淺談尾礦庫加高擴容工程地質勘查分析與評價

溫明星，余欣鑫

（江西省勘察設計研究院，江西 南昌 330095）

1 項目概況

某尾礦庫采用初期壩+土石料子壩堆積壩方案，初期壩采用風化料不透水壩型式，壩頂高程163.0m，壩高33.0m。后期采用土石料在尾砂灘面筑壩型式，加高2次，最終堆積高程170.0m，總壩高40.0m，尾礦庫等別為四等。此次加高庫容工程擬加高25m至195m高程，尾礦庫升等為三等庫。尾礦堆積壩采用上游式尾砂沖積筑壩。新增一座副壩，庫尾新增一套井-隧洞排洪系統[1]。

2 勘查工作布置與方法

（1）勘查工作布置。對尾礦庫區及周邊進行地質調查、測繪，現灘面區域布置3條勘探線，每條于灘頂、灘頂至庫內25m、50m設置3個鉆孔，共布置9個鉆孔，控制性鉆孔深度以滿足查明庫內尾砂及庫底地層為主，孔深要求進入微風化層1.0m，一般性鉆孔孔深要求進入中風化巖層2.0m；新增副壩區、井-隧洞排洪系統布置適量勘探點及探槽。

（2）勘查主要工作方法。地質調查工作以控制地質體界線為原則，路線采用垂直地質體或構造線為主，浸潤面以上采用跟管沖擊鉆進法施工，浸潤面以下采用泥漿護壁雙管單動回旋鉆進法施工，對巖芯管中的巖芯進行認真編錄，同時還應借助手感和返水情況等注意變層界線。

3 庫區工程地質條件

庫區屬構造侵蝕型低丘陵地形，溝谷發育，上游山坡坡頂海拔高程244.70m，全區最低侵蝕基準面為庫區下游，高程約120m，相對高差100m～120m。區地勢南西高，北東低，山體坡度20°～60°；庫區匯水面積小，約0.1km2，地形切割較強，庫內水體接受大氣降水的補給。

根據本次勘查及區域地質資料，擬建場地內及附近一定范圍內無活動性斷裂帶通過，勘查結果也未發現新構造運動的跡象，區域地質構造穩定。

礦區內分布地層有第四系人工填土（Qml）、尾礦（Qml）、第四系上更新統殘坡積層（Q3el+dl）及震旦系上統老虎塘組（Z2l）。第四系人工填土主要為分布在現庫內灘面區的尾礦(根據顆粒大小從上至下分別為尾粉砂、尾粉土及尾粉質黏土)；第四系上更新統殘坡積層主要為分布在庫岸坡體表層的粉質黏土層，厚一般1m～2m。

庫區內地下水主要為基巖風化裂隙水。基巖風化裂隙水主要賦存于強風化、中風化千枚巖及微風化基巖風化裂隙、構造裂隙中，主要受風化裂隙和構造裂隙（節理）控制，場地內巖石裂隙（節理）多呈閉合狀，一般富水性較差，且連通性較差，水力性質一般為承壓水，滲透系數一般為1.0×10-6～1.0×10-5cm/s。水位埋深較大。

根據地表地質調查，庫區及擬建壩址區內，自然邊坡未見滑坡、崩塌、不良地質現象，自然邊坡相對較穩定，未發現地下采空區及塌陷等不良地質；壩體左岸由于壩基開挖形成的人工邊坡為巖質邊坡，該邊坡現狀未發生崩塌、滑坡現象，穩定性較好；壩體右岸由于壩基開挖形成的人工邊坡為巖土混合邊坡，邊坡上部殘坡積粉質黏土及全風化層發生小規模滑坡，滑坡規模較小，現已穩定，對擬建工程影響小；壩基及周邊未見明顯滲漏及繞壩滲漏。

尾礦經放礦水渠排出，不同粒徑的尾礦逐漸分離，粗顆粒首先沉積在排放管附近，遠離排放口，沉積顆粒漸細，粘粒大部分沉積在靜水環境中。由于排放尾礦的間歇性、放礦形式、排礦流量以及尾礦池內水邊線的變化、原礦漿的尾礦粒度、化學成份及尾礦濃度等影響，使得尾礦的沉積層次復雜多變，在微觀上常見局部夾薄層透鏡體，層次交替。

4 工程地質分析評價

（1）壩體(主壩)工程地質分析評價。據本次勘查分析，壩體均采用粉質黏土、風化料及碎石填筑，碎石灰色、深灰色，直徑一般5cm～10cm，呈次棱角狀，壩體填土壓實度92%，最優含水量21.0%，最大干密度1.82 g/cm3，成份多以強風化千枚巖為主，填筑黏土呈可-硬塑狀，碎石較為密實，試驗滲透系數為3.76×10-4，未發現塊石架空現象，外壩坡面較為平整，壩體表面未見濕陷及涌砂等現象，現狀穩定性較好；目前運行情況正常；壩基主要座落在全風化巖，由于風化裂隙較發育，巖石風化多呈碎塊狀，少量為粘土及短柱，風化厚度大于5m下伏為強～中風化千枚巖，厚度較大，建壩至今已10余年，由填筑荷載而引起的沉陷變形已穩定，壩體目前未發現有裂縫及沉陷等不良地質現象，現狀壩基穩定性總體較好。

（2）副壩、排水隧洞及排水井工程地質分析評價。擬建副可采用天然淺基礎方案，選用強風化巖作為壩基持力層。強風化巖分布穩定，壩址下部未發現斷裂破碎帶，向外滲透的可能性較小。隧洞圍巖地下水為基巖裂隙水基巖風化裂隙及構造裂隙呈閉合狀或被方解石脈充填，地下水貧乏。進出口洞臉邊坡開挖值可采用1∶1。排洪隧洞主要從中-微風化巖穿過，其厚度大，承載力高，較穩定，可作排洪隧洞穿過層。

5 加高擴容工程對庫區內地質環境影響評價

（1）加高后庫區不良地質現象分析。根據地表調查情況，庫區、壩址區內，自然邊坡穩定，自然邊坡未見滑坡、崩塌、 地陷現象，巖層中未見軟弱層、斷層、破碎帶等不良地質現象發生。壩體右岸由于壩基開挖形成的人工邊坡為巖土混合邊坡，邊坡上部殘坡積粉質黏土及全風化層發生小規模滑坡，滑坡規模較小，現已穩定，加高工程施工前應對滑坡體進行清除，同時控制邊坡開挖坡或對該邊坡采取工程支護措施。

（2）加高后尾礦庫庫區滲漏性情況。通過庫區水文地質條件分析，為一獨立的水文地質單元，地下水分水嶺與地表分水嶺一致，地下水徑流方向由兩側山脊向溝谷匯集，再由西向東徑流排泄出場區外。溝谷和坡麓地帶被第四系殘坡積層覆蓋，厚度1.0m～3.0m。坡麓至溝谷局部基巖裸露，裸露區以千枚巖為主，巖層上部風化強烈，風化厚度2m～5m，下部為中-微風化完整基巖。尾礦庫不具備庫區水向庫外產生滲漏的條件，尾礦堆積高程低于埡口高程，庫區向外滲漏可能性小。

6 加高擴容工程設計及施工應注意的事項

庫內的自然斜坡較穩定，但還需采取必要的防護措施，尤其植被需保護好，以防發生滑坡等地質災害對尾礦庫穩定性產生影響；尾礦庫尾礦壩現狀壩體穩定性，需設計部門作進一步分析驗算。擬建副壩位于山坡坡頂，擬建區北側現狀為陡坡，外坡坡度較陡，建議適當延長外坡，以降低外坡比至設計要求，壩體位于坡頂，若自然條件下難以外延，建議對該區邊坡采用擋土墻襯砌支護措施；壩體填筑土必須經過碾壓、夯實后，經檢測其壓實性指標應達到設計要求。