老挝爬奔金矿工程地质特征与地质灾害危险性分析研究

王亚明

(华北有色工程勘察院有限公司,石家庄 050021)

老挝爬奔金矿工程地质特征与地质灾害危险性分析研究

王亚明

(华北有色工程勘察院有限公司,石家庄 050021)

针对老挝爬奔金矿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，分析了地表水、地下水腐蚀性，认识了爬奔金矿矿区的工程地质特征；其次对矿区潜在地质灾害进行野外调查、分类，对矿区边坡稳定性进行了分析，同时分析了矿区的地质灾害危险性等级，并提出了相对的防治措施。

老挝;爬奔金矿;地质灾害;危险性评价

1 引言

地质灾害作为一种自然现象，给人类生存发展带来的灾害越来越不可忽视。它不仅具有自然属性，还带有明显的社会属性。所以，地质灾害风险评估已成为当前地质灾害研究领域的重要课题，在采矿区的工程地质特征及其地质灾害的分析受到国内许多学者的重视，认识矿山开采过程中的潜在地质灾害，能有效的预防事故的发生。

本文以老挝爬奔金矿为例，对矿区的工程地质特征和地质灾害进行研究。现今，对于老挝爬奔金矿的研究，主要有：李会恺等[1]、胡金才等[2]、童文辉[3]和薛兰花等[4]对爬奔金矿矿床地质特征、成因来源、成矿作用过程及成矿演化等方面进行了探讨；牛英杰等[5]对爬奔金矿的地球化学特征进行研究，总结了其地球化学异常模式；陈跃[6]对爬奔金矿尾矿库工程地质特性进行了分析。以上学者对爬奔金矿的研究主要集中于矿床成因、成矿方面，部分有对尾矿库的工程地质进行了介绍，而对于金矿矿区的工程地质特征及地质灾害评价都未进行。因此，本文在工程地质、水文地质勘察基础上，对爬奔金矿的岩土类型、工程地质、水文地质特征进行了调查，对矿区的选矿区、生活区、办公区、矿洞洞口、尾矿库及相关设施地区进行了地质灾害危险性的评价预测，为今后爬奔金矿开采提供基础资料，对指导矿山的开采活动具有重要现实意义。

2 矿区环境地质简况

2.1 自然地理概况

矿区位于琅勃拉邦省巴乌县爬奔一带，行政区划属于爬奔村，矿区地理坐标：E102°23′31″～E102°24′48″, N20°08′50″～N20°10′24″，矿区内有一条简易公路经哈康村(B.Hatkhang)与13号公路相连，其地理位置如图1所示。

图1 爬奔金矿矿区地理位置图

矿区地处老挝北部山区，属于中高山侵蚀地貌，海拔高度750～1 060 m之间。山脉走向以南西至北东为主，地形切割较大，山体陡峭直立，两侧沟谷均为“V”型谷。该地区属亚热带雨林季风气候，年平均气温15℃～30℃，年均降雨量约3 000 mm。

2.2 区域地质条件简述

爬奔金矿区的区域性断裂主要有琅勃拉邦断裂(F2)和普雷山断裂(F1)，两断裂均为北东向，呈平行产出，如图2所示。其分述如下：

(1) 琅勃拉邦断裂(F2)：位于老挝北部，距爬奔金矿矿区约3 km。该断裂为思茅-丰沙里微陆块(Ⅱ2)与琅勃拉邦岛弧带(Ⅲ1)的分界断裂。该断裂的断裂强烈活动时期为早二叠世-中三叠世；在新近纪-第四纪，该断裂转化为北东走向的右行平移断裂。

(2) 普雷山断裂(F1)：断裂位于琅勃拉邦断裂南东部，距爬奔金矿矿区约11 km。该断裂与琅勃拉邦断裂(F2)大致平行，是琅勃拉邦岛弧带(Ⅲ1)东南部的边界断裂。沿断裂发育了数千米宽的构造混杂带，并具明显的多金属矿化。该断裂曾受走向相同的右行平移断裂叠加改造，致使断裂两侧的区域构造线方向明显不同，西侧为北东向、东侧为北西向。

图2 爬奔金矿区域地质构造简图

3 矿区工程地质特征

3.1 地层岩性

爬奔金矿区地层主要为：第四系全新统坡洪积层(Q4dl+pl)，三叠系地层(T)。其岩土特征及其分布情况描述如下：

(1) 第四系全新统坡洪积层(Q4dl+pl)

粘土：红褐色，可塑，局部含少量泥岩、砂岩未风化碎块。该层分布于整个场地，主要分布于区域沟谷及低洼地带，主要为红土、砂砾。

(2) 三叠系地层(T)

强风化泥岩：黄绿色，强风化，主要成分为方解石、粘土矿物，粉砂泥状结构，块状构造，页理不发育，节理裂隙发育，手捻有粗糙感，岩体较破碎，岩芯呈土样状及碎块状。

强风化砂岩：灰白色、黄绿色，强风化，主要成分为石英、长石，粉砂状结构，中厚层构造，钙泥质胶结，节理裂隙发育，岩体较破碎，岩芯呈砂样状及碎块状。

中风化砂岩：灰白色，中风化，主要成分为石英、长石，粉砂状结构，中厚层构造，钙泥质胶结，节理裂隙较发育，岩体较完整，岩芯呈短柱状。

3.2 岩土类别与性质

根据矿区出露岩石的完整性、岩石物理力学性质、岩石风化程度、岩体结构类型及结构面发育程度，将岩体划分为较软岩、软岩、软弱松散岩组3个工程地质岩组。分述如下：

(1) 软弱松散岩组：组成岩性主要为覆盖于基岩上的第四系残坡积层，可分为两种残坡积物类型。一种是由灰岩溶蚀风化而成的红土层，部分红土中夹有少量的灰岩碎块，红土岩性以黏土、粉质黏土为主，是富含氧化铝和氧化铁的黏土物质，在山坡处厚度较小，一般在1～3 m左右；在山脚及低洼处厚度较大，最厚处可达10 m以上。该类型土土质粘粒含量较高，结构致密，具有较高的力学强度和较低的压缩性。另一种类型的残坡积层是由砂岩、粉砂岩夹泥岩或页岩风化而成的产物，主要由黏土、砂粒、碎石混合组成，多呈褐黄色或紫红色，结构松散，力学强度相对较低，厚度一般在1～2 m左右。

(2) 软岩组：三叠系地层(T)强风化泥岩。

(3) 较软岩组：三叠系地层(T)强风化粉砂岩、砂岩。

3.3 水文地质条件

根据勘察结果，场地内的地下水类型包括：第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水。分述如下：

(1) 第四系松散岩类孔隙水，又可分为两类，分别为：①上层滞水，主要赋存于第四系覆盖土层孔隙中，主要靠处于坡体高位的地下水侧向补给、大气降雨及地表水入渗补给，无统一稳定地下水位，具明显季节性变化，雨季地下水位较浅，水量较丰，旱季地下水位较深，水量较微；②潜水，主要赋存于场地内第四系松散岩类孔隙中,接受大气降水入渗补给，水位与地表水和大气降水联系紧密，总体由北向南运移，最终向场地南侧低洼地段排泄。

(2) 基岩裂隙水，主要赋存于玄武岩及砂岩裂隙中，通过基岩中贯通的裂隙通道径流排泄，水量的大小取决于裂隙发育的程度和连通性，差异性较大。该层地下水主要受大气降雨及上覆第四系松散层孔隙水下渗补给，同时亦受区域范围内该层地下水径流补给，水位与基岩埋深及大气降水联系紧密。

表1 水的腐蚀性评价参数表

对地表水、地下水进行腐蚀性分析，其离子浓度与pH值见表1所示。结构表明地下水对砼结构具微腐蚀性，对钢筋砼结构中钢筋具微腐蚀性，而地表水对砼结构具弱腐蚀性，对钢筋砼结构中钢筋具微腐蚀性。

4 地质灾害危险性分析

4.1 选矿厂区边坡稳定性的赤平投影分析

选矿厂边坡高度约80 m，分4级开挖而成，坡度约47°～78°，整体坡度约40°。主要为强风化泥岩和砂岩，节理和裂隙比较发育。选矿厂区内影响边坡稳定性的主要因素有地形条件、地层结构、岩层结构面、水文地质条件等；其地形坡度介于26°～31°，岩土体处于卸荷状态，卸荷应力对场地稳定性产生不利影响；对于地层结构主要是第四系松散土层的岩土界面、风化界面是控制边坡稳定性的软弱结构面(体)；同二叠系中统(P2)砂岩的岩层结构面也影响边坡稳定性，对岩体节理裂隙进行赤平投影分析，如图3所示。由赤平投影分析可知，节理L2和坡面倾向基本一致，对边坡稳定不利，而且节理L1与L2交于坡体内侧，形成楔形体破坏，对边坡稳定不利，因此在边坡工程中需注意防护。

4.2 选矿厂区边坡稳定性评价

对选矿厂边坡采用简化Bishop法与摩根斯顿-普赖斯折线法计算，在不考虑边坡加载情况下，计算了天然状态及饱和状态下一般工况、7度地震工况两种条件，得到典型剖面的稳定性系数如表2所示。对于饱和状态下，大多数边坡处于不稳定状态，因此需要在暴雨施工时对边坡的防护和充分利用排水、截水措施；而在天然工况下2-2′剖面的稳定性系数接近1，因此，在施工过程中需对边坡局部段进行防护措施，防治边坡失稳。

图3 矿区边坡极射赤平投影分析及参数图

验算断面边坡稳定系数KS(天然状态)一般工况7度地震工况边坡稳定系数KS(饱和状态)一般工况7度地震工况1⁃1′1．7871．6861．3261．2522⁃2′1．0060．9700．7600．7333⁃3′1．4661．3981．0891．0394⁃4′2．4482．3741．8641．8105⁃5′2．0231．9331．5611．4946⁃6′1．1791．1130．8560．8087⁃7′1．3441．2850．9870．9418⁃8′1．3401．2690．9810．9309⁃9′1．4011．3261．0000．94610⁃10′1．3431．2661．0140．956

4.3 崩塌地质灾害

在选矿厂区边坡上方部分，由节理、裂隙切割出来的土体、岩体，在雨水作用下，已经发生小型崩塌，堆积体方量较小，堆积在边坡下方平台处，堆积体岩体直径约10～40 cm(图4)；同时因雨水冲刷作用，在松散堆积的土体中产生拉裂缝及冲沟，现条件下发育程度中等，危害程度小，地质灾害危险性小。

图4 选矿厂区边坡全貌及中部、下部的崩塌

在普通员工B宿舍楼边坡的二级阶梯处，有小型的崩塌，塌落的碎石堆积在第一台阶和坡脚处，第一台阶上的堆积体长约7 m，宽约8 m；同时在金矿矿洞洞口可见崩落的石块，如图5，石块直径约10～30 cm，同时洞口边坡上方可见危岩，见图6。现状条件下地质灾害发育程度中等，危害程度小，地质灾害危险性小。

图5 矿洞洞口崩落碎石

图6 矿洞洞口边坡危岩

4.4 矿区内地质灾害危险性评价

根据矿区内地质灾害的发育分布特征、影响因素和形成机制，结合建设及人类工程建设活动引发、加剧地质灾害的特点，依据不同灾种的分布、危害程度和范围，对矿区内地质灾害的可能性和危害性的大小进行评价，其评价如表3所示。

表3 爬奔金矿矿区地质灾害危险性评价表

5 地质灾害防治措施建议

对于矿区内存在的各潜在地质灾害点，应具有针对性的处理措施建议，如下：

(1) 对选矿厂区内边坡进行支护，支护形式可以为挡墙、格构锚杆、主动网、被动网、土钉墙、护面等。边坡上部、中部及前缘设置排水沟，构筑完善的排水系统，防止上部雨水进入选矿厂区，对厂区的雨水进行合理排导。

(2) 对管理人员宿舍楼、普通员工宿舍楼场地，边坡前缘设置排水沟，进行合理的排水，防止雨水对填方的冲刷。对场地挖方边坡上部设置排水沟，进行适当支护，防止边坡掉块或失稳。

(3) 对于矿洞洞口的危岩，建议进行清理，并在洞口边坡上部设置排水沟，进行合理排水。

(4) 在尾矿库施工过程中，对挖方形成的高边坡进行实时监测，防止发生滑坡、崩塌等地质灾害，对施工人员及机械造成危害。

6 结论

(1) 爬奔金矿区属于中高山侵蚀地貌，主要受到琅勃拉邦断裂(F2)和普雷山断裂(F1)的影响。

(2) 爬奔金矿选矿区地层可分为第四系全新统坡洪积层(Q4dl+pl)，三叠系地层(T)，同时按工程性质可分为软弱松散岩组、软岩组和较软岩组。

(3) 矿区内的地质灾害主要为边坡潜在滑坡、危岩落石及部分坡面冲沟影响等，整个矿区的地质灾害危险性等级为小-中等。

(4) 对于潜在地质灾害的整治中，以工程防治、合理避让为主为原则，对边坡采取支挡形式，同时设置排水措施，防止地表水浸泡边坡；对于危岩落石主要采取清除措施。

[1] 李会恺,张翔君,王军.老挝琅勃拉邦爬奔金矿矿床地质及成因探讨[J].云南地质,2011,30(3):280-284.

[2] 胡金才,智铎强,祝永平.老挝爬奔金矿床红土型金矿化地质特征及成因分析[J].地质找矿论丛,2013,28(3):462-467.

[3] 童文辉,杨海林,董振.老挝琅勃拉邦省巴乌县帕奔金矿地质特征及成矿作用过程分析[J].矿产与地质,2015,29(4):458-461.

[4] 薛兰花,史老虎.老挝爬奔金矿成矿作用与成矿演化[J].地质调查与研究,2016,39(3):191-203.

[5] 牛英杰,胡金才,李孝红.老挝琅勃拉邦省帕奔金矿地球化学特征[J].地质调查与研究,2013,36(2):92-99.

[6] 陈跃.老挝某金矿尾矿库工程地质特性分析研究[J].西部探矿工程,2016,(4):136-142.

ANALYSIS OF ENGINEERING GEOLOGICAL FEATURES AND GEOHAZARDS RISK ASSESSMENT IN PHAPON GOLD MINE, LAOS

WANG Ya-ming

(North China Nonferrous Engineering Investigation Institute, Co. Ltd., Hebei Shijiazhuang 050021,China)

Investigation of engineering geological and hydrogeological condition in Phapon gold mine, Laos. Firstly, based on geological survey and drilling, analyzing the distribution of stratigraphic lithlogy, rock features, geological structure, and corrosion to concrete and rebar by water. From this research, the engineering geological features were systematically studied. Then, the geological hazards distributions were analyzed by used geological survey and classification. And also, the slope stability was drawn and calculation by used stereographic projection method and circular arc method, respectively. At last, the geological hazards risk grade and corresponding prevention measures were proposed in Phapon gold mine.

Laos; Phapon gold mine; geological hazards; risk assessment

陈飞(1990- )，男，硕士研究生；研究方向：应用构造与工程环境评价。E-mail:867944627@qq.com

1006-4362(2017)01-0058-05

2016-12-21 改回日期： 2017-01-25

TD167

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