4库区坝址承载力评价

根据室内试验结果，同时结合《建筑地基基础设计规范》［8］（GB50007-2001）有关规定，结合同类工程勘察经验综合确定各岩土层承载力特征值及物理参数，结果列于表3。

表3　库区场地地基土承载力特征值及物理参数表

4.5尾矿库及坝基渗漏性评价

该尾矿库分布的岩土类型为粘土、泥岩及砂岩，对场区各地层的渗透系数进行测试（表4），认为粘土为极微透水层，富水性差；泥岩、砂岩总体上透水性差，为弱透水层，但若位于构造破碎和节理裂隙发育段，其透水性则较好。

本次尾矿库的库区内的钻孔针对不同岩性分别做室内渗透试验、现场注水试验及压水试验，粘土层最大渗透系数K=6.4×10-7cm/s，为极微透水层；下伏基岩主要为强风化泥岩、强风化砂岩，强风化泥岩最大渗透系数K=7.7×10-5cm/s，为弱透水层，强风化砂岩最大渗透系数K=7.5×10-5cm/s，为弱透水层。在尾矿库运营期间，经长期作用，少量尾矿库废水会沿下伏地层通过裂隙产生渗漏，可能会对库区下游地下水造成污染，设计时应考虑会产生的渗透作用。

5　结论

（1）尾矿库处于琅勃拉邦（老挝）—梨府（泰国）华力西褶皱带，地貌为中高山侵蚀地貌，冲沟、陡坎发育，呈“V”型沟谷，地貌类型较复杂。

（2）尾矿库场地由第四系粘土和三叠系泥岩、砂岩的基岩组成，无大的构造断裂破坏，总体稳定性良好。

（2）尾矿库的地层岩土体工程地质性质良好，工程水文地质条件良好，地质灾害较不发育，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。

（3）尾矿库库区土体、地表水及地下水，经分析对钢筋混凝土结构中的钢筋具有微弱腐蚀性。

表4　尾矿库场地内各地层渗透系数表

［1］周建平.昆明海口头石山尾矿库工程地质问题及处理［J］.云南地质，2010，29（4）：467-470.

［2］黄顺涛，杨强，冉文波.水银洞金矿小厂尾矿库渗漏的勘察分析与评价［J］.贵州水力发电，2011，25（5）：10-14.

［3］张帆，丁仁伟，梁栋.山西胡家圪哒沟尾矿库工程地质勘察与评价［J］.山西建筑，2010，36（22）：121-122.

［4］张美华.白家坡沟尾矿坝拦河坝工程地质及岩土分析［J］.山西建筑，2013，39（25）：72-74.

［5］刘泽增.恒仁老牛沟尾矿坝工程地质勘察与稳定性分析［D］.长春：吉林大学，2013.

［6］谭昌奉，王成杰.青海赛什塘铜矿岩土环境工程地质特征［J］.工程地质学报，2000（8）：118-120.

［7］岳志朋，张大勇，徐磊.云南某尾矿库水文地质工程地质调查［J］.采矿技术，2012，12（5）：85-87.

［8］中华人民共和国建设部.GB50021-2001岩土工程勘察规范［S］.北京：中国建筑工业出版社，2009.

P619.14

A

1004-5716（2016）04-0136-04

2015-03-31

陈跃（1983-），男（汉族），河北石家庄人，工程师，现从事岩土工程勘察及相关专业的研究工作。