靈寶黃金股份有限公司杏洼尾礦庫工程地質災害危險性評估分析

張新江，王廣輝

(河南省水文地質工程地質勘察院，河南 鄭州450000)

1 概況

靈寶黃金股份有限公司冶煉分公司杏洼尾礦庫位于靈寶市區南部尹莊鎮杏洼村后地溝，距靈寶市區9 km。

靈寶黃金股份有限公司冶煉分公司杏洼尾礦庫主要用于堆放在黃金冶煉生產過程中產生的固體廢料，屬于干式堆存，其主要成分為硫酸鈣，設計硫石膏(硫酸鈣)排放量667 t/d;硫石膏比重1.4t/m3，廢渣 PH為6－7，硫石膏含水率50%。設計服務年限為5 a，終期全庫容為144.60萬m3，最終總壩高75 m，占地總面積10 hm2，設計為三等尾礦庫。

尾礦庫工程主要有初期壩、排水涵洞和排水斜槽、攔洪壩三部分構成。

初期壩:初期壩為碾壓均質土壩，壩高30 m，壩頂寬3.5 m，壩頂長56.3 m，上游坡比1:2，下游坡比 1:3。

排水涵洞和排水斜槽:庫內排水采用排水涵洞方案，排水涵洞斷面為直墻拱型，規格1.8 m×2.0 m(寬×高)，直墻高1.1 m，拱高0.9 m，洞底坡度8%，排水斜槽為直墻拱型規格 1.5 m ×1.8 m(寬 × 高)。

攔洪壩:攔洪壩高5 m，頂寬 2 m，上下游坡比均為1:0.4，漿砌石結構。

2 評估范圍與級別確定

2.1 評估區范圍

依據國土資源部國土資發〔2004〕69號文及建設項目的特點、地質環境條件和地質災害種類，評估區范圍以庫區淹沒邊界為準，向上游擴至溝腦，南北擴至分水嶺，下游至初期壩下方，評估區面積0.68 km2。

2.2 評估級別確定

評估區地貌為中低山地貌，沖溝、陡坎發育，地形起伏較大;地質構造較復雜，巖性巖相較穩定;巖土體工程地質性質良好，工程水文地質條件良好;位于崩塌、滑坡災害高易發區;破壞地質環境的人類工程活動強烈。根據地質環境條件復雜程度分類表，評估區地質環境條件復雜程度為復雜。

該堆放場建設項目終期庫容為144.60萬 m3，最終總壩高75 m，設計為三等尾礦庫，總投資估算527.43萬元，是由靈寶市發展改革委員會批準備案，確定靈寶黃金股份有限公司杏洼尾礦庫工程為一般建設項目。

依據河南省國土資源廳豫國土資發〔2004〕123號文要求規定，確定本次地質災害危險性評估級別為二級。

3 地質環境條件

評估區為大陸性半干旱氣候，據靈寶市氣象站統計，年平均氣溫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，最大一小時降雨量93.2 mm，最大24 h降雨量116.1 mm，最大一次降雨量194.9 mm。多年平均蒸發量1 616.4 mm，年最大蒸發量 1 972.2 mm，年最小蒸發量1 221.0 mm，多年平均絕對濕度1.7毫巴，相對濕度65%。

評估區內無地表水體，尾礦庫工程位置即處于黃土高原東延余脈的黃土沖溝中，該沖溝為季節性排水溝，僅在下雨時臨時有地表水排泄，大部分時間為干溝。

3.1 地層地形地貌

評估區為山谷型堆放場，該沖溝長1 700 m，溝底坡降9.8%，溝深40～50 m溝，上沿寬80～130 m，溝底寬5～10 m，整個溝谷呈不規則“V”字型。

區域基巖裸露面積較小，大部分被第四系黃土覆蓋，基巖主要為晚太古代變質花崗巖系列，包括楊砦峪灰色片麻巖和四范溝片麻狀花崗巖。

3.1.1 楊砦峪灰色片麻巖

主要巖性為黑云角閃斜長片麻巖、片麻狀斜長花崗巖、花崗閃長巖。本類巖石Na2O＞K2O，屬鈉質巖系。巖石中斜長角閃巖包體發育。

3.1.2 四范溝片麻狀花崗巖

巖性組合為:片麻狀黑云二長花崗巖、片麻狀斑狀黑云花崗閃長巖及片麻狀似斑狀二長巖，粒度相對較粗并發育片麻狀構造，本類巖石K2O＞Na2O，屬鉀質巖系。

3.1.3 第四系

在區域上大面積出露，巖性為黃色—褐色黃土狀粉土、粘土，含鈣質結核，地表山梁上多有第四系坡積物及腐殖土堆積。

3.2 地質構造及區域地殼穩定性

區域上位于秦嶺緯向構造帶與祁呂賀山字型構造前弧東翼及新華夏系太行隆起交匯部位，地質構造較復雜。

評估區位于靈寶斷陷盆地內，南部為秦嶺山區，南灘以西為東西向大斷裂，以東為靈寶—三門峽斷裂。

評估區位于華山北麓東西向地震帶內，在交匯區內新構造活動強烈，在地震區域中隸屬Ⅶ度地震區，據《中國地震參數區劃圖》(GB18306－2001)，評估區地震動峰值加速度值為0.15 g，對應地震基本烈度為Ⅶ度，屬較穩定地區。

表1 區域地殼穩定性評價表

3.3 工程地質條件

據工程地質鉆孔揭露初期壩壩肩地層主要為下更新統沖洪積成因的半膠結砂巖及礫巖;攔洪壩地層在勘探深度內為第四系沖洪積成因的卵石及下更新統沖洪積成因的礫巖。自上而下描述如下:

(1)坡積物(Q4d1):以黃土狀粉質粘土為主，局部含全風化砂巖及少量礫石，礫石直徑大小不一，含量約50% ～65%。表層植被稀少。層厚1.3～1.5 m。

(2)卵石(Q4a1+p1):灰黃色，中粗砂主要成分為石英、長石、云母等，含量25% ～40%;卵礫石巖性為石英巖、安山巖等，粒徑一般2～60 mm，揭露最大粒徑可達250 mm，含量約60% ～75%，分選性差，磨圓度較好，密實程度為稍密，層厚0.8～4.9 m。地基承載力特征值為 fak=300 kPa。

(3)礫巖與半膠結砂巖互層(Q1a1+p1):礫巖為灰色，礫石巖性以石英巖、石英砂巖為主。一般粒徑為2～50 mm，最大粒徑約300 mm，磨圓度較好，分選性差，礫石之間孔隙多為砂粒和泥質充填。陸源碎屑結構，層狀構造，風化程度為強風化，堅硬程度為較軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質量等級為Ⅳ級。半膠結砂巖為褐黃色－灰白色，成分為石英、長石、云母等，塊狀結構，層狀結構，風化程度為強風化，堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級，層厚18.1～19.2 m。地基承載力特征值為fak=450 kPa。

(4)半膠結砂巖(Q1a1+p1):褐黃色—灰白色，成分為石英、長石、云母等，塊狀結構，層狀結構，風化程度為強風化，堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。層厚8.50～10.00 mm。地基承載力特征值為 fak=500 kPa。

(5)砂巖(Q1a1+p1):紅褐色—褐黃色，成分為石英、長石、云母等，塊狀結構，層狀結構，風化程度為中等風化 －強風化，堅硬程度為軟巖，巖體完整程度較破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。最大揭露深度為4.6 m。地基承載力特征值為fak=800 kPa。

綜合上述，在評估區內的巖土體工程地質性質良好。

3.4 工程水文地質條件

評估區內溝谷發育，屬中低山區，切割較深。地下水類型主要為基巖裂隙水，基巖裂隙水又可分為變質巖類片麻巖裂隙水及花崗巖裂隙水。

3.4.1 變質巖類片麻巖裂隙水

由太華群混合片麻巖和白云質大理巖組成。巖石經多次構造運動影響和長期風化作用，節理、裂隙較發育。對雨水入滲十分有利。富水性極不均一，富水性較弱。在區內無統一的地下水位。

3.4.2 花崗巖裂隙水

由燕山期花崗巖組成，巖石堅硬致密，裂隙不發育，因此成為當地建筑材料的豐富資源。富水性極弱。地下水位埋深大于100 m。

3.5 人類工程活動對地質環境的影響

評估區原來人類活動以種植業為主，由于尾礦庫的建設及尾礦排放，部分沖溝地形被填平，對原有地質環境改變較大，破壞地質環境的人類工程活動強烈。

小結:評估區區域地貌上屬中低山地貌，地形起伏較大。地貌類型主要為沖溝及陡坎。地質構造較復雜，巖土體工程地質性質良好，工程水文地質條件良好，破壞地質環境的人類工程活動強烈，評估區地質環境條件復雜程度為復雜。

4 地質災害危險性現狀評估

4.1 地質災害類型及特征

評估區位于崩塌、滑坡災害高易發區，崩塌地質災害發育強烈。本工程涉及到的主要為黃土邊坡崩塌、泥石流兩個災種。

4.1.1 黃土崩塌現場調查與評價

現狀條件下，經實地調查，評估區發現有4處小型崩塌，崩塌體體積約2～4 m3，各崩塌點的主要特征見表2。

表2 杏洼硫石膏堆放場現狀地質災害一覽表

4.1.2 泥石流災害現狀調查與評價

尾礦庫所在沖溝為黃土沖溝，現場調查黃土沖溝朔源侵蝕和水土流失現象發育，據鉆孔資料，溝內堆積物較少，表明本沖溝處于上游物源區，以侵蝕剝蝕作用和水土流失為主要形式，因此自然條件下，暴雨洪水形成的泥流向下游堆積，下游及溝口無村莊，現場調查沒有發現有泥石流危害。

4.2 地質災害危險性現狀評估

評估區內在陡坎部位發現有4處小型崩塌，現狀未造成危害;經量化分析，所處沖溝屬低易發泥石流溝，沒有造成危害。現狀條件下，地質災害危險性小。

5 地質災害危險性預測評估

5.1 尾礦泥排放引發地質災害危險性的預測

考慮尾礦庫工程的特點，尾礦沿沖溝排放必然會引起地質環境、自然環境的改變，引發的不良地質現象主要為崩塌、泥石流。

5.1.1 尾礦排放引發溝坡崩塌的可能性預測

尾礦渣排放中因修筑道路人工切坡、修排洪溝切坡，產生高度約十余米陡坎，長時間暴曬或遭受雨水侵蝕后，極有可能失穩，引發崩塌。故工程建設有引發崩塌地質災害的可能性。

5.1.2 尾礦排放加劇泥石流的可能性預測

根據本工程尾礦泥的排放方式和物理力學性質，采用干法堆存，分層碾壓，粘聚力較強，其抗流水侵蝕能力超過了黃土狀土;堆放場所在沖溝現狀評估屬低易發泥石流溝，由于尾礦排放堵塞溝道，因此尾礦泥的堆放有加劇泥石流可能性。

5.2 工程建設可能遭受地質災害危險性的預測

硫石膏堆放場工程主要有初期壩、排水涵洞、攔洪壩、排水明渠等，工程遭受的地質災害主要為崩塌、泥石流。

5.2.1 初期壩工程遭受地質災害危險性預測

初期壩在修建過程中，在壩肩處人工切坡產生高危陡坎，有可能失穩，產生崩塌，對壩肩及排水溝造成危害，預測其有遭受崩塌災害可能性，危險性中等。

5.2.2 排水明渠工程遭受地質災害危險性預測

庫區周邊修筑道路旁側產生的切坡，失穩后產生崩塌，對庫區周邊的排水明渠及庫區道路產生危害。預測排水明渠有遭受崩塌災害的可能性，危險性中等。

5.2.3 攔洪壩工程遭受地質災害危險性預測

庫區初期壩以上匯水面積0.68 km2，現狀評估屬低易發泥石流溝，預測尾礦排放有加劇泥石流的可能性，但由于其匯水面積較小，

泥石流的破壞能力有限，一般不會發生垮壩事件，因此預測攔洪壩遭受泥石流災害的危險性小。

5.3 堆放場下游工程設施遭受地質災害的危險性預測

堆放場下游沿后地溝經過渾水溝到溝口6 km，無居民居住，無公路、鐵路等重要設施，堆放場建成運行后對周圍其它設施不造成影響，其危險性小。

小結:地質災害危險性預測評估，尾礦排放過程中及閉庫后，初期壩、道路和排水明渠遭受崩塌災害的危險性中等;攔洪壩遭受泥石流災害的危險性中等;其它區段遭受地質災害的危險性小。

6 地質災害危險性綜合分區評估及防治措施

6.1 地質災害危險性綜合分區評估

現狀評估表明，杏洼硫石膏堆放場庫區發現有小型崩塌，崩塌體體積2～4 m3，未對建設工程及居民造成威脅;經量化分析，堆放場所處的沖溝屬低易發泥石流溝，沒有造成危害?，F狀評估地質災害的危險性小。

預測評估表明，尾礦排放過程中及閉庫后，初期壩、排水明渠遭受崩塌災害危險性中等;攔洪壩遭受泥石流災害的危險性中等;其它區段遭受地質災害的危險性小。

根據現狀評估、預測評估，綜合分析，將評估區排水明渠、初期壩、攔洪壩劃為地質災害危險性中等區。其它地段為地質災害危險性小區。

表3 地質災害危險性綜合分區評估一覽表

6.2 地質災害防治措施

地質災害的防治，應貫徹“以防為主，避讓與治理相結合”的方針，以達到保護環境、避免災害的發生和減少地質災害造成的損失。

(1)對庫區已建道路形成的高陡邊坡進行削坡處理，削至安全坡度。對坡高較大部位，應采取分級開挖防治措施，以保持庫區道路邊坡的穩定性。

(2)嚴禁在庫區及壩體實施挖、填方、選礦工程等破壞地質環境的工程活動。

(3)完善地表排水系統，增加對罕遇洪水的應對措施。

(4)規范庫壩管理，加強閉庫后的壩體加固和排水工程措施。

7 結論與建議

7.1 結論

1)本工程為一般建設項目;評估區地貌為中低山地貌，沖溝、陡坎發育，，地貌類型較復雜;地質構造較復雜;土體工程地質性質良好;工程水文地質條件良好;地質災害較發育;以尾礦排放為主的破壞地質環境的人類工程活動強烈。地質環境條件復雜程度為復雜。本次地質災害危險性評估級別為二級

2)現狀評估表明，評估區地質災害類型是黃土崩塌，泥石流隱患。泥石流現狀沒有造成危害，危險性小;崩塌系修建尾礦庫進出場道路削坡引發，均為小型，現狀沒有造成危害，危險性小?，F狀評估地質災害危險性小，危害性小。

3)預測評估表明，初期壩、攔洪壩、道路和排水明渠遭受崩塌災害的危險性中等;初期壩、攔洪壩、堆積壩遭受泥石流災害的危險性小，危險性小。

4)綜合分區評估結果:本工程初期壩、堆積壩、攔洪壩、排水明渠為地質災害危險性中等區，其它地段地質災害危險性小。

7.2 建議

1)嚴格按《尾礦庫安全生產管理規程》對堆放場進行管理，嚴防潰壩事故。

2)對堆放場工程及周邊安排專人進行看護，一旦發生地質災害，要及時采取應對處理措施。

3)評估區內及周邊嚴禁開采礦產資源，禁止在庫區實施工程建設活動和挖、填工程。

［1］地質災害防治條例(國務院第394號令).

［2］國土資源部關于加強地質災害危險性評估工作的通知(國土資發〔2004〕69號)及附件《地質災害危險性評估技術要求(試行).

［3］河南省國土資源廳關于進一步加強地質災害危險性評估工作的通知.河南省國土資源廳豫國土資發〔2004〕123號文件.