王亞明

(華北有色工程勘察院有限公司)

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西藏玉龍銅礦尾礦庫(kù)工程地質(zhì)特征及評(píng)價(jià)

王亞明

(華北有色工程勘察院有限公司)

對(duì)西藏玉龍銅礦尾礦庫(kù)進(jìn)行了地質(zhì)調(diào)查與鉆探勘察，查明尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)與壩址區(qū)的地形地貌、地層巖性、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)條件，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到各巖土體物理力學(xué)參數(shù)，并進(jìn)行了工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。結(jié)果表明：該尾礦庫(kù)區(qū)域適宜進(jìn)行工程建設(shè)，庫(kù)區(qū)內(nèi)地下水對(duì)混凝土及鋼筋具有微腐蝕性，壩肩巖體受節(jié)理裂隙、巖層產(chǎn)狀及其與坡向組合關(guān)系的控制，處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定性狀態(tài)，但該尾礦庫(kù)的建設(shè)受到巖溶、泥石流及崩塌等地質(zhì)災(zāi)害的影響。

玉龍銅礦 尾礦庫(kù) 工程地質(zhì)特征 工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

目前，我國(guó)擁有世界上數(shù)量最多的尾礦庫(kù)，對(duì)尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)及壩址區(qū)進(jìn)行工程地質(zhì)評(píng)價(jià)是建設(shè)尾礦庫(kù)必不可少的過(guò)程。譚業(yè)壯[1]對(duì)在巖溶地區(qū)建設(shè)尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)勘察方法進(jìn)行了探討；黃順濤等[2]對(duì)北盤(pán)江流域的水銀洞金礦尾礦庫(kù)進(jìn)行了勘察分析與評(píng)價(jià)；張新江等[3]對(duì)靈寶金礦杏洼尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了分析和危險(xiǎn)性評(píng)估。玉龍銅礦位于西藏昌都地區(qū)江達(dá)縣青泥洞鄉(xiāng)，是我國(guó)特大型銅礦，探明銅金屬儲(chǔ)量650萬(wàn)t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量達(dá)1 000萬(wàn)t[4]。為確保該礦尾礦庫(kù)的順利建設(shè)，本研究對(duì)該礦尾礦庫(kù)的庫(kù)區(qū)及壩址區(qū)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查及鉆探勘察，對(duì)該尾礦庫(kù)的工程地質(zhì)特性進(jìn)行分析，并對(duì)其工程地質(zhì)條件進(jìn)行評(píng)價(jià)。

1 尾礦庫(kù)工程地質(zhì)條件

1.1 地形地貌

玉龍銅礦西距昌都市140 km，東至江達(dá)縣80 km，礦區(qū)公路在玉龍溝溝口與國(guó)道317線相連，交通較方便(圖1)。該礦位于青藏高原東南角的金沙江與瀾滄江之間的寧?kù)o山脈北段，山脈、山系多呈NNW—SSE向排列，區(qū)內(nèi)溝谷縱橫，地形切割程度中等—強(qiáng)烈，屬于“青南—藏東—川西高原”高山峽谷區(qū)[5-6]。區(qū)內(nèi)以高山構(gòu)造剝蝕地貌為主，構(gòu)造侵蝕-溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌次之[7]。擬建的尾礦庫(kù)位于玉龍溝下游，玉龍溝為高山峽谷地形。溝床地形總體平緩，海拔4 221～4 410 m，兩側(cè)山坡微型次級(jí)溝谷發(fā)育，多呈羽狀，溝谷侵蝕下切較大，谷地狹窄，早期溶蝕作用強(qiáng)烈，巖溶較發(fā)育，溶溝、溶槽、溶蝕裂隙主要分布于山頂及海拔較高地段(圖2)。擬建的尾礦庫(kù)壩址區(qū)內(nèi)的微地貌主要為溝谷、斜坡、陡坡地貌。

圖1 西藏玉龍銅礦區(qū)域位置

圖2 擬建尾礦庫(kù)地貌

1.2 地層巖性

1.3 水文地質(zhì)條件

(1)地表水。尾礦庫(kù)區(qū)域內(nèi)地表水主要來(lái)源于降雨、冰雪融水。各溝谷地表水均匯流至谷底經(jīng)玉龍溝排出，在尾礦庫(kù)上游區(qū)域地表水流量達(dá)5～38 L/s，在尾礦庫(kù)壩基中軸線的地表水平均流量為76 L/s，除地表徑流外，通過(guò)滲漏補(bǔ)給地下水。

(2)地下水。根據(jù)地層巖性、地下水賦存狀態(tài)，該尾礦庫(kù)的地下水類(lèi)型主要為松散堆積層孔隙水、碎屑巖風(fēng)化裂隙水及灰?guī)r巖溶裂隙水。松散堆積層孔隙水主要分布于尾礦庫(kù)內(nèi)的溝谷第四系沖洪積層中的坡麓地帶、山麓坡腳地帶和溝谷地帶；碎屑巖風(fēng)化裂隙水主要分布于砂頁(yè)巖中，滲透系數(shù)(0.000 98～0.34)m/d；灰?guī)r巖溶裂隙水主要為潛水類(lèi)型，透水性中等。

1.4 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造

玉龍銅礦尾礦庫(kù)場(chǎng)地位于特提斯—喜馬拉雅構(gòu)造域中的羌塘—昌都中間地塊東部隆起區(qū)邊緣地帶的深大斷裂帶間，尾礦庫(kù)區(qū)域內(nèi)主要有3條大斷裂：①溫泉斷裂(F1)，位于該尾礦庫(kù)工程場(chǎng)區(qū)東側(cè)，為區(qū)域內(nèi)的主要控制斷裂，走向NW—SE，裂面呈“麻花”狀，傾角大于55°，經(jīng)芒康縣海通溝向南延伸至云南省，全長(zhǎng)200 km，寬50～200 m，其派生的斷裂與主斷裂呈“入”字型；②F2斷裂，位于該尾礦庫(kù)工程場(chǎng)區(qū)西南部，走向NW—SE，區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)9 200 m，為逆斷層；③F3斷裂，位于該尾礦庫(kù)工程場(chǎng)區(qū)西南部，走向NW—SE，區(qū)域內(nèi)長(zhǎng)7 200 m，斷層性質(zhì)不明，次一級(jí)斷裂規(guī)模較小，一般延伸50～2 000 m，主要為張性斷裂，壓性、壓扭性斷層及平移斷層次之。F1、F2、F3斷裂距尾礦庫(kù)工程場(chǎng)區(qū)較遠(yuǎn)，距場(chǎng)區(qū)最近的次級(jí)斷裂為F4，約8 km。場(chǎng)區(qū)內(nèi)無(wú)較大的斷裂通過(guò)，故受區(qū)域斷裂影響不大。

2 巖土物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)庫(kù)區(qū)地層巖性、物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)原位測(cè)試及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果，得出區(qū)內(nèi)各巖土層的物理力學(xué)參數(shù)(表1)。根據(jù)《工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50218-94)[8]，對(duì)尾礦庫(kù)場(chǎng)地內(nèi)的巖體進(jìn)行了分級(jí)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 玉龍銅礦尾礦庫(kù)各巖土層物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

表2 玉龍銅礦尾礦庫(kù)工程巖體分級(jí)結(jié)果

3 庫(kù)區(qū)及壩基工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

3.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

尾礦庫(kù)場(chǎng)地為溝谷地形，溝谷縱向平均坡度8°～15°，溝谷主要分布有第四系沖洪積作用形成的粉質(zhì)黏土及碎石土，下伏為灰?guī)r，地層中無(wú)淤泥等軟弱土層，總體土質(zhì)較好，地層相對(duì)穩(wěn)定；溝谷兩側(cè)山坡及各支溝兩側(cè)山坡坡度一般為5°～30°，兩側(cè)自然邊坡穩(wěn)定。該尾礦庫(kù)無(wú)飽和砂土和粉土，不存在液化，尾礦庫(kù)場(chǎng)地為非液化場(chǎng)地，在場(chǎng)地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造、滑坡、塌陷，因此該場(chǎng)地適宜建設(shè)尾礦庫(kù)。壩址區(qū)左壩肩的自然坡度為30°～40°，主要基巖為灰?guī)r，傾角15°～32°，巖層產(chǎn)狀209°∠27°。巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育2組裂隙，產(chǎn)狀分別為144°∠49°(L1)、209°∠81°(L2)(圖3(a))，邊坡穩(wěn)定性受節(jié)理裂隙、巖層產(chǎn)狀及其與坡向組合關(guān)系的控制。對(duì)左壩肩巖體進(jìn)行赤平投影分析(圖3(b))可知，L1與邊坡大角度相交，L2與邊坡同向，其傾角大于坡角，判定灰?guī)r區(qū)巖體處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)。

圖3 壩址區(qū)左壩肩巖體產(chǎn)狀特征

壩址區(qū)右壩肩自然坡度為40°～50°，主要基巖為灰?guī)r和砂頁(yè)巖，灰?guī)r巖體坡面(P)傾向NNW，傾角12°～22°，巖層產(chǎn)狀326°∠12°。巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育3組裂隙，產(chǎn)狀分別為109°∠60°(L1)、118°∠84°(L2)、209°∠83°(L3)(圖4(a))，邊坡穩(wěn)定性受節(jié)理裂隙、巖層產(chǎn)狀及其與坡向組合關(guān)系的控制。對(duì)灰?guī)r區(qū)經(jīng)赤平投影分析(圖4(b))可知，L1反傾，L2、L3與邊坡相交，但傾角均大于坡角，判定灰?guī)r區(qū)巖體處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)。

圖4 壩址區(qū)右壩肩灰?guī)r巖體產(chǎn)狀特征

砂頁(yè)巖巖體坡面(P)傾向NNW，傾角14°～55°，巖層產(chǎn)狀319°∠22°。巖體內(nèi)節(jié)理裂隙發(fā)育，主要發(fā)育2組裂隙，產(chǎn)狀分別為38°∠48°(L1)、198°∠10°(L2)(圖5(a))。對(duì)砂頁(yè)巖區(qū)進(jìn)行赤平投影分析(圖5(b))可知，L1與邊坡相交，但傾角大于坡角，L2與邊坡相交，判定砂頁(yè)巖區(qū)巖體處于穩(wěn)定狀態(tài)。

圖5 壩址區(qū)右壩肩砂頁(yè)巖區(qū)巖體產(chǎn)狀特征

綜上所述，尾礦庫(kù)壩址區(qū)的壩肩邊坡處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，但若進(jìn)行尾礦壩建設(shè)，必將對(duì)壩肩進(jìn)行大規(guī)模開(kāi)挖改變坡形，從而引起邊坡高度、坡角變化及應(yīng)力重新調(diào)整，則有可能破壞坡體的自然穩(wěn)定，引起失穩(wěn)，需及時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)與治理。

3.2 地下水腐蝕性評(píng)價(jià)

在尾礦庫(kù)區(qū)域內(nèi)取3組地下水體樣本測(cè)定不同離子或礦化度，評(píng)價(jià)其對(duì)建筑構(gòu)件的腐蝕性，水質(zhì)分析主要參數(shù)及評(píng)價(jià)結(jié)果見(jiàn)表3。根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB 50021—2001)[9]，庫(kù)區(qū)場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土和鋼筋具微腐蝕性。

表3 水質(zhì)分析主要參數(shù)

3.3 庫(kù)區(qū)不良質(zhì)災(zāi)害評(píng)價(jià)

(1)巖溶作用。在尾礦庫(kù)下游初期壩附近灰?guī)r區(qū)內(nèi)，裸露基巖表面可見(jiàn)溶孔、溶蝕裂隙、溶槽等溶蝕現(xiàn)象，溶蝕裂隙張開(kāi)，局部充填角礫、黏性土等，因此尾礦庫(kù)受到巖溶作用的影響，建議對(duì)表層溶孔、巖溶裂隙等灌注水泥漿、水泥砂漿、混凝土等進(jìn)行封閉，并對(duì)溶蝕破碎帶進(jìn)行帷幕注漿處理。

(2)泥石流。在強(qiáng)降水過(guò)程中可匯集成洪流夾帶砂礫、塊碎石和少量黏性土而形成水石流，最終堆積于溝口，形成泥石流堆積扇，對(duì)尾礦庫(kù)區(qū)建設(shè)及運(yùn)營(yíng)有較大影響，建議在溝床中分級(jí)修筑沙壩、谷坊之類(lèi)的構(gòu)筑物，以主動(dòng)攔截固體物質(zhì)。

(3)崩塌災(zāi)害。尾礦庫(kù)場(chǎng)區(qū)內(nèi)的下游初期壩兩側(cè)山坡分布有危巖體，體積300～500 m3，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體多被分割成大塊狀，易產(chǎn)生崩塌災(zāi)害，對(duì)尾礦庫(kù)施工及運(yùn)營(yíng)構(gòu)成了潛在威脅。危巖穩(wěn)定性差，現(xiàn)狀欠穩(wěn)定，在地震、暴雨及其他自然應(yīng)力作用下有發(fā)生崩塌、掉塊、滾石的可能，對(duì)尾礦壩施工及運(yùn)營(yíng)構(gòu)成了潛在威脅。

4 結(jié) 論

(1)玉龍銅礦尾礦庫(kù)所屬區(qū)域地貌屬于“青南—藏東—川西高原區(qū)” 高山峽谷區(qū)，地貌類(lèi)型為高山構(gòu)造剝蝕地貌、構(gòu)造侵蝕-溶蝕地貌、侵蝕堆積地貌及冰川地貌。

(2)尾礦庫(kù)場(chǎng)地地下水對(duì)混凝土和鋼筋具微腐蝕性，但未發(fā)現(xiàn)影響場(chǎng)地穩(wěn)定性的斷裂構(gòu)造、滑坡、塌陷、液化土層等不良地質(zhì)作用，適宜建設(shè)尾礦庫(kù)，但需注意庫(kù)區(qū)內(nèi)的巖溶、泥石流及崩塌地質(zhì)災(zāi)害的影響。

(3)尾礦庫(kù)壩址區(qū)的下伏基巖主要為灰?guī)r和砂頁(yè)巖，壩肩穩(wěn)定性主要受巖體節(jié)理裂隙、巖層產(chǎn)狀及其與坡向組合關(guān)系的控制，通過(guò)巖體節(jié)理分布及赤平投影分析認(rèn)為壩肩巖體自然狀態(tài)下處于基本穩(wěn)定—穩(wěn)定狀態(tài)，但在壩肩開(kāi)挖中需防范由邊坡坡角變化及應(yīng)力調(diào)整帶來(lái)的失穩(wěn)過(guò)程。

[1] 譚業(yè)壯.巖溶尾礦庫(kù)工程地質(zhì)勘察的探討[J].冶金礦山設(shè)計(jì)與建設(shè)，1997，29(3)：12-16.

[2] 黃順濤，楊 強(qiáng)，冉文波.水銀洞金礦小廠尾礦庫(kù)滲漏的勘察分析與評(píng)價(jià)[J].貴州水力發(fā)電，2011，25(5)：10-14.

[3] 張新江，王光輝.靈寶黃金股份有限公司杏洼尾礦庫(kù)工程地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估分析[J].地下水，2012，34(2)：171-173.

[4] 王建國(guó)，折書(shū)群，尚金淼.淺談西藏玉龍銅礦水源地的選擇[J].勘察科學(xué)技術(shù)，2009(2)：51-55.

[5] 折書(shū)群，劉小龍.青藏高原東部玉龍銅礦巖溶地下水系統(tǒng)特征及供水方向[J].工程勘察，2009(S)：34-37.

[6] 陳 躍.西藏玉龍銅礦崩塌落石運(yùn)動(dòng)特征及數(shù)值模擬研究[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2015，26(2)：105-112.

[7] 折書(shū)群.西藏玉龍銅礦開(kāi)發(fā)對(duì)區(qū)域水環(huán)境的影響分析[J].長(zhǎng)江流域資源與環(huán)境，2006，15(2)：259-263.

[8] 中華人民共和國(guó)水利部.GB 50218-94工程巖體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，1994.

[9] 中華人民共和國(guó)建設(shè)部.GB 50021—2001巖土工程勘察規(guī)范[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

2016-04-29)

王亞明(1979—)，男，高級(jí)工程師，050021 河北省石家莊市匯通路39號(hào)。