金礦堆浸場巖土工程勘察方法淺析

周茂林，周克林，趙生龍，陳 川，斯恩智

(貴州省地礦局117地質大隊，貴州 貴陽 550018)

0 引 言

貴州省金礦資源較為豐富，全省金礦數量眾多，金礦的選冶對周邊地下水環境造成污染和破壞，造成破壞的原因主要與堆浸場的建設不規范、不達標有直接關系。巖土工程勘察作為堆浸場建設的基礎環節，同時也是最重要的建設階段。工程勘察方法主要遵循編制勘察設計、野外勘察及施工、水文地質試驗等程序。

1 勘察設計的編制

1.1 資料收集及野外踏勘

野外踏勘前需進行資料收集工作，重點收集礦山的地質勘查資料，包括最新的儲量核實報告、動態監測報告、井上下對照圖及采掘工程平面圖等；水文地質調查及勘查資料，包括水文地質調查報告及專項水文地質勘查成果等；堆浸場區的地形測量資料，如無該資料，設計中應補充該項工作，地形圖比例尺一般根據堆浸場的大小具體確定，一般要求≥1：2 000比例尺，等高距1 m。

資料收集完成后，需對資料進行綜合分析，對礦方擬設的堆浸場區，進行初步的合理性評價和判斷，判斷的基本原則為場區出露地層不能為碳酸鹽巖區，只能為碎屑巖分布區，且碎屑巖厚度分布均勻和足夠厚，防治堆浸液的滲漏。如礦方指定的堆浸場區不適合建設，應另外選址建設堆浸場。

場區選址初步完成后，需現場進行踏勘和確定。事先選定野外踏勘范圍和路線，現場進行簡要的地質條件、地質構造、水文地質的核實和補充調查，重點對地層巖性、場區構造、地形地貌、水文、工程地質條件等的核查。分析堆浸場區建設的合理性和適宜性，確定場區的具體位置。

1.2 勘察設計編制

對收集的資料及野外踏勘成果進行綜合分析，按照《巖土工程勘察規范》(GB50021—2001)及礦方委托要求，編制勘察設計。巖土工程勘察為詳細勘察階段，采用勘探、原位測試和室內試驗等手段進行，地質條件復雜地段應進行工程地質測繪，獲取工程設計所需的參數，提出設計施工和監測工作的建議，并對不穩定地段和環境影響進行評價，提出治理建議。對場地的穩定性、對環境的影響等進行初步評價。

專門性水文地質勘察主要查明以下內容(《簡明巖土工程勘察設計手冊》)。

查明含水層和隔水層的埋藏條件，地下水類型、流向、水位及其變化幅度；查明場地地質條件對賦存和滲流狀態的影響；通過現場試驗，測定地層滲透系數等水文地質參數。

依據《巖土工程勘察規范》(GB50021—2001)4.1.11條～4.1.24條進行鉆孔布置與深度確定以及原位測試、土試樣采取等工作。以安龍縣某金礦1#堆浸場為例，依據4.1.15條，確定本次勘探線間距為75 m，勘探點間距30 m，據此設計鉆孔25個，依據4.1.18條，控制孔深度30 m，一般孔20 m。其中控制孔8個，一般孔17個，總進尺580 m，見圖1。

圖1 安龍縣某金礦1#堆浸場工程布置圖Fig.1 Layout of 1# leaching pad of a gold mine in Anlong county

2 野外勘察及施工

金礦堆浸場勘察一般采用物探、水文、工程地質調查、鉆探及水文地質試驗的工作方法。安龍縣某金礦1#堆浸場物探工作方法采用高密度電法，因原堆浸場區為防止滲漏，底部均鋪設了防滲膜，物探的測試有效深度僅能到達防滲膜之上的位置，對于防滲膜深度之下的巖層的斷裂構造及巖溶發育情況未能作出有效預測，因此，本次勘察未采用物探的成果資料。1：5萬水文、工程地質調查采用實地測繪與收集資料相結合的方法，鉆探根據甲方提供勘察點坐標及高程，由本單位測量放孔，將每個實測鉆孔布置到場地內。水文地質試驗根據場區鉆孔實際水文地質特點，采用注水及滲水試驗的方法，運用經驗公式計算場區各個層位的滲透系數。

該次勘察鉆探采用XY-150型及XY-180型鉆機各兩臺共4臺鉆機同時進行施工，共完成鉆孔定位測量25個，鉆孔施工25個，鉆探總進尺872.0 m，其中，素填土：418.8 m，土層：98.1 m，巖石：355.1 m。采取力學樣24件，水樣2件。鉆探總進尺與設計相差較大，主要原因為場地內實際素填土層厚度與設計值相差大。該堆浸場素填土鉆探施工為本次勘察的難點之一，素填土主要為人工堆填礦渣土石，具有結構松散、巖土體破碎及厚度大(平均16.75 m)的特點。施工中出現嚴重塌孔、漏水等現象，后來鉆探施工技術人員采用完全套管鉆進的方法得以解決，即每鉆井1～2 m就起鉆下套管，盡量保證鉆桿均在套管中鉆進，避免了鉆桿與孔壁的直接接觸，從而最大限度防止了塌孔、漏水等不良現象的發生。粘土層及基巖鉆探采用常規鉆進的方法，施工難度不大，鉆進過程亦較順利。

鉆探巖心從孔中取出后，及時對巖心進行編錄和采樣工作，土樣須用牛皮紙包裹，并用封口膠纏繞固定，盡量盛于密封的容器內，及時送實驗室進行測試。如因故不能及時送達實驗室，可將土樣埋于當地的天然泥土層中，因天然土層受到擾動，須在土層上澆一定量的水，防止土層干燥，進而損害樣品，條件允許，及時送往實驗室。巖樣必須取10 cm以上的完整巖心，用箭頭標注巖心的上下部位，并用封口膠纏繞，如為粘土巖等易碎樣品，還應采取封蠟等措施，最大限度防止巖心斷裂破碎，然后盡快送實驗室。安龍縣某金礦1#堆浸場共取樣42件，其中，土樣18件(硬塑粘土、可塑粘土及素填土樣各6件)，巖樣24件(龍潭組粉砂巖、炭質粘土巖及硅化灰巖各6件，茅口組灰巖6件)。

3 水文地質試驗

由于場地位于沖溝地帶地勢低洼處，地下水可能較為富集，為查明巖土層的滲透性，于ZK602鉆孔中分層對素填土及灰巖地層作注水試驗，于ZK302鉆孔中對紅粘土層作注水試驗，于勘察區南西側第四系紅粘土層作試坑滲水試驗。試驗過程及計算結果見表1、表2、表3及表4。

表1 ZK302鉆孔注水試驗成果表Tab.1 Results of ZK302 drillhole injection tests

表2 ZK602鉆孔注水試驗成果表(1)Tab.2 Results of ZK602 drillhole injection tests(1)

表3 ZK602鉆孔注水試驗成果表(2)Tab.3 Results of ZK602 drillhole injection tests(2)

通過計算結果可知，采取注水及試坑滲水試驗各層的滲透系數均較大，同一層位(紅粘土層)試驗結果相差不大，說明采取注水試驗和試坑滲水試驗是合理可行的。下伏灰巖地層滲透性強，不適合建設堆浸場，圖1中，北東側原有堆浸場(二疊系茅口組地層)的位置不適合建新的堆場，建議在南西側擬建堆浸場區(二疊系龍潭組地層)建設1#堆浸場。堆浸場底部必須采取嚴格的防滲措施，防止堆浸液對地下水的污染和破壞。

4 結 語

(1)金礦堆浸場的建設是礦山選冶的重要環節，適宜選擇在下伏基巖滲透性弱，地層相對均勻且足夠厚的地方建設。

(2)堆浸場巖土工程勘察一般采用收集資料、野外踏勘、編制勘察設計、巖土工程勘察及施工、水文地質試驗等流程，該文以安龍縣某金礦1#堆浸場為例詳細介紹了上述勘察步驟和方法。

表4 試坑滲水試驗成果表Tab.4 Results of penetration tests

(3)堆浸場建設的合理性和適宜性關系到礦山周邊的地下水環境的質量優劣，采取正確合理的巖土工程勘察方法是成功建設堆浸場的基本條件和保障。