靈寶黃金股份有限公司杏洼尾礦庫工程地質(zhì)災(zāi)害危險性評估分析

張新江，王廣輝

(河南省水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院，河南 鄭州450000)

1 概況

靈寶黃金股份有限公司冶煉分公司杏洼尾礦庫位于靈寶市區(qū)南部尹莊鎮(zhèn)杏洼村后地溝，距靈寶市區(qū)9 km。

靈寶黃金股份有限公司冶煉分公司杏洼尾礦庫主要用于堆放在黃金冶煉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的固體廢料，屬于干式堆存，其主要成分為硫酸鈣，設(shè)計硫石膏(硫酸鈣)排放量667 t/d;硫石膏比重1.4t/m3，廢渣 PH為6－7，硫石膏含水率50%。設(shè)計服務(wù)年限為5 a，終期全庫容為144.60萬m3，最終總壩高75 m，占地總面積10 hm2，設(shè)計為三等尾礦庫。

尾礦庫工程主要有初期壩、排水涵洞和排水斜槽、攔洪壩三部分構(gòu)成。

初期壩:初期壩為碾壓均質(zhì)土壩，壩高30 m，壩頂寬3.5 m，壩頂長56.3 m，上游坡比1:2，下游坡比 1:3。

排水涵洞和排水斜槽:庫內(nèi)排水采用排水涵洞方案，排水涵洞斷面為直墻拱型，規(guī)格1.8 m×2.0 m(寬×高)，直墻高1.1 m，拱高0.9 m，洞底坡度8%，排水斜槽為直墻拱型規(guī)格 1.5 m ×1.8 m(寬 × 高)。

攔洪壩:攔洪壩高5 m，頂寬 2 m，上下游坡比均為1:0.4，漿砌石結(jié)構(gòu)。

2 評估范圍與級別確定

2.1 評估區(qū)范圍

依據(jù)國土資源部國土資發(fā)〔2004〕69號文及建設(shè)項目的特點(diǎn)、地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害種類，評估區(qū)范圍以庫區(qū)淹沒邊界為準(zhǔn)，向上游擴(kuò)至溝腦，南北擴(kuò)至分水嶺，下游至初期壩下方，評估區(qū)面積0.68 km2。

2.2 評估級別確定

評估區(qū)地貌為中低山地貌，沖溝、陡坎發(fā)育，地形起伏較大;地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，巖性巖相較穩(wěn)定;巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好，工程水文地質(zhì)條件良好;位于崩塌、滑坡災(zāi)害高易發(fā)區(qū);破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動強(qiáng)烈。根據(jù)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度分類表，評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

該堆放場建設(shè)項目終期庫容為144.60萬 m3，最終總壩高75 m，設(shè)計為三等尾礦庫，總投資估算527.43萬元，是由靈寶市發(fā)展改革委員會批準(zhǔn)備案，確定靈寶黃金股份有限公司杏洼尾礦庫工程為一般建設(shè)項目。

依據(jù)河南省國土資源廳豫國土資發(fā)〔2004〕123號文要求規(guī)定，確定本次地質(zhì)災(zāi)害危險性評估級別為二級。

3 地質(zhì)環(huán)境條件

評估區(qū)為大陸性半干旱氣候，據(jù)靈寶市氣象站統(tǒng)計，年平均氣溫12.7 ～13.3 ℃，最低 －16.2 ℃，最高42.7 ℃，年降雨量787.5 ～484.5 mm，年最大降水量 984.7 mm，最小降水量 318.7 mm，多暴雨，最大一小時降雨量93.2 mm，最大24 h降雨量116.1 mm，最大一次降雨量194.9 mm。多年平均蒸發(fā)量1 616.4 mm，年最大蒸發(fā)量 1 972.2 mm，年最小蒸發(fā)量1 221.0 mm，多年平均絕對濕度1.7毫巴，相對濕度65%。

評估區(qū)內(nèi)無地表水體，尾礦庫工程位置即處于黃土高原東延余脈的黃土沖溝中，該沖溝為季節(jié)性排水溝，僅在下雨時臨時有地表水排泄，大部分時間為干溝。

3.1 地層地形地貌

評估區(qū)為山谷型堆放場，該沖溝長1 700 m，溝底坡降9.8%，溝深40～50 m溝，上沿寬80～130 m，溝底寬5～10 m，整個溝谷呈不規(guī)則“V”字型。

區(qū)域基巖裸露面積較小，大部分被第四系黃土覆蓋，基巖主要為晚太古代變質(zhì)花崗巖系列，包括楊砦峪灰色片麻巖和四范溝片麻狀花崗巖。

3.1.1 楊砦峪灰色片麻巖

主要巖性為黑云角閃斜長片麻巖、片麻狀斜長花崗巖、花崗閃長巖。本類巖石Na2O＞K2O，屬鈉質(zhì)巖系。巖石中斜長角閃巖包體發(fā)育。

3.1.2 四范溝片麻狀花崗巖

巖性組合為:片麻狀黑云二長花崗巖、片麻狀斑狀黑云花崗閃長巖及片麻狀似斑狀二長巖，粒度相對較粗并發(fā)育片麻狀構(gòu)造，本類巖石K2O＞Na2O，屬鉀質(zhì)巖系。

3.1.3 第四系

在區(qū)域上大面積出露，巖性為黃色—褐色黃土狀粉土、粘土，含鈣質(zhì)結(jié)核，地表山梁上多有第四系坡積物及腐殖土堆積。

3.2 地質(zhì)構(gòu)造及區(qū)域地殼穩(wěn)定性

區(qū)域上位于秦嶺緯向構(gòu)造帶與祁呂賀山字型構(gòu)造前弧東翼及新華夏系太行隆起交匯部位，地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜。

評估區(qū)位于靈寶斷陷盆地內(nèi)，南部為秦嶺山區(qū)，南灘以西為東西向大斷裂，以東為靈寶—三門峽斷裂。

評估區(qū)位于華山北麓東西向地震帶內(nèi)，在交匯區(qū)內(nèi)新構(gòu)造活動強(qiáng)烈，在地震區(qū)域中隸屬Ⅶ度地震區(qū)，據(jù)《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306－2001)，評估區(qū)地震動峰值加速度值為0.15 g，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度，屬較穩(wěn)定地區(qū)。

表1 區(qū)域地殼穩(wěn)定性評價表

3.3 工程地質(zhì)條件

據(jù)工程地質(zhì)鉆孔揭露初期壩壩肩地層主要為下更新統(tǒng)沖洪積成因的半膠結(jié)砂巖及礫巖;攔洪壩地層在勘探深度內(nèi)為第四系沖洪積成因的卵石及下更新統(tǒng)沖洪積成因的礫巖。自上而下描述如下:

(1)坡積物(Q4d1):以黃土狀粉質(zhì)粘土為主，局部含全風(fēng)化砂巖及少量礫石，礫石直徑大小不一，含量約50% ～65%。表層植被稀少。層厚1.3～1.5 m。

(2)卵石(Q4a1+p1):灰黃色，中粗砂主要成分為石英、長石、云母等，含量25% ～40%;卵礫石巖性為石英巖、安山巖等，粒徑一般2～60 mm，揭露最大粒徑可達(dá)250 mm，含量約60% ～75%，分選性差，磨圓度較好，密實(shí)程度為稍密，層厚0.8～4.9 m。地基承載力特征值為 fak=300 kPa。

(3)礫巖與半膠結(jié)砂巖互層(Q1a1+p1):礫巖為灰色，礫石巖性以石英巖、石英砂巖為主。一般粒徑為2～50 mm，最大粒徑約300 mm，磨圓度較好，分選性差，礫石之間孔隙多為砂粒和泥質(zhì)充填。陸源碎屑結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，風(fēng)化程度為強(qiáng)風(fēng)化，堅硬程度為較軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。半膠結(jié)砂巖為褐黃色－灰白色，成分為石英、長石、云母等，塊狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化程度為強(qiáng)風(fēng)化，堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級，層厚18.1～19.2 m。地基承載力特征值為fak=450 kPa。

(4)半膠結(jié)砂巖(Q1a1+p1):褐黃色—灰白色，成分為石英、長石、云母等，塊狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化程度為強(qiáng)風(fēng)化，堅硬程度為軟巖，巖體完整程度為較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。層厚8.50～10.00 mm。地基承載力特征值為 fak=500 kPa。

(5)砂巖(Q1a1+p1):紅褐色—褐黃色，成分為石英、長石、云母等，塊狀結(jié)構(gòu)，層狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化程度為中等風(fēng)化 －強(qiáng)風(fēng)化，堅硬程度為軟巖，巖體完整程度較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。最大揭露深度為4.6 m。地基承載力特征值為fak=800 kPa。

綜合上述，在評估區(qū)內(nèi)的巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好。

3.4 工程水文地質(zhì)條件

評估區(qū)內(nèi)溝谷發(fā)育，屬中低山區(qū)，切割較深。地下水類型主要為基巖裂隙水，基巖裂隙水又可分為變質(zhì)巖類片麻巖裂隙水及花崗巖裂隙水。

3.4.1 變質(zhì)巖類片麻巖裂隙水

由太華群混合片麻巖和白云質(zhì)大理巖組成。巖石經(jīng)多次構(gòu)造運(yùn)動影響和長期風(fēng)化作用，節(jié)理、裂隙較發(fā)育。對雨水入滲十分有利。富水性極不均一，富水性較弱。在區(qū)內(nèi)無統(tǒng)一的地下水位。

3.4.2 花崗巖裂隙水

由燕山期花崗巖組成，巖石堅硬致密，裂隙不發(fā)育，因此成為當(dāng)?shù)亟ㄖ牧系呢S富資源。富水性極弱。地下水位埋深大于100 m。

3.5 人類工程活動對地質(zhì)環(huán)境的影響

評估區(qū)原來人類活動以種植業(yè)為主，由于尾礦庫的建設(shè)及尾礦排放，部分沖溝地形被填平，對原有地質(zhì)環(huán)境改變較大，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動強(qiáng)烈。

小結(jié):評估區(qū)區(qū)域地貌上屬中低山地貌，地形起伏較大。地貌類型主要為沖溝及陡坎。地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜，巖土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好，工程水文地質(zhì)條件良好，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動強(qiáng)烈，評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。

4 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

4.1 地質(zhì)災(zāi)害類型及特征

評估區(qū)位于崩塌、滑坡災(zāi)害高易發(fā)區(qū)，崩塌地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育強(qiáng)烈。本工程涉及到的主要為黃土邊坡崩塌、泥石流兩個災(zāi)種。

4.1.1 黃土崩塌現(xiàn)場調(diào)查與評價

現(xiàn)狀條件下，經(jīng)實(shí)地調(diào)查，評估區(qū)發(fā)現(xiàn)有4處小型崩塌，崩塌體體積約2～4 m3，各崩塌點(diǎn)的主要特征見表2。

表2 杏洼硫石膏堆放場現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害一覽表

4.1.2 泥石流災(zāi)害現(xiàn)狀調(diào)查與評價

尾礦庫所在沖溝為黃土沖溝，現(xiàn)場調(diào)查黃土沖溝朔源侵蝕和水土流失現(xiàn)象發(fā)育，據(jù)鉆孔資料，溝內(nèi)堆積物較少，表明本沖溝處于上游物源區(qū)，以侵蝕剝蝕作用和水土流失為主要形式，因此自然條件下，暴雨洪水形成的泥流向下游堆積，下游及溝口無村莊，現(xiàn)場調(diào)查沒有發(fā)現(xiàn)有泥石流危害。

4.2 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

評估區(qū)內(nèi)在陡坎部位發(fā)現(xiàn)有4處小型崩塌，現(xiàn)狀未造成危害;經(jīng)量化分析，所處沖溝屬低易發(fā)泥石流溝，沒有造成危害。現(xiàn)狀條件下，地質(zhì)災(zāi)害危險性小。

5 地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估

5.1 尾礦泥排放引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

考慮尾礦庫工程的特點(diǎn)，尾礦沿沖溝排放必然會引起地質(zhì)環(huán)境、自然環(huán)境的改變，引發(fā)的不良地質(zhì)現(xiàn)象主要為崩塌、泥石流。

5.1.1 尾礦排放引發(fā)溝坡崩塌的可能性預(yù)測

尾礦渣排放中因修筑道路人工切坡、修排洪溝切坡，產(chǎn)生高度約十余米陡坎，長時間暴曬或遭受雨水侵蝕后，極有可能失穩(wěn)，引發(fā)崩塌。故工程建設(shè)有引發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性。

5.1.2 尾礦排放加劇泥石流的可能性預(yù)測

根據(jù)本工程尾礦泥的排放方式和物理力學(xué)性質(zhì)，采用干法堆存，分層碾壓，粘聚力較強(qiáng)，其抗流水侵蝕能力超過了黃土狀土;堆放場所在沖溝現(xiàn)狀評估屬低易發(fā)泥石流溝，由于尾礦排放堵塞溝道，因此尾礦泥的堆放有加劇泥石流可能性。

5.2 工程建設(shè)可能遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性的預(yù)測

硫石膏堆放場工程主要有初期壩、排水涵洞、攔洪壩、排水明渠等，工程遭受的地質(zhì)災(zāi)害主要為崩塌、泥石流。

5.2.1 初期壩工程遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測

初期壩在修建過程中，在壩肩處人工切坡產(chǎn)生高危陡坎，有可能失穩(wěn)，產(chǎn)生崩塌，對壩肩及排水溝造成危害，預(yù)測其有遭受崩塌災(zāi)害可能性，危險性中等。

5.2.2 排水明渠工程遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測

庫區(qū)周邊修筑道路旁側(cè)產(chǎn)生的切坡，失穩(wěn)后產(chǎn)生崩塌，對庫區(qū)周邊的排水明渠及庫區(qū)道路產(chǎn)生危害。預(yù)測排水明渠有遭受崩塌災(zāi)害的可能性，危險性中等。

5.2.3 攔洪壩工程遭受地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測

庫區(qū)初期壩以上匯水面積0.68 km2，現(xiàn)狀評估屬低易發(fā)泥石流溝，預(yù)測尾礦排放有加劇泥石流的可能性，但由于其匯水面積較小，

泥石流的破壞能力有限，一般不會發(fā)生垮壩事件，因此預(yù)測攔洪壩遭受泥石流災(zāi)害的危險性小。

5.3 堆放場下游工程設(shè)施遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險性預(yù)測

堆放場下游沿后地溝經(jīng)過渾水溝到溝口6 km，無居民居住，無公路、鐵路等重要設(shè)施，堆放場建成運(yùn)行后對周圍其它設(shè)施不造成影響，其危險性小。

小結(jié):地質(zhì)災(zāi)害危險性預(yù)測評估，尾礦排放過程中及閉庫后，初期壩、道路和排水明渠遭受崩塌災(zāi)害的危險性中等;攔洪壩遭受泥石流災(zāi)害的危險性中等;其它區(qū)段遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險性小。

6 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估及防治措施

6.1 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估

現(xiàn)狀評估表明，杏洼硫石膏堆放場庫區(qū)發(fā)現(xiàn)有小型崩塌，崩塌體體積2～4 m3，未對建設(shè)工程及居民造成威脅;經(jīng)量化分析，堆放場所處的沖溝屬低易發(fā)泥石流溝，沒有造成危害?，F(xiàn)狀評估地質(zhì)災(zāi)害的危險性小。

預(yù)測評估表明，尾礦排放過程中及閉庫后，初期壩、排水明渠遭受崩塌災(zāi)害危險性中等;攔洪壩遭受泥石流災(zāi)害的危險性中等;其它區(qū)段遭受地質(zhì)災(zāi)害的危險性小。

根據(jù)現(xiàn)狀評估、預(yù)測評估，綜合分析，將評估區(qū)排水明渠、初期壩、攔洪壩劃為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)。其它地段為地質(zhì)災(zāi)害危險性小區(qū)。

表3 地質(zhì)災(zāi)害危險性綜合分區(qū)評估一覽表

6.2 地質(zhì)災(zāi)害防治措施

地質(zhì)災(zāi)害的防治，應(yīng)貫徹“以防為主，避讓與治理相結(jié)合”的方針，以達(dá)到保護(hù)環(huán)境、避免災(zāi)害的發(fā)生和減少地質(zhì)災(zāi)害造成的損失。

(1)對庫區(qū)已建道路形成的高陡邊坡進(jìn)行削坡處理，削至安全坡度。對坡高較大部位，應(yīng)采取分級開挖防治措施，以保持庫區(qū)道路邊坡的穩(wěn)定性。

(2)嚴(yán)禁在庫區(qū)及壩體實(shí)施挖、填方、選礦工程等破壞地質(zhì)環(huán)境的工程活動。

(3)完善地表排水系統(tǒng)，增加對罕遇洪水的應(yīng)對措施。

(4)規(guī)范庫壩管理，加強(qiáng)閉庫后的壩體加固和排水工程措施。

7 結(jié)論與建議

7.1 結(jié)論

1)本工程為一般建設(shè)項目;評估區(qū)地貌為中低山地貌，沖溝、陡坎發(fā)育，，地貌類型較復(fù)雜;地質(zhì)構(gòu)造較復(fù)雜;土體工程地質(zhì)性質(zhì)良好;工程水文地質(zhì)條件良好;地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育;以尾礦排放為主的破壞地質(zhì)環(huán)境的人類工程活動強(qiáng)烈。地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為復(fù)雜。本次地質(zhì)災(zāi)害危險性評估級別為二級

2)現(xiàn)狀評估表明，評估區(qū)地質(zhì)災(zāi)害類型是黃土崩塌，泥石流隱患。泥石流現(xiàn)狀沒有造成危害，危險性小;崩塌系修建尾礦庫進(jìn)出場道路削坡引發(fā)，均為小型，現(xiàn)狀沒有造成危害，危險性小?，F(xiàn)狀評估地質(zhì)災(zāi)害危險性小，危害性小。

3)預(yù)測評估表明，初期壩、攔洪壩、道路和排水明渠遭受崩塌災(zāi)害的危險性中等;初期壩、攔洪壩、堆積壩遭受泥石流災(zāi)害的危險性小，危險性小。

4)綜合分區(qū)評估結(jié)果:本工程初期壩、堆積壩、攔洪壩、排水明渠為地質(zhì)災(zāi)害危險性中等區(qū)，其它地段地質(zhì)災(zāi)害危險性小。

7.2 建議

1)嚴(yán)格按《尾礦庫安全生產(chǎn)管理規(guī)程》對堆放場進(jìn)行管理，嚴(yán)防潰壩事故。

2)對堆放場工程及周邊安排專人進(jìn)行看護(hù)，一旦發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，要及時采取應(yīng)對處理措施。

3)評估區(qū)內(nèi)及周邊嚴(yán)禁開采礦產(chǎn)資源，禁止在庫區(qū)實(shí)施工程建設(shè)活動和挖、填工程。

［1］地質(zhì)災(zāi)害防治條例(國務(wù)院第394號令).

［2］國土資源部關(guān)于加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作的通知(國土資發(fā)〔2004〕69號)及附件《地質(zhì)災(zāi)害危險性評估技術(shù)要求(試行).

［3］河南省國土資源廳關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害危險性評估工作的通知.河南省國土資源廳豫國土資發(fā)〔2004〕123號文件.