湯家坪鉬礦尾礦庫水文地質環境調查與分析

朱森

【摘 要】我國鉬礦總儲量僅次于美國，是全世界鉬礦儲量基礎較大的國家之一，其中以河南省的鉬礦資源最為豐富。隨著鉬礦資源開發的深入，尾礦庫建設的環境地質問題日顯突出。本文以擬建的河南商城湯家坪鉬礦區尾礦庫為例，探討其水文地質勘察中應注重的關鍵問題，從而為識別類似鉬礦山尾礦庫水文地質環境問題積累經驗，也為制定應對環境地質問題的措施進言獻策。

【關鍵詞】湯家坪鉬礦；尾礦庫；水文地質；工程地質環境；調查；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

湯家坪鉬礦位于河南省商城縣達權店鄉，根據尾礦壩的高度、尾礦庫庫容和安全等級，尾礦庫等級指標為Ⅱ級。擬建尾礦庫初期壩高44.0m，調節庫擋水壩壩高33.0m，上游擋水壩壩高34.0m，尾礦庫副壩壩高11.0m，工程安全等級為一級，場地位于抗震不利地段，地形地貌較復雜，場地等級為二級，巖土種類較單一、均勻，地基等級為三級。勘察等級為甲級。

1 水文地質勘察方法

該鉬礦尾礦庫水文地質勘察手段以鉆探為主，同時輔以工程地質測繪、地球物理勘探、槽探、探井、原位測試、室內試驗等技術手段（具體工程布置見圖1）。

1.1 測量放線

根據現場甲方提供的控制點及設計提供的鉆孔坐標進行鉆孔放線，并根據控制點進行了槽探、探勘線、物探剖面的定位。

1.2 工程地質（地質）測繪

調查庫區地形地貌、地層巖性、水文地質條件，調查崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現象，并查明不良地質現象的分布范圍、發展趨勢和危害程度。查明河谷成因類型、庫區地貌特征及有無永久性滲漏。

1.3 鉆探工程

詳細查明庫區巖土構成情況，為擬建物基礎設計和地基穩定性分析提供依據。各構筑物工程量布置如下：

1.3.1 尾礦壩、調節庫擋水壩及上游擋水壩：

共布置15個鉆孔，鉆孔間距50-260m，其中控制性勘探孔5個，其余鉆孔為一般性勘探孔，控制性鉆孔深度30-45m，一般性鉆孔深度20-30m。

1.3.2 排洪系統

隧洞進口與出口處各布置鉆孔3孔，5個排水井各布置鉆孔1個，共16個鉆孔。其中控制性勘探孔4個，其余一般性勘探孔按沿洞線兩側分布。控制性勘探孔鉆孔深度25-30m，一般性鉆孔深度18-20m。

1.4 槽探工程

為揭露擬建場地內的覆蓋層厚度，查明地質構造分布、延伸，查明場地內地層巖性、巖石風化特征、地基土強度等，于擬建場區布置探槽1個。

1.5 地球物理勘探

本次勘探布置物探剖面5條，其中在尾礦壩、調節庫擋水壩及上游擋水壩各1條，進一步查明擬建場地地質構造位置、分布及活動性，進一步查明擬建場地地層巖性、裂隙節理發育程度及地下水貯存、補給、逕流、排泄等特征。

1.6 原位測試

1.6.1 巖體波速測試

為準確判定場地下伏巖體的完整性，本工程布置11個鉆孔進行原位超聲波測試。

1.6.2 壓水試驗

壓水試驗在調節庫擋水壩附近鉆孔中進行，每5米一個試驗段，為設計提供調節庫擋水壩壩基各巖土層滲透性等水文地質參數。

1.7 巖、水樣室內測試

在場區范圍內取塊石巖樣5件，主要進行室內試驗的項目有：容重、吸水率、飽和單軸抗壓（干、飽和）、比重、軟化系數等；在鉆孔巖芯中取巖樣26件，其中20件進行室內容重、飽和單軸抗壓（干、飽和）、吸水率測試，6件進行聲波測試，取得各巖體單元巖石物理力學指標，在場區內取水樣6件做水質分析。

2 工程地質環境

2.1 區域地質背景

尾礦庫區位于大別山北麓，屬秦嶺造山帶東延部分，由多個形成于不同構造環境，有著各自獨立的建造特征、變形變質和構造演化序列的構造地層地體組成，經歷了多階段、多期次構造運動，經過多次聚合后拼帖并焊結為一體的復雜構造帶。

根據對本次勘察資料和區域地質構造資料的分析表明，尾礦庫場地內地質構造較簡單。

2.2 地層

區內出露地層簡單，主要為元古界大別片麻雜巖和第四系土層。

①元古界大別片麻雜巖（PtDog） 由于遭受到強烈的變質變形作用改造，構造形跡極為復雜，原始的地層層序大部分遭受破壞，片麻理產狀零亂。組成巖性較簡單，主要為黑云斜長片麻巖（gnbp）、其次為斜長角閃片麻巖（gnph）。

②第四系（Q） 區內第四系主要分布在溝谷中，厚度較小，一般2-5m，巖性為坡積土、卵礫石及少量耕植土等，清水河河床分布1-2m卵石。

2.3 構造

本區為桐柏-大別線性強應變帶，經歷了長期的地質演變，地質構造錯綜復雜。根據區域地層及沉積建造組合、巖漿活動、變質變形及地球物理特征，區內主要發育多期次的韌性變形以及以脆性變形為主的推覆構造和斷裂構造。

推覆構造位于新店以西，推覆體呈一短軸狀，長約10km，寬約4km，推覆界面產狀較陡，早期表現韌性變形，發育拉伸線理、拖拽褶皺等，后期疊加脆性構造。

2.4 新構造運動及地震

尾礦庫區屬低山丘陵地貌，山谷狹窄，山脊尖峭，多呈“V”字溝谷，地形相對高差大，表明新構造運動主要為垂直方向上的上升運動，大別山區古陸持續隆起，溝谷下切，在沖溝兩側發育不對稱階地；山前傾斜平原發生廣泛沉降，其早期具明顯繼承性，晚期則表現為振蕩性沉降。

場區西側約2km的長竹園斷裂是區域性商（城）—麻（城）斷裂的一部分，屬深大斷裂，呈北北東向展布。自1925年以來，該斷裂在本區及附近地區發生三級以上地震有六次之多；1932年在鄰區湖北省麻城縣黃土崗一帶發生6級地震；2000年3月，在距商城縣約250km以外的湖北省發生一次5級左右的地震，商城縣境內有震感，有少數陳舊房屋墻壁開裂，無人員傷亡。

歷史地震記錄和商城縣湯泉池溫泉出露表明，長竹園斷裂是一條活斷層，在近期還有活動的可能。

3 尾礦庫區范圍地形地貌及地質構造

擬建場區地貌屬構造剝蝕低山地貌單元，地面標高在190-600m之間，周邊地勢陡峻，地形起伏較大，山上植被發育，河溝呈“V”字型，溝底兩側多為民宅、農田。表部地層為第四系耕植土及卵、漂石。地表水為河谷中的溪流。

場區斷裂構造簡單，稀疏分布于尾礦庫四周及庫區內，規模均較小，走向延伸一般40-150m，傾角較陡，傾角在69-85°之間。

受斷層及褶皺影響，區內下伏基巖巖體局部破碎，節理裂隙較發育。

擬建場區節理裂隙發育，根據現場實測裂隙按走向節理玫瑰花圖統計，場區巖體中主要發育有兩組節理裂隙，其中一組走向55°，另一組走向約326°，（具體見圖2）。

除了上述斷層及巖體中的節理裂隙外，在地質構造上無其它可危害場地穩定性的不良地質現象。

4 巖土物理力學性質

場地巖土層為卵石、坡積土、黑云斜長片麻巖、斜長角閃片麻巖，因上部松散土層厚度較小，且分布不均勻，強風化巖層巖芯較破碎，未取樣進行試驗。根據26件巖樣室內飽和單軸抗壓試驗資料，場地內巖土層的工程性能指標（見表1）。

5 水文地質環境

5.1 水文地質條件

擬建場區位于清水河沖溝地段，清水河為淮河的二級支流，清水河發源于香子崗村東南側，向西偏北方向流動，流量0.1-85m3/s。場區內大小沖溝共14條，6條沖溝見常年水流，其余8條為季節性溪流。場區相對地勢較高，地表水易以地表徑流排泄，地下水主要為基巖裂隙水，其次為少量土層中的上層滯水，基巖裂隙水不具統一地下水面，地下水分布受裂隙通道、補給源和水文季節的控制。

5.2 水文參數

湯家坪鉬礦尾礦庫水文參數（見表2）

5.3 地下水埋藏特征及水位

場地位于河流溝谷地段，地形落差較大，地表水以地表徑流排泄為主，場區地下水主要為上部卵礫石層中的孔隙潛水及基巖裂隙水，主要受地表降水補給，地下水分布受裂隙通道、補給源和水文季節的控制。

5.4 水量、水質及侵蝕性

5.4.1 壓水試驗

本次勘察在調節庫擋水壩采用壓水試驗測定中風化巖石及微風化巖石的滲透率，壓水試驗按三級壓力、五個階段進行，壓力分別取0.3MPa、0.5MPa、0.7MPa。壓水試驗成果（見表3）。

5.4.2 水質分析成果及腐蝕性評價

在ZK5、ZK7、ZK14、ZK24各取孔內水樣1件進行試驗分析，同時在清水河張灣組段及邵灣組段各取地表水樣1件進行試驗分析（分析結果見表4）。

6 結論

6.1 根據水質分析結果，場地地下水對砼無腐蝕、對鋼結構具弱腐蝕；場地土對砼無腐蝕。

6.2 擬建場區根據《建筑抗震設計規范》（GB50011-2001），本區屬基本烈度6度地區，第一組，設計基本地震加速度值為0.05g，由于場地處于河岸和斜坡邊緣，屬抗震不利地段。根據鉆探揭露，場地土層厚度0～2.8m，為中硬土，建筑場地類別為Ⅰ類。

6.3 壩址區域，除強風化巖體破碎、完整性差外，中～微風化巖體完整性均較好，強度較高，穩定性較好。

6.4 庫坡范圍無滑坡、泥石流、崩塌等不良工程地質現象，上覆土層厚度小，壩坡穩定性良好。

6.5 根據注水試驗結果，強-中風化巖石，滲透性較強，建議對上游擋水壩、初期壩和調節庫擋水壩進行防滲處理。

表4 地下水化學性質指標表

【參考文獻】

[1]河南省商城縣湯家坪礦區鉬礦勘探報告[R].河南省地質礦產勘查開發局第三地質調查隊，2006，12.

[2]GB50287-99水利水電工程地質勘察規范[S].

[3]水文地質手冊[S].

[責任編輯：王偉平]