汤家坪钼矿尾矿库水文地质环境调查与分析

朱森

【摘 要】我国钼矿总储量仅次于美国，是全世界钼矿储量基础较大的国家之一，其中以河南省的钼矿资源最为丰富。随着钼矿资源开发的深入，尾矿库建设的环境地质问题日显突出。本文以拟建的河南商城汤家坪钼矿区尾矿库为例，探讨其水文地质勘察中应注重的关键问题，从而为识别类似钼矿山尾矿库水文地质环境问题积累经验，也为制定应对环境地质问题的措施进言献策。

【关键词】汤家坪钼矿；尾矿库；水文地质；工程地质环境；调查；分析

【Abstract】The total reserves of molybdenum ore in China is behind the United States， taking the second place in the world， and China is also one of the countries which has thick reserve base of molybdenum ore. Henan Province has the most abundant molybdenum ore resources in China. With the development of the molybdenum ore resources， environmental and geological problems of the construction of the tailings is more obvious each day. The Shangcheng Tangjiaping Molybdenum Mine Tailings of Henan province， which is proposing to construct， for example， investigate key issues which will occur during the hydrogeological investigation， so as to accumulated experience for identify the similar hydrogeological environmental problems of the molybdenum mine tailings， and also for proposing ideas for making measures to environmental geological problems.

【Key words】Tangjiaping molybdenum mine； Tailing pond； Hydrogeological； Engineering geological environment； Survey； Analyse

汤家坪钼矿位于河南省商城县达权店乡，根据尾矿坝的高度、尾矿库库容和安全等级，尾矿库等级指标为Ⅱ级。拟建尾矿库初期坝高44.0m，调节库挡水坝坝高33.0m，上游挡水坝坝高34.0m，尾矿库副坝坝高11.0m，工程安全等级为一级，场地位于抗震不利地段，地形地貌较复杂，场地等级为二级，岩土种类较单一、均匀，地基等级为三级。勘察等级为甲级。

1 水文地质勘察方法

该钼矿尾矿库水文地质勘察手段以钻探为主，同时辅以工程地质测绘、地球物理勘探、槽探、探井、原位测试、室内试验等技术手段（具体工程布置见图1）。

1.1 测量放线

根据现场甲方提供的控制点及设计提供的钻孔坐标进行钻孔放线，并根据控制点进行了槽探、探勘线、物探剖面的定位。

1.2 工程地质（地质）测绘

调查库区地形地貌、地层岩性、水文地质条件，调查崩塌、滑坡、泥石流等不良地质现象，并查明不良地质现象的分布范围、发展趋势和危害程度。查明河谷成因类型、库区地貌特征及有无永久性渗漏。

1.3 钻探工程

详细查明库区岩土构成情况，为拟建物基础设计和地基稳定性分析提供依据。各构筑物工程量布置如下：

1.3.1 尾矿坝、调节库挡水坝及上游挡水坝：

共布置15个钻孔，钻孔间距50-260m，其中控制性勘探孔5个，其余钻孔为一般性勘探孔，控制性钻孔深度30-45m，一般性钻孔深度20-30m。

1.3.2 排洪系统

隧洞进口与出口处各布置钻孔3孔，5个排水井各布置钻孔1个，共16个钻孔。其中控制性勘探孔4个，其余一般性勘探孔按沿洞线两侧分布。控制性勘探孔钻孔深度25-30m，一般性钻孔深度18-20m。

1.4 槽探工程

为揭露拟建场地内的覆盖层厚度，查明地质构造分布、延伸，查明场地内地层岩性、岩石风化特征、地基土强度等，于拟建场区布置探槽1个。

1.5 地球物理勘探

本次勘探布置物探剖面5条，其中在尾矿坝、调节库挡水坝及上游挡水坝各1条，进一步查明拟建场地地质构造位置、分布及活动性，进一步查明拟建场地地层岩性、裂隙节理发育程度及地下水贮存、补给、迳流、排泄等特征。

1.6 原位测试

1.6.1 岩体波速测试

为准确判定场地下伏岩体的完整性，本工程布置11个钻孔进行原位超声波测试。

1.6.2 压水试验

压水试验在调节库挡水坝附近钻孔中进行，每5米一个试验段，为设计提供调节库挡水坝坝基各岩土层渗透性等水文地质参数。

1.7 岩、水样室内测试

在场区范围内取块石岩样5件，主要进行室内试验的项目有：容重、吸水率、饱和单轴抗压（干、饱和）、比重、软化系数等；在钻孔岩芯中取岩样26件，其中20件进行室内容重、饱和单轴抗压（干、饱和）、吸水率测试，6件进行声波测试，取得各岩体单元岩石物理力学指标，在场区内取水样6件做水质分析。

2 工程地质环境

2.1 区域地质背景

尾矿库区位于大别山北麓，属秦岭造山带东延部分，由多个形成于不同构造环境，有着各自独立的建造特征、变形变质和构造演化序列的构造地层地体组成，经历了多阶段、多期次构造运动，经过多次聚合后拼帖并焊结为一体的复杂构造带。

根据对本次勘察资料和区域地质构造资料的分析表明，尾矿库场地内地质构造较简单。

2.2 地层

区内出露地层简单，主要为元古界大别片麻杂岩和第四系土层。

①元古界大别片麻杂岩（PtDog） 由于遭受到强烈的变质变形作用改造，构造形迹极为复杂，原始的地层层序大部分遭受破坏，片麻理产状零乱。组成岩性较简单，主要为黑云斜长片麻岩（gnbp）、其次为斜长角闪片麻岩（gnph）。

②第四系（Q） 区内第四系主要分布在沟谷中，厚度较小，一般2-5m，岩性为坡积土、卵砾石及少量耕植土等，清水河河床分布1-2m卵石。

2.3 构造

本区为桐柏-大别线性强应变带，经历了长期的地质演变，地质构造错综复杂。根据区域地层及沉积建造组合、岩浆活动、变质变形及地球物理特征，区内主要发育多期次的韧性变形以及以脆性变形为主的推覆构造和断裂构造。

推覆构造位于新店以西，推覆体呈一短轴状，长约10km，宽约4km，推覆界面产状较陡，早期表现韧性变形，发育拉伸线理、拖拽褶皱等，后期叠加脆性构造。

2.4 新构造运动及地震

尾矿库区属低山丘陵地貌，山谷狭窄，山脊尖峭，多呈“V”字沟谷，地形相对高差大，表明新构造运动主要为垂直方向上的上升运动，大别山区古陆持续隆起，沟谷下切，在冲沟两侧发育不对称阶地；山前倾斜平原发生广泛沉降，其早期具明显继承性，晚期则表现为振荡性沉降。

场区西侧约2km的长竹园断裂是区域性商（城）—麻（城）断裂的一部分，属深大断裂，呈北北东向展布。自1925年以来，该断裂在本区及附近地区发生三级以上地震有六次之多；1932年在邻区湖北省麻城县黄土岗一带发生6级地震；2000年3月，在距商城县约250km以外的湖北省发生一次5级左右的地震，商城县境内有震感，有少数陈旧房屋墙壁开裂，无人员伤亡。

历史地震记录和商城县汤泉池温泉出露表明，长竹园断裂是一条活断层，在近期还有活动的可能。

3 尾矿库区范围地形地貌及地质构造

拟建场区地貌属构造剥蚀低山地貌单元，地面标高在190-600m之间，周边地势陡峻，地形起伏较大，山上植被发育，河沟呈“V”字型，沟底两侧多为民宅、农田。表部地层为第四系耕植土及卵、漂石。地表水为河谷中的溪流。

场区断裂构造简单，稀疏分布于尾矿库四周及库区内，规模均较小，走向延伸一般40-150m，倾角较陡，倾角在69-85°之间。

受断层及褶皱影响，区内下伏基岩岩体局部破碎，节理裂隙较发育。

拟建场区节理裂隙发育，根据现场实测裂隙按走向节理玫瑰花图统计，场区岩体中主要发育有两组节理裂隙，其中一组走向55°，另一组走向约326°，（具体见图2）。

除了上述断层及岩体中的节理裂隙外，在地质构造上无其它可危害场地稳定性的不良地质现象。

4 岩土物理力学性质

场地岩土层为卵石、坡积土、黑云斜长片麻岩、斜长角闪片麻岩，因上部松散土层厚度较小，且分布不均匀，强风化岩层岩芯较破碎，未取样进行试验。根据26件岩样室内饱和单轴抗压试验资料，场地内岩土层的工程性能指标（见表1）。

5 水文地质环境

5.1 水文地质条件

拟建场区位于清水河冲沟地段，清水河为淮河的二级支流，清水河发源于香子岗村东南侧，向西偏北方向流动，流量0.1-85m3/s。场区内大小冲沟共14条，6条冲沟见常年水流，其余8条为季节性溪流。场区相对地势较高，地表水易以地表径流排泄，地下水主要为基岩裂隙水，其次为少量土层中的上层滞水，基岩裂隙水不具统一地下水面，地下水分布受裂隙通道、补给源和水文季节的控制。

5.2 水文参数

汤家坪钼矿尾矿库水文参数（见表2）

5.3 地下水埋藏特征及水位

场地位于河流沟谷地段，地形落差较大，地表水以地表径流排泄为主，场区地下水主要为上部卵砾石层中的孔隙潜水及基岩裂隙水，主要受地表降水补给，地下水分布受裂隙通道、补给源和水文季节的控制。

5.4 水量、水质及侵蚀性

5.4.1 压水试验

本次勘察在调节库挡水坝采用压水试验测定中风化岩石及微风化岩石的渗透率，压水试验按三级压力、五个阶段进行，压力分别取0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa。压水试验成果（见表3）。

5.4.2 水质分析成果及腐蚀性评价

在ZK5、ZK7、ZK14、ZK24各取孔内水样1件进行试验分析，同时在清水河张湾组段及邵湾组段各取地表水样1件进行试验分析（分析结果见表4）。

6 结论

6.1 根据水质分析结果，场地地下水对砼无腐蚀、对钢结构具弱腐蚀；场地土对砼无腐蚀。

6.2 拟建场区根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2001），本区属基本烈度6度地区，第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，由于场地处于河岸和斜坡边缘，属抗震不利地段。根据钻探揭露，场地土层厚度0～2.8m，为中硬土，建筑场地类别为Ⅰ类。

6.3 坝址区域，除强风化岩体破碎、完整性差外，中～微风化岩体完整性均较好，强度较高，稳定性较好。

6.4 库坡范围无滑坡、泥石流、崩塌等不良工程地质现象，上覆土层厚度小，坝坡稳定性良好。

6.5 根据注水试验结果，强-中风化岩石，渗透性较强，建议对上游挡水坝、初期坝和调节库挡水坝进行防渗处理。

表4 地下水化学性质指标表

【参考文献】

[1]河南省商城县汤家坪矿区钼矿勘探报告[R].河南省地质矿产勘查开发局第三地质调查队，2006，12.

[2]GB50287-99水利水电工程地质勘察规范[S].

[3]水文地质手册[S].

[责任编辑：王伟平]