王亚明

(华北有色工程勘察院有限公司)



西藏玉龙铜矿尾矿库工程地质特征及评价

王亚明

(华北有色工程勘察院有限公司)

对西藏玉龙铜矿尾矿库进行了地质调查与钻探勘察，查明尾矿库库区与坝址区的地形地貌、地层岩性、区域地质构造及水文地质条件，通过室内试验得到各岩土体物理力学参数，并进行了工程地质评价。结果表明：该尾矿库区域适宜进行工程建设，库区内地下水对混凝土及钢筋具有微腐蚀性，坝肩岩体受节理裂隙、岩层产状及其与坡向组合关系的控制，处于基本稳定—稳定性状态，但该尾矿库的建设受到岩溶、泥石流及崩塌等地质灾害的影响。

玉龙铜矿 尾矿库 工程地质特征 工程地质评价

目前，我国拥有世界上数量最多的尾矿库，对尾矿库库区及坝址区进行工程地质评价是建设尾矿库必不可少的过程。谭业壮[1]对在岩溶地区建设尾矿库的工程地质勘察方法进行了探讨；黄顺涛等[2]对北盘江流域的水银洞金矿尾矿库进行了勘察分析与评价；张新江等[3]对灵宝金矿杏洼尾矿库的工程地质灾害进行了分析和危险性评估。玉龙铜矿位于西藏昌都地区江达县青泥洞乡，是我国特大型铜矿，探明铜金属储量650万t，远景储量达1 000万t[4]。为确保该矿尾矿库的顺利建设，本研究对该矿尾矿库的库区及坝址区进行地质调查及钻探勘察，对该尾矿库的工程地质特性进行分析，并对其工程地质条件进行评价。

1 尾矿库工程地质条件

1.1 地形地貌

玉龙铜矿西距昌都市140 km，东至江达县80 km，矿区公路在玉龙沟沟口与国道317线相连，交通较方便(图1)。该矿位于青藏高原东南角的金沙江与澜沧江之间的宁静山脉北段，山脉、山系多呈NNW—SSE向排列，区内沟谷纵横，地形切割程度中等—强烈，属于“青南—藏东—川西高原”高山峡谷区[5-6]。区内以高山构造剥蚀地貌为主，构造侵蚀-溶蚀地貌、侵蚀堆积地貌及冰川地貌次之[7]。拟建的尾矿库位于玉龙沟下游，玉龙沟为高山峡谷地形。沟床地形总体平缓，海拔4 221～4 410 m，两侧山坡微型次级沟谷发育，多呈羽状，沟谷侵蚀下切较大，谷地狭窄，早期溶蚀作用强烈，岩溶较发育，溶沟、溶槽、溶蚀裂隙主要分布于山顶及海拔较高地段(图2)。拟建的尾矿库坝址区内的微地貌主要为沟谷、斜坡、陡坡地貌。

图1 西藏玉龙铜矿区域位置

图2 拟建尾矿库地貌

1.2 地层岩性

1.3 水文地质条件

(1)地表水。尾矿库区域内地表水主要来源于降雨、冰雪融水。各沟谷地表水均汇流至谷底经玉龙沟排出，在尾矿库上游区域地表水流量达5～38 L/s，在尾矿库坝基中轴线的地表水平均流量为76 L/s，除地表径流外，通过渗漏补给地下水。

(2)地下水。根据地层岩性、地下水赋存状态，该尾矿库的地下水类型主要为松散堆积层孔隙水、碎屑岩风化裂隙水及灰岩岩溶裂隙水。松散堆积层孔隙水主要分布于尾矿库内的沟谷第四系冲洪积层中的坡麓地带、山麓坡脚地带和沟谷地带；碎屑岩风化裂隙水主要分布于砂页岩中，渗透系数(0.000 98～0.34)m/d；灰岩岩溶裂隙水主要为潜水类型，透水性中等。

1.4 区域地质构造

玉龙铜矿尾矿库场地位于特提斯—喜马拉雅构造域中的羌塘—昌都中间地块东部隆起区边缘地带的深大断裂带间，尾矿库区域内主要有3条大断裂：①温泉断裂(F1)，位于该尾矿库工程场区东侧，为区域内的主要控制断裂，走向NW—SE，裂面呈“麻花”状，倾角大于55°，经芒康县海通沟向南延伸至云南省，全长200 km，宽50～200 m，其派生的断裂与主断裂呈“入”字型；②F2断裂，位于该尾矿库工程场区西南部，走向NW—SE，区域内长9 200 m，为逆断层；③F3断裂，位于该尾矿库工程场区西南部，走向NW—SE，区域内长7 200 m，断层性质不明，次一级断裂规模较小，一般延伸50～2 000 m，主要为张性断裂，压性、压扭性断层及平移断层次之。F1、F2、F3断裂距尾矿库工程场区较远，距场区最近的次级断裂为F4，约8 km。场区内无较大的断裂通过，故受区域断裂影响不大。

2 岩土物理力学性质

根据库区地层岩性、物理力学性质指标原位测试及室内试验结果，得出区内各岩土层的物理力学参数(表1)。根据《工程岩体分级标准》(GB 50218-94)[8]，对尾矿库场地内的岩体进行了分级，结果见表2。

表1 玉龙铜矿尾矿库各岩土层物理力学性质指标

表2 玉龙铜矿尾矿库工程岩体分级结果

3 库区及坝基工程地质评价

3.1 场地稳定性及适宜性评价

尾矿库场地为沟谷地形，沟谷纵向平均坡度8°～15°，沟谷主要分布有第四系冲洪积作用形成的粉质黏土及碎石土，下伏为灰岩，地层中无淤泥等软弱土层，总体土质较好，地层相对稳定；沟谷两侧山坡及各支沟两侧山坡坡度一般为5°～30°，两侧自然边坡稳定。该尾矿库无饱和砂土和粉土，不存在液化，尾矿库场地为非液化场地，在场地内未发现影响场地稳定性的断裂构造、滑坡、塌陷，因此该场地适宜建设尾矿库。坝址区左坝肩的自然坡度为30°～40°，主要基岩为灰岩，倾角15°～32°，岩层产状209°∠27°。岩体内节理裂隙发育，主要发育2组裂隙，产状分别为144°∠49°(L1)、209°∠81°(L2)(图3(a))，边坡稳定性受节理裂隙、岩层产状及其与坡向组合关系的控制。对左坝肩岩体进行赤平投影分析(图3(b))可知，L1与边坡大角度相交，L2与边坡同向，其倾角大于坡角，判定灰岩区岩体处于基本稳定—稳定状态。

图3 坝址区左坝肩岩体产状特征

坝址区右坝肩自然坡度为40°～50°，主要基岩为灰岩和砂页岩，灰岩岩体坡面(P)倾向NNW，倾角12°～22°，岩层产状326°∠12°。岩体内节理裂隙发育，主要发育3组裂隙，产状分别为109°∠60°(L1)、118°∠84°(L2)、209°∠83°(L3)(图4(a))，边坡稳定性受节理裂隙、岩层产状及其与坡向组合关系的控制。对灰岩区经赤平投影分析(图4(b))可知，L1反倾，L2、L3与边坡相交，但倾角均大于坡角，判定灰岩区岩体处于基本稳定—稳定状态。

图4 坝址区右坝肩灰岩岩体产状特征

砂页岩岩体坡面(P)倾向NNW，倾角14°～55°，岩层产状319°∠22°。岩体内节理裂隙发育，主要发育2组裂隙，产状分别为38°∠48°(L1)、198°∠10°(L2)(图5(a))。对砂页岩区进行赤平投影分析(图5(b))可知，L1与边坡相交，但倾角大于坡角，L2与边坡相交，判定砂页岩区岩体处于稳定状态。

图5 坝址区右坝肩砂页岩区岩体产状特征

综上所述，尾矿库坝址区的坝肩边坡处于基本稳定—稳定状态，但若进行尾矿坝建设，必将对坝肩进行大规模开挖改变坡形，从而引起边坡高度、坡角变化及应力重新调整，则有可能破坏坡体的自然稳定，引起失稳，需及时进行监测与治理。

3.2 地下水腐蚀性评价

在尾矿库区域内取3组地下水体样本测定不同离子或矿化度，评价其对建筑构件的腐蚀性，水质分析主要参数及评价结果见表3。根据《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)[9]，库区场地地下水对混凝土和钢筋具微腐蚀性。

表3 水质分析主要参数

3.3 库区不良质灾害评价

(1)岩溶作用。在尾矿库下游初期坝附近灰岩区内，裸露基岩表面可见溶孔、溶蚀裂隙、溶槽等溶蚀现象，溶蚀裂隙张开，局部充填角砾、黏性土等，因此尾矿库受到岩溶作用的影响，建议对表层溶孔、岩溶裂隙等灌注水泥浆、水泥砂浆、混凝土等进行封闭，并对溶蚀破碎带进行帷幕注浆处理。

(2)泥石流。在强降水过程中可汇集成洪流夹带砂砾、块碎石和少量黏性土而形成水石流，最终堆积于沟口，形成泥石流堆积扇，对尾矿库区建设及运营有较大影响，建议在沟床中分级修筑沙坝、谷坊之类的构筑物，以主动拦截固体物质。

(3)崩塌灾害。尾矿库场区内的下游初期坝两侧山坡分布有危岩体，体积300～500 m3，节理裂隙发育，岩体多被分割成大块状，易产生崩塌灾害，对尾矿库施工及运营构成了潜在威胁。危岩稳定性差，现状欠稳定，在地震、暴雨及其他自然应力作用下有发生崩塌、掉块、滚石的可能，对尾矿坝施工及运营构成了潜在威胁。

4 结 论

(1)玉龙铜矿尾矿库所属区域地貌属于“青南—藏东—川西高原区” 高山峡谷区，地貌类型为高山构造剥蚀地貌、构造侵蚀-溶蚀地貌、侵蚀堆积地貌及冰川地貌。

(2)尾矿库场地地下水对混凝土和钢筋具微腐蚀性，但未发现影响场地稳定性的断裂构造、滑坡、塌陷、液化土层等不良地质作用，适宜建设尾矿库，但需注意库区内的岩溶、泥石流及崩塌地质灾害的影响。

(3)尾矿库坝址区的下伏基岩主要为灰岩和砂页岩，坝肩稳定性主要受岩体节理裂隙、岩层产状及其与坡向组合关系的控制，通过岩体节理分布及赤平投影分析认为坝肩岩体自然状态下处于基本稳定—稳定状态，但在坝肩开挖中需防范由边坡坡角变化及应力调整带来的失稳过程。

[1] 谭业壮.岩溶尾矿库工程地质勘察的探讨[J].冶金矿山设计与建设，1997，29(3)：12-16.

[2] 黄顺涛，杨 强，冉文波.水银洞金矿小厂尾矿库渗漏的勘察分析与评价[J].贵州水力发电，2011，25(5)：10-14.

[3] 张新江，王光辉.灵宝黄金股份有限公司杏洼尾矿库工程地质灾害危险性评估分析[J].地下水，2012，34(2)：171-173.

[4] 王建国，折书群，尚金淼.浅谈西藏玉龙铜矿水源地的选择[J].勘察科学技术，2009(2)：51-55.

[5] 折书群，刘小龙.青藏高原东部玉龙铜矿岩溶地下水系统特征及供水方向[J].工程勘察，2009(S)：34-37.

[6] 陈 跃.西藏玉龙铜矿崩塌落石运动特征及数值模拟研究[J].地质灾害与环境保护，2015，26(2)：105-112.

[7] 折书群.西藏玉龙铜矿开发对区域水环境的影响分析[J].长江流域资源与环境，2006，15(2)：259-263.

[8] 中华人民共和国水利部.GB 50218-94工程岩体分级标准[S].北京：中国标准出版社，1994.

[9] 中华人民共和国建设部.GB 50021—2001岩土工程勘察规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

2016-04-29)

王亚明(1979—)，男，高级工程师，050021 河北省石家庄市汇通路39号。