周 南，李 卿，喻涌麒

(云南省有色地質(zhì)局三〇六隊，云南 昆明 650217)

云南省楚雄州武定縣某新建尾礦庫區(qū)域地形地貌屬侵蝕、溶蝕低中山溝谷型地貌，山巒起伏，溝壑縱橫，地形起伏較大。新建的尾礦庫就建設(shè)在山體溝谷之內(nèi)，尾礦庫建成投入使用3個月后，就發(fā)生了尾礦滲漏，地下水?dāng)y帶尾礦粉下潛2.2km后，導(dǎo)致下游三家大溝泉點(q1)被污染。為查明滲漏原因，就此展開了水文地質(zhì)調(diào)查，并輔以物探、工程勘察的手段進(jìn)行論證、驗證，查找滲漏原因。

1 庫區(qū)地形地貌

區(qū)域上屬侵蝕、溶蝕低中山溝谷型地貌，山巒起伏，溝壑縱橫，地形起伏較大，總體地勢為北高南低的斜坡地形。地形坡度一般15°～25°，局部較陡達(dá)35°。區(qū)域上最高點為北部朱家壩梁子頂，海拔高程2401.0m，最低點為南部魯支河河溝，海拔高程1780.0m，最大高差621.0m，朱家壩尾礦庫位于區(qū)域北側(cè)，海拔高程2006.0m，滲漏排泄點位于區(qū)域南部，海拔高程1881.0m，高差125.0m，縱坡降56.8‰，該種地形條件下為地下水徑流至大三家泉點提供了有利的水力條件，使得尾礦庫發(fā)生滲漏后能夠向南運(yùn)移，并污染了2.2Km外的泉點(圖1)。

朱家壩尾礦庫呈南北向分布，平面投影南北長約500.0m，東西寬約20.0m，溝谷形態(tài)近似V字型。場地總體地勢西北高東南低，場地附近最高點為北部的梁子坡，高程2353.0m，最低點位于場地南側(cè)的初期壩下游，高程1964.5m，相對高差388.5m，兩岸坡坡度介于30°～48°，局部可達(dá)90°，主溝縱坡降100‰～200‰。庫區(qū)所在自然沖溝為一個閉合的分水嶺，匯水面積1.5324km2，周邊植被稍發(fā)育，但基巖裸露且?guī)r溶作用中等發(fā)育。

2 庫區(qū)地質(zhì)

2.1 出露地層

庫內(nèi)出露地層除第四系人工堆積層(Qml4)尾礦粉、素填土、筑壩材料，坡洪積層(Qdl+pl)粉質(zhì)粘土之外，大面積分布中元古界昆陽群綠汁江組(Pt2lz)白云巖，各地層單元巖性及其力學(xué)性質(zhì)敘述如下：

(1)第四系人工堆積層(Qml4)

尾礦粉：灰白色、淺灰色，稍濕，松散狀態(tài)，填筑時間約半年，主要由細(xì)砂、粉砂、粉土組成，為浮選銅礦后形成，目估厚度約3.0m～5.0m。

筑壩材料：主要為塊石，塊徑一般20cm～40cm，稍密～密實，分布于初期壩壩體內(nèi)。

(2)第四系坡洪積層(Qdl+pl)：含礫粉質(zhì)粘土：褐黃色、褐紅色，可塑狀態(tài)，局部硬塑，硬質(zhì)物含量約10%左右，硬質(zhì)物主要為白云巖，棱角形，局部夾塊石，主要分布于坡腳、沖溝溝心內(nèi)，厚度約1.0m～5.0m

(3)侏羅系下統(tǒng)馮家河組(J1f)：分布于庫區(qū)岸坡上部，紫紅色、灰色、淺黃色厚層狀泥巖夾石英砂巖，底部分布有一層厚1m～2m的紫色礫巖。近地表全～強(qiáng)風(fēng)化，往地下風(fēng)化強(qiáng)度逐漸減弱至中等風(fēng)化，與下伏地層呈不整合接觸，區(qū)域厚度17.5m～806m。

(4)中元古界昆陽群綠汁江組(Pt2lz)：分布于庫區(qū)內(nèi)，屬庫區(qū)主要地層，巖性為不等厚白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾硅化條帶白云巖、泥灰?guī)r、板巖，溶蝕裂隙中等發(fā)育且較均勻，為可溶性碳酸鹽巖石，碳酸鹽巖化學(xué)性質(zhì)活潑，在地下水作用下，易溶解、溶蝕常形成、裂隙、溶溝、溶槽、溶洞等巖溶地貌。

2.2 構(gòu)造

通過物探資料及調(diào)查情況判別，推測該區(qū)內(nèi)存在一條張性隱伏斷層，區(qū)域上發(fā)育長度約2.9km，呈北東-南西向展布，斷層產(chǎn)狀傾向306°，傾角73°，由于為隱伏斷層，且在通過朱家壩尾礦庫后被侏羅系下統(tǒng)馮家河組(J1f)地層所覆蓋。通過地表調(diào)查、物探解譯、工程勘察驗證的方法來判定斷層通過的，主要依據(jù)有：

(1)水文地質(zhì)調(diào)查

① 發(fā)現(xiàn)斷層帶有斷層角礫巖，以硅質(zhì)、泥質(zhì)膠結(jié)為主。

2.3 ELISA法檢測結(jié)果 與HC組相比，CE組血清中IL-10水平顯著升高［（50.549±8.757）vs.（7.900±2.092）］，差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05）。

② 巖溶發(fā)育規(guī)律：庫區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育以垂直發(fā)育為主、在水平方向沿侵蝕基準(zhǔn)面即地層產(chǎn)狀延伸，一般向東部延伸，與地層產(chǎn)狀基本吻合，測區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀傾向140°～160°，傾角50°～70°，地層產(chǎn)狀相對穩(wěn)定，地表溶洞發(fā)育情況多出露于溝壁兩岸，且洞口之間可連接為一條近乎筆直的連線，但區(qū)內(nèi)地下水的徑流通道并非往地層產(chǎn)狀傾向方向發(fā)育，而是近似垂直于地層傾向方向往225°方向發(fā)育。

③ 泉點流量分析：發(fā)生尾礦滲漏時，下游的大三家泉點并非全部都被污染，泉點q1(泉流量77.948L/s)作為主要的涌出尾礦粉泉點，而緊鄰q1的q2泉點(泉流量0.910L/s)則無尾礦粉涌出，兩個泉點僅僅相鄰5.0m，以此推測，泉點q1能夠集中噴涌尾礦粉由于存在一條巖溶管道的關(guān)系，故而裂隙無法對水體進(jìn)行過濾、凈化，而能夠形成該巖溶管道的原因就是受到了外力構(gòu)造影響，故而在庫外將隱伏斷層F推延伸至大三家泉點處。

(2)物探資料顯示

① 集中出現(xiàn)的物探低阻異常區(qū)：在庫底、庫岸處集中反映出帶狀或片狀的物探低阻異常(圖2)。

1-第四系人工堆積層；2-第四系坡洪積層；3-侏羅系馮家河組；4-昆陽群綠汁江組；5-地層界線;6-不整合接觸地質(zhì)界線；7-推測斷層；8-滲漏區(qū)及編號；9-物探帶狀或片狀低阻異常區(qū)及編號;10-巖溶洞、落水洞

② 深部巖溶洞的發(fā)育規(guī)律：為探明深部巖溶洞的發(fā)育情況，對多條物探剖面成果進(jìn)行了解譯(圖3)，可以看出在深部巖溶洞的發(fā)育也是直接穿越沉積紋理而過的，與地表調(diào)查結(jié)果一致。故而得出的結(jié)論是：正常的巖溶發(fā)育難以穿過沉積紋理面進(jìn)行發(fā)育，故而極大可能是在遭受到外力干擾才能夠在較堅硬的白云巖內(nèi)產(chǎn)生如此大、貫通的裂隙，使得巖溶發(fā)育的規(guī)律偏離正常發(fā)育方向，而能夠提供如此錯斷力的原因，推測是斷層。

(3)工程勘察驗證：在水文地質(zhì)調(diào)查及物探解譯后，基本推測了斷層的位置，為驗證其可靠性，推測位置布置了6個勘探孔進(jìn)行工作，6個鉆孔在推測鉆孔通過的位置集中發(fā)現(xiàn)破碎帶，多個鉆孔的RQD=0%，巖芯松散、破碎，驗證了推測斷層的存在。

3 巖溶發(fā)育情況的分析

(1)巖石的可溶性：庫區(qū)內(nèi)主要出露地層為昆陽群綠汁江組(Pt2lz)的不等厚白云巖、白云質(zhì)灰?guī)r夾硅化條帶白云巖、泥灰?guī)r、板巖，溶蝕裂隙中等發(fā)育且較均勻，根據(jù)區(qū)調(diào)資料，屬可溶性碳酸鹽巖石，碳酸鹽巖化學(xué)性質(zhì)活潑，在地下水作用下，易溶解、溶蝕常形成、裂隙、溶溝、溶槽、溶洞等巖溶地貌，根據(jù)本次調(diào)查結(jié)果，巖溶中等發(fā)育。

圖3 物探低阻異常區(qū)與地層產(chǎn)狀關(guān)系剖面圖

1-侏羅系馮家河組；2-昆陽群綠汁江組；3-泥巖；4-白云巖；5-整合接觸、不整合接觸地質(zhì)界線；6-推測斷層；

7-物探低阻異常區(qū);8-最終堆積標(biāo)高

(2)巖溶水系統(tǒng)：現(xiàn)狀庫區(qū)總體形成了一個匯水面積1.5324km2的瓤型封閉空間，庫區(qū)位于沖溝的上游位置，屬匯水徑流區(qū)，庫區(qū)一般正常積雨量6897.9m3/d，能夠有效的為下伏基巖充水，隨著水與碳酸鈣介質(zhì)的互相作用不斷循環(huán)交替、補(bǔ)充，導(dǎo)致了碳酸鹽中Ca2+離子被溶解、侵蝕，隨著溶解物、侵蝕殘留物不斷的被地下水掏蝕，原基巖中的裂隙被溶蝕作用溶蝕為了溶隙通道且隨著時間推移越來越開闊。

(3)巖溶發(fā)育特征：地表庫區(qū)內(nèi)巖溶發(fā)育以垂直發(fā)育為主、在水平方向沿侵蝕基準(zhǔn)面隨地層產(chǎn)狀延伸，但地下受推測的隱伏斷層構(gòu)造作用影響，沿斷層周圍控制了水的匯集與主要徑流通道從而影響了地下水的流動，長此以往，形成了一條溶蝕裂隙通道，該通道使得下滲的尾礦粉在大三家泉點q1處集中排泄，這也是巖溶水排泄的最大特征之一。

4 滲漏原因淺析

4.1 滲漏區(qū)的圈定

通過水文地質(zhì)調(diào)查，共發(fā)現(xiàn)4個滲漏區(qū)，8個巖溶作用點(溶洞)；通過物探高密度電法探測把尾礦庫劃分了6個物探帶狀或片狀低阻異常區(qū)。水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果與物探電法圈定的低阻異常區(qū)具有一定照應(yīng)關(guān)系，詳見表1。

表1 水文地表調(diào)查情況與物探異常區(qū)對應(yīng)關(guān)系一覽表

通過水文地質(zhì)調(diào)查與物探低阻異常區(qū)對比分析后發(fā)現(xiàn)，凡是巖溶作用相對發(fā)育集中區(qū)，則物探資料反應(yīng)就存在帶狀或片狀異常情況，即可推斷，本次庫區(qū)滲漏的關(guān)鍵就在于“巖溶徑流通道”，而通道的形成又與推測斷層有關(guān)，由水文調(diào)查、物探資料分析，位于Ⅱ、Ⅲ號低阻異常區(qū)內(nèi)的SL2、SL3區(qū)是本次發(fā)生地表滲漏的主要滲漏區(qū)，在結(jié)合現(xiàn)場尾礦庫相關(guān)人員對滲漏時情況的介紹，可以得出本次滲漏的位置與水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)果是一致的結(jié)論。

4.2 庫內(nèi)滲漏的原因分析

庫內(nèi)東、西側(cè)白云巖裸露，素填土與白云巖直接接觸，而素填土未經(jīng)過專門處理，在以流體方式排入尾礦后，由于庫中水體長期浸泡素填土，使素填土處于飽和狀態(tài)，力學(xué)強(qiáng)度大大降低，隨著尾礦粉高度的不斷抬升，上部荷重的不斷增大，導(dǎo)致素填土發(fā)生剪切破壞，引發(fā)了填土的不均勻沉降，繼而使防滲層開裂、破損，其后由于未經(jīng)處理過的飽和填土呈軟塑～流塑狀態(tài)，其順坡往下蠕動，使防滲層裂縫越來越寬，漏水越來越嚴(yán)重，也就是說主要滲漏因素是地表防滲膜的破裂，且?guī)靺^(qū)內(nèi)下伏基巖為昆陽群綠汁江組(Pt2lz)，其巖石裂隙發(fā)育，該地層屬強(qiáng)透水層不具備天然防滲能力，加之受推測斷層通過而產(chǎn)生的破碎帶影響，導(dǎo)致了攜帶尾礦粉的地表水體在SL3號下滲區(qū)下滲污染了地下水(圖4)。

圖4 庫區(qū)位置滲漏剖面圖

1-第四系人工堆積層；2-第四系殘積、洪積層；3-昆陽群綠汁江組；4-塊石；5-尾礦粉；6-含礫粉質(zhì)粘土；7-泥巖；8-白云巖；9-地質(zhì)界線；10-推測斷層；11-物探異常區(qū)；12-滲漏區(qū)；13-尾礦庫堆積壩；14-地下水徑流方向

4.3 庫外徑流分析

由于區(qū)內(nèi)碳酸鹽巖巖溶地下水條件易于改變、地下水活動強(qiáng)烈，因此在F推斷層兩側(cè)形成了大量的溶洞，而地下則F推斷層形成了巖溶管道，該管道一直延伸至大三家泉點q1處，正因為是有該地下水徑流通道的原因，才使得庫內(nèi)攜尾礦粉下滲的地表水在徑流2.2Km后污染了大三家泉點(圖5)。

圖5 庫外徑流剖面圖

1-侏羅系馮家河組；2-昆陽群綠汁江組；3-泥巖；4-白云巖；5-整合接觸界線、不整合接觸界線；6-推測斷層；

7-尾礦庫堆積壩；8-地下水徑流方向；9-巖層產(chǎn)狀

4.4 尾礦粉排泄分析

大三家泉點q1屬上升泉，存在兩方面的原因，其一是滲漏點與大三家泉點q1的高差124.50m、縱坡降為56.3‰，能夠提供一定地下水徑流水動力條件；其二是在滲漏泉點q1南部直距17.3m處存在一條阻水逆斷層，在上部攜尾礦粉的地下水徑流至此時，由于該斷層的阻隔導(dǎo)致了泉點自地下涌出，形成了現(xiàn)狀的上升泉點，也證明了為何溶隙通道未能越過大三家村，致使本次滲漏污染繼續(xù)往大三家村南西側(cè)蔓延的原因。

5 結(jié)束語

本次以地表的水文地質(zhì)調(diào)查結(jié)合物探解譯、工程勘察的手段，對水體的滲漏進(jìn)行了分析、論證，最終得出結(jié)論是：由于存在隱伏斷裂的關(guān)系，造成了庫區(qū)下方存在破碎帶，繼而形成了4個滲漏區(qū)，其中SL1、SL2、SL3滲漏區(qū)將會在尾礦庫投入使用后造成滲漏影響，SL4滲漏區(qū)作為庫外滲漏，尾礦庫投入使用后不會遭受其影響，若是庫內(nèi)發(fā)生滲漏事件，則會沿由推測隱伏斷層影響形成的巖溶管道徑流至2.2km外的大三家泉點處排泄，隨即造成尾礦滲漏污染。