覃龍華，于 浩

（中國(guó)電建集團(tuán)中南勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410014）

尾礦庫(kù)是用來(lái)儲(chǔ)存礦石采選后尾礦和澄清尾礦水的專用場(chǎng)所，是礦山建設(shè)的重要組成部分[1]。尾礦庫(kù)在運(yùn)行過(guò)程中，壩基、壩肩及庫(kù)區(qū)都會(huì)存在一定的滲漏風(fēng)險(xiǎn)，由于大部分尾礦水存在重金屬離子超標(biāo)等問(wèn)題，滲漏將對(duì)下游的水源、農(nóng)業(yè)和生態(tài)環(huán)境造成影響，且污染的范圍廣、影響大，因此對(duì)壩基、壩肩以及庫(kù)區(qū)在設(shè)計(jì)、施工過(guò)程中必須采取有效的永久防滲、堵漏措施確保環(huán)境安全。本文主要介紹了對(duì)某尾礦庫(kù)采用一系列勘察手段測(cè)試了各巖土層滲透系數(shù)等參數(shù)，對(duì)庫(kù)區(qū)可能的滲漏途徑進(jìn)行了分析，提出了防滲處理建議，為尾礦庫(kù)的防滲設(shè)計(jì)、施工提供了依據(jù)。

1 工程概況

某尾礦庫(kù)位于低山侵蝕溶蝕地貌地區(qū)，初期壩采用透水的碾壓堆石壩，初期壩高40m，尾礦堆高40.0m，堆積總庫(kù)容1050.9×104m3，有效庫(kù)容1019.4×104m3。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《尾礦堆積壩巖土工程技術(shù)規(guī)范》（GB50547-2010），本尾礦庫(kù)等級(jí)為Ⅲ等，勘察等級(jí)為甲級(jí)。

1.1 地形地貌

尾礦庫(kù)區(qū)域海拔標(biāo)高在388m～716m之間，切割深度為100m～300m，地形切割較深，沖溝發(fā)育，密度大，樹(shù)枝狀水系發(fā)育，具“U”或“V”字型溝谷，錐狀、脊?fàn)钌降氐孛?。尾礦庫(kù)區(qū)為“V”字型沖溝，沖溝三面環(huán)山，呈南北向展布，庫(kù)區(qū)北高南低，沖溝開(kāi)口方向向南。底部為梯級(jí)水田，沖溝長(zhǎng)約1.0km，高差80m。

1.2 地質(zhì)構(gòu)造

場(chǎng)地附近主要斷裂為花垣斷層，為區(qū)域大斷層，走向NE55°、傾向北西，傾角60°，上盤地層老，下盤地層新，為逆斷層性質(zhì)，沿?cái)鄬映Ｓ袔r溶大泉出露，流量達(dá)50L/s，斷層在北東向有繼承現(xiàn)象，長(zhǎng)約320km，最大寬度為2km～4km，活動(dòng)于加里東期、燕山期、喜馬拉雅期。

擬建尾礦庫(kù)位于斷層下盤庫(kù)西北角距斷層距離最近處為100m左右，初期壩壩址距斷層距離為800m左右。

1.3 地層巖性

庫(kù)區(qū)內(nèi)主要存在第四系坡洪積的粉質(zhì)粘土、第四系殘坡積的粘土及粉質(zhì)粘土夾碎石、志留系下統(tǒng)粉砂質(zhì)泥、頁(yè)巖、奧陶系上統(tǒng)五峰組砂質(zhì)頁(yè)巖、奧陶系上統(tǒng)臨湘組泥灰?guī)r、奧陶系中統(tǒng)寶塔組灰?guī)r等地層。

1.4 水文地質(zhì)條件

庫(kù)區(qū)內(nèi)地下水類型主要為孔隙水和基巖裂隙水兩種類型?；鶐r裂隙水分為碎屑巖裂隙水和碳酸鹽巖裂隙水（巖溶水）?？紫端饕ㄙx存于爛草灣溝底的第四系全新統(tǒng)坡洪積層的潛水以及賦存于溝兩側(cè)山坡上的第四系殘坡積層中的孔隙水。通常大氣降水和地表水滲入是其主要的補(bǔ)給來(lái)源?？傮w上由地勢(shì)較高的北部向南部徑流和排泄。碎屑巖裂隙水主要賦存于志留系下統(tǒng)、五峰組、臨湘組粉砂質(zhì)泥巖、粉砂質(zhì)頁(yè)巖、砂質(zhì)頁(yè)巖和泥灰?guī)r中。碎屑巖基巖淺部由于風(fēng)化作用，節(jié)理裂隙發(fā)育，含水性較好；深部節(jié)理裂隙一般發(fā)育且多為閉合性裂隙，不具導(dǎo)水性，含水性差。碳酸鹽巖裂隙水（巖溶水）主要賦存于寶塔組地層中的灰?guī)r中。大氣降水和庫(kù)區(qū)外巖溶水為主要補(bǔ)給來(lái)源。綜上所述，本區(qū)域內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，各含水層的補(bǔ)給、徑流、排泄條件清楚。

2 庫(kù)區(qū)滲漏分析

2.1 各巖土層滲透性及分級(jí)

根據(jù)土工試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)鉆孔壓水試驗(yàn)和注水試驗(yàn)，綜合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，取得庫(kù)區(qū)主要巖土層滲透系數(shù)，并根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-2008）附錄J進(jìn)行滲透性分級(jí)如下表。

表1 各巖土層滲透性等級(jí)

第四系殘坡積粘土 可塑 1.2×10-7 極微透水粉質(zhì)粘土夾碎石 可塑 8.6×10-3 微～弱透水志留系下統(tǒng)粉砂質(zhì)泥巖強(qiáng)風(fēng)化 3.6×10-2 弱～中等透水中-微風(fēng)化3.5～11.6 弱～中等透水粉砂質(zhì)頁(yè)巖強(qiáng)風(fēng)化 3×10-3 弱～中等透水中-微風(fēng)化 3～12 弱～中等透水奧陶系上統(tǒng)五峰組 砂質(zhì)頁(yè)巖強(qiáng)風(fēng)化 5×10-2 弱～中等透水中-微風(fēng)化 1～10 弱透水奧陶系上統(tǒng)臨湘組泥灰?guī)r中-微風(fēng)化15.3弱～中等透水奧陶系中統(tǒng)寶塔組灰?guī)r中-微風(fēng)化23.4～103.3 極強(qiáng)透水

2.2 庫(kù)區(qū)滲漏途徑

通過(guò)綜合分析，尾礦庫(kù)建成后庫(kù)中水在壩基、壩肩及庫(kù)區(qū)可能有以下幾種滲漏途徑。

（1）尾礦庫(kù)中水通過(guò)庫(kù)四周根據(jù)地形情況匯入原地形沖溝，然后順著溝底流向初期壩前落水洞，轉(zhuǎn)化為地表水，具有典型的地表水徑流排泄特征。該滲漏途徑主要為原地形沖溝兩側(cè)山體分布?xì)埰路e土及透水性弱的基巖地段。

（2）尾礦庫(kù)中水順寶塔組灰?guī)r巖溶通道向下滲透后，轉(zhuǎn)化為地表水。該滲漏通道主要位于爛草溝兩側(cè)灰?guī)r分布地段及灰?guī)r上部覆蓋層較薄地段。該途徑滲漏量較大，滲漏較嚴(yán)重，在尾礦堆積在任何高度時(shí)均存在，是庫(kù)區(qū)滲漏的主要途徑。

（3）尾礦庫(kù)中水順臨湘組泥灰?guī)r節(jié)理裂隙向下滲透至寶塔組灰?guī)r巖溶向下滲透后，轉(zhuǎn)化為地表水。該滲漏通道主要位于原地形沖溝東側(cè)。該途徑滲漏量隨著尾礦堆積高度增加滲漏面積增加而增大，滲漏較嚴(yán)重是庫(kù)區(qū)滲漏的次主要途徑。

（4）尾礦庫(kù)中水通過(guò)五峰組砂質(zhì)頁(yè)巖、頁(yè)巖和志留系粉砂質(zhì)泥巖、頁(yè)巖的節(jié)理裂隙向庫(kù)區(qū)西側(cè)及北側(cè)滲漏，流出地表，轉(zhuǎn)化為地表水。該途徑滲漏量較小，在尾礦堆積在任何高度時(shí)均存在。

3 結(jié)論

（1）本尾礦庫(kù)庫(kù)區(qū)存在滲漏，對(duì)壩基、壩肩以及庫(kù)區(qū)必須采取有效的永久防滲堵漏措施確保環(huán)境安全。擬建尾礦庫(kù)按環(huán)保要求為Ⅱ類庫(kù)，必須選擇有效的防滲層和防滲結(jié)構(gòu)進(jìn)行防滲。

（2）當(dāng)采用單層復(fù)合土工膜防滲處理時(shí)，考慮庫(kù)區(qū)滲漏地質(zhì)條件和防滲材料抗老化能力建議采用復(fù)合襯里（復(fù)合土工膜襯里+粘土襯里）防滲結(jié)構(gòu)。膜下粘土防滲保護(hù)層厚度應(yīng)大于100cm，滲透系數(shù)不應(yīng)大于1×10-7cm/s，對(duì)于滲透性較大的地段應(yīng)重點(diǎn)處理，粘土墊層厚度應(yīng)適當(dāng)加大。

（3）滲漏問(wèn)題是動(dòng)態(tài)變化的，要根據(jù)尾礦堆積的過(guò)程作好庫(kù)區(qū)防滲監(jiān)測(cè)和應(yīng)急預(yù)案措施。