張國艷 劉棟梁 曹 紅

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司礦冶分公司)

金堆城采場(chǎng)東南幫邊坡涌水分析及治理

張國艷 劉棟梁 曹 紅

(金堆城鉬業(yè)股份有限公司礦冶分公司)

通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查，采用流量監(jiān)測(cè)、水文鉆探及鉆孔注水等手段，收集相關(guān)資料進(jìn)行工程地質(zhì)與水文地質(zhì)分析，查明了金堆城采礦場(chǎng)東南幫邊坡處涌水主要來源于其上部原東川河道內(nèi)第四系松散堆積物的部分地下水，沿原河床第四系強(qiáng)透水層向下排泄所形成的地下滲水。為防止涌水對(duì)邊坡繼續(xù)沖刷、軟化、剝蝕等，采取修筑截水墻治理措施，阻止了東川河床地下水的不斷滲流。

邊坡涌水 滑塌危害 截水防滲

自2008年起，在金堆城采礦場(chǎng)東南幫邊坡處出現(xiàn)了常年向礦坑流入的兩股涌水，隨著采礦場(chǎng)東南幫向外擴(kuò)幫，涌水沿邊坡順流而下且流量日益加大，不斷沖刷、軟化、剝蝕該處邊坡，造成邊坡裂隙增多、變形破壞加重，大量巖石滑落、坍塌，影響礦坑安全生產(chǎn)。為此，需查明該邊坡處工程地質(zhì)特征、涌水來源及對(duì)邊坡穩(wěn)定性的影響程度，以采取相應(yīng)的治理措施，確保邊坡長久穩(wěn)定。

1 東南幫邊坡工程地質(zhì)特征

金堆城采礦場(chǎng)東南幫邊坡位于原東川河道北岸。其邊坡上部地形較平緩，地勢(shì)較低，邊坡最高1 166 m，最低996 m，整體邊坡角為40°。邊坡巖性下部主要為熊耳群安山玢巖，上部主要為第四系全新統(tǒng)沖洪積卵礫石層。其中，第四系沖洪積卵礫石層為東川河一級(jí)階地底部的卵礫石層，成分為安山玢巖、花崗巖等，分選較差，砂質(zhì)充填，結(jié)構(gòu)松散，處于中密狀態(tài)，厚度6～10 m。受構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的影響，巖體內(nèi)節(jié)理、裂隙發(fā)育，再加上后期人工開挖、爆破振動(dòng)等作用，邊坡巖體完整性較差，大小裂隙錯(cuò)綜發(fā)育，且長期受地下涌水影響，導(dǎo)致出水點(diǎn)處邊坡穩(wěn)定性極差，現(xiàn)已出現(xiàn)大量巖石滑落、坍塌等變形破壞現(xiàn)象[1]。

2 東南幫邊坡水文地質(zhì)條件

采礦場(chǎng)東南幫邊坡上部附近最大地表水系為東川河，全程9.5 km，從東向西穿過整個(gè)采礦場(chǎng)，河水流量0.3～0.5 m3/s,洪水時(shí)流量1.9～2.2 m3/s。在東川河兩岸出露有堆積階地，階地覆蓋層厚度隨地形起伏各不相同：其中一級(jí)階地厚度1～5 m，二級(jí)階地厚5～10 m，三級(jí)階地厚7～15 m[2]。2006年，因采礦生產(chǎn)需要，沿采礦場(chǎng)南部邊緣修建了東川河改道隧硐工程，將河水沿隧硐引出采礦場(chǎng)，但改道時(shí)在隧硐區(qū)域內(nèi)未進(jìn)行任何防滲措施。通過現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)勘查發(fā)現(xiàn)，該卵礫石層中的地下水沿原河床由東向西一部分排至下游的文峪河，一部分常年在采礦場(chǎng)東南幫邊坡的巖體裂隙處向礦坑內(nèi)排泄。

為查明東川河古河床的分布范圍，在礦調(diào)度室以東約10 m處橫跨東川河道布置了3個(gè)鉆孔，見圖1。

圖1 東川河水文地質(zhì)橫斷面

由圖1看出，東川河古河床地層分布，最上層為第四系全新統(tǒng)人工堆積層，中間層為第四系全新統(tǒng)沖洪積卵礫石層，最底層為強(qiáng)風(fēng)化、完整性差的安山玢巖。

為確定巖土體滲透性能，分別對(duì)6#、7#水文孔不同深度進(jìn)行了鉆孔注水試驗(yàn)，結(jié)果見表1。

由表1看出，東川河古河床地層中地下水為大氣降水和原東川河水下滲形成的潛水，主要在第四系全新統(tǒng)人工堆積層和沖洪積卵礫石層中，其巖石含水性較強(qiáng)，飽水帶厚度2.0～5.2 m，透水性也強(qiáng)，地下水在其巖石內(nèi)沿地形由高到低高速流動(dòng)且不斷交替。最底層的安山玢巖含水性和透水性均較弱，地下水為含量極少的基巖裂隙水。通過查閱東南幫邊坡處水文地質(zhì)資料，可知東南幫邊坡處原有的地下水按照其賦存條件可分為第四系孔隙水和基巖裂隙水。其中第四系孔隙水埋藏于粗砂卵礫石間，飽水帶厚度僅0.5～1.5 m，受大氣降水直接補(bǔ)給[3]。但該處邊坡巖石含水性和透水性均微弱，滲透系數(shù)k平均為0.000 004 35 cm/s，其地下水沿構(gòu)造裂隙或斷裂破碎帶以下降泉的形式滲流出地表。因其地下水動(dòng)態(tài)特征為雨水型，流量和水位變化隨季節(jié)改變而變化，一般在雨季時(shí)才有極少量水流滲出，在天氣連續(xù)干旱時(shí)流量迅速減少，直至斷流。由此可推知，東南幫邊坡處常年向礦坑流入的兩股涌水，應(yīng)為上部原東川河道內(nèi)第四系松散堆積物的部分地下水沿原河床第四系強(qiáng)透水層向下排泄所形成的。

表1 鉆孔注水試驗(yàn)成果

3 東南幫邊坡涌水量與采礦場(chǎng)礦坑排水量對(duì)比

目前，金堆城采礦場(chǎng)礦坑內(nèi)地表徑流水集中匯集到排水泵站水池內(nèi)，進(jìn)行二級(jí)抽排排出礦坑外的方法。對(duì)排出礦坑外的水量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，以2012年1月—12月統(tǒng)計(jì)結(jié)果(見表2)為例，礦坑日平均排水量為1 376～5 919 m3/d，而東南幫邊坡總涌水量為285～578 m3/d，兩者對(duì)比可知，東南幫邊坡日總涌水量約占礦坑日平均排水量的10%～21%。

4 東南幫邊坡涌水治理

東南幫涌水對(duì)邊坡變形破壞作用較大，且隨著南露天工程的進(jìn)一步開挖，整個(gè)東川河床將懸掛于采礦場(chǎng)之上，該處邊坡涌水量將大大增加，迫切需要對(duì)該處邊坡涌水進(jìn)行治理。依據(jù)該邊坡工程地質(zhì)特征及上部東川河床地層水文地質(zhì)條件的分析，在露天礦調(diào)度室以西約15 m處，修筑高6.5 m橫向梯形素混凝土截水墻，橫跨整個(gè)東川河床，以阻止東川河水的滲流，減少邊坡涌水量。具體位置見圖2所示。

表2 金堆城采礦場(chǎng)礦坑內(nèi)排水量統(tǒng)計(jì)

圖2 東南幫邊坡涌水治理截水墻平面布置

該墻體總長約100 m，頂部高程1 163.5 m，底部深入安山玢巖基巖內(nèi)1.5 m，頂部墻寬1 m，底部墻寬1.5 m，截水墻橫斷面見圖3所示。

圖3 東川河截水墻橫斷面示意

5 結(jié) 論

分析了金堆城采礦場(chǎng)東南幫邊坡穩(wěn)定性除與該邊坡的巖性結(jié)構(gòu)、地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)、邊坡形態(tài)等工程地質(zhì)特征有關(guān)外，邊坡內(nèi)地下水涌出對(duì)邊坡不斷沖刷、軟化、剝蝕等，也是影響該邊坡穩(wěn)定性的主要因素之一。因此，依據(jù)該邊坡工程地質(zhì)特征及上部東川河床地層水文地質(zhì)勘探和鉆孔注水試驗(yàn)結(jié)果，修筑截水墻，有效阻止了東川河床地下水繼續(xù)滲流，減少邊坡涌水量，既保證了邊坡的安全運(yùn)行，同時(shí)將攔截的水體集中排泄至露天礦養(yǎng)路隊(duì)的蓄水池內(nèi)，為蓄水池提供了水源保證。

[1] 閆 振.碎裂巖質(zhì)高邊坡現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)與穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[D].成都：西南交通大學(xué),2007.

[2] 西安有色地質(zhì)勘探公司.陜西省華縣金堆城鉬礦露天礦水文地質(zhì)及工程地質(zhì)勘察報(bào)告書[R].西安:西北有色地質(zhì)勘探公司,1986.

[3] 劉正峰.水文地質(zhì)手冊(cè)[M].長春：銀聲音像出版社,2005.

2014-11-17)

張國艷(1982—)，女，工程師，714102 陜西省渭南市華縣金堆城鎮(zhèn)。