尾矿坝工程地质勘察报告.doc

陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库工程地质勘察报告陕西省地矿局第一工程勘察所二一一年八月陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库工程地质勘察报告所 长：主任工程师：审 核：项目负责：编 写 人：提交单位：陕西省地矿局第一工程勘察所时 间：二一一年八月地 址：安康市南环路中段电 话：09153112115传 真：09153112115目录1工程概述11.1工程概况11.2尾矿坝11.3目的任务21.4勘察执行技术标准31.5工作概况31.6 交通位置及区内自然地理条件42区域地质概况62.1区域地质构造特征62.2地层及岩性63库区水文、工程地质条件83.1地形、地貌及岩性特征83.2地震与场地稳定性评价93.3库区构造特征93.4库岸稳定性及地下水类型103.4.1 库岸稳定性103.4.2地下水类型及特征104下坝址（方案一）工程地质条件114.1地形地貌114.2地层岩性、构造特征114.3下坝址稳定性分析124.3.1坝肩两侧边坡稳定性分析124.3.2坝基稳定性及渗漏分析124.4 尾矿库排水设施135上坝址（方案二）工程地质条件135.1地形地貌135.2地层岩性、构造特征135.3上坝址稳定性分析145.3.1两侧坝肩边坡稳定性分析145.3.2坝址稳定性及渗漏分析145.4 尾矿库排水设施156上下坝址方案比较分析157拦洪坝坝址区工程地质167.1地形地貌167.2地层岩性、构造特征167.3坝址稳定性分析168筑坝材料及坝型169 结论与建议189.1结论189.2建议18附 图：1、陕西力德矿业席家沟尾矿库工程地质平面图2、工程地质剖面图113、工程地质剖面图224、工程地质剖面图335、工程地质剖面图446、工程地质剖面图557、工程地质剖面图668、ZK1-ZK6钻孔柱状图附件：席家沟尾矿库勘察技术要求陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库及选矿厂工程地质勘察报告1工程概述1.1工程概况陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿库工程坝址位于石泉县两河镇金盆村一组、子午河下游右岸支沟席家沟内，整个工程由初期坝、拦洪坝、堆积坝、排洪涵管等系统构成。席家沟沟谷呈北东南西走向，为一狭长沟谷，一般无地表径流，但在雨季地表水流量较大。纵坡降为3%，东北高西南低。1.2尾矿坝原初期尾矿坝位于席家沟沟口以上约100m，因局部塌陷，存在安全隐患，已不能满足矿渣排放、堆积的需要，因此拟选择在原坝址区（方案一）或原坝址以上150m处（方案二）新建初期尾矿堆积坝，具体坝址见工程地质平面图所示。拟建尾矿库总库容为60万m3，总坝高35.0m，尾矿库级别为5等，排洪方式采用排洪斜槽涵洞方式。其中下坝址（方案一）坝高约15.0m，长83.0m,坝顶标高504.00m；上坝址（方案二）坝高10.0m，长56.0m,坝顶标高为500.00m。尾矿库上游设置拦洪坝，坝高10.0m，长28.0m，坝顶宽度3.0m。1.3目的任务根据国家有关规范，结合甲方要求，本次勘察的主要目的任务是查明尾矿坝坝基区、拦洪坝坝基区及尾矿库两岸工程地质条件，为库坝建筑设计提供依据，主要勘察工作内容为：（1）查明库坝区地形地貌、地层岩性，地质构造的类型、产状及分布规律。（2）评价坝基及两岸边坡稳定及渗漏等。（3）评价库区场地稳定性及两岸边坡稳定性，提供抗震设计参数指标。（4）查明地下水的类型及埋藏条件，并评价场地水、场地土对建筑材料的腐蚀性。（5）提供坝址区覆盖层的厚度，岩石风化程度及风化深度以及各层岩土的物理力学性质，地基土的压缩系数、承载力以及基岩和砼的摩擦系数等。（6）查明坝基及两岸和库区有无活动断层、裂隙、滑坡、溶洞等地段不良地质作用，提出对不良地质作用防治措施建议。（7）提供筑坝材料分布范围、储量和质量,评价开采运输条件。1.4勘察执行技术标准岩土工程勘察技术规范 （YS52022004J3002004）选矿厂尾矿设施设计规范 （ZBJ190）建筑地基基础设计规范（GB500072002）建筑抗震设计规范 （GB500112001）中国地震动参数区划图（GB183062001）尾矿库安全技术规程 工程地质手册(中国建筑工业出版社，第四版)1.5工作概况本次勘察主要采用以工程地质测绘为主，结合工程地质钻探和工程地质坑探开展工作。工程点主要布设在坝轴线上及排洪斜槽-涵洞、排洪隧洞沿线。其中在下坝址（方案一）坝轴线上布设2个钻孔、2个探坑，以查明原初期尾矿库坝体填土厚度、土体密实程度、基岩埋深等；在上坝址（方案二）坝轴线及坝体上下游共布设4个钻孔、2个探坑（具体如工程地质平面图所示），以查明库区覆盖层厚度、地层结构、风化程度。沿方案一、方案二排洪斜槽涵洞、排洪隧洞线路布设探坑19个，以查明管线线路岩土成因、类型、厚度等。探坑深度1.14.5m，均进入下伏强风化基岩中。钻孔深度15.221.8m，均揭穿覆盖层进入基岩弱风化层。地形图由甲方提供。野外工作自2011年7月16日开始，至7月28日结束，之后转入室内资料整理汇编。各项工作都严格按有关规范执行。勘察质量符合要求，成果资料可作为设计依据。主要完成实物工作量见下表。完成实物工作量一览表 表1名称比例尺工作量备注工程地质测绘1:10000.35km2水文地质调查0.35km2剖面111:20083.0m剖面221:25059.0m剖面33水平1:400 垂直1:200120.0m剖面441:15041.2m剖面55水平1:500 垂直1:100990.1m钻孔86.2m6个探井55.2m23个动探试验1.8m18次1.6 交通位置及区内自然地理条件陕西力德矿业有限公司席家沟尾矿坝（库）位于石泉县两河镇金盆村一组，工作区距离石泉县城约35.0km，距离两河镇约1.0km,有乡村公路从工程区西侧南北向通过，并与201国道相接。通往尾矿库库区的简易公路正在修建中，交通基本便利（见插图1：交通位置图）。尾矿库位于子午河下游支沟席家沟内。该沟基本呈北东南西向，为一干沟，无地表径流，但在雨季地表水流量较大，最大洪水流量约30m3/s（访问资料）。汇水面积约0.35km2。 插图1： 交通位置图气候属秦岭山地、湿润气候区。区内光照适中，雨量充足，气候温和，四季分明，冬夏长春秋短，年平均气温15.4，极端最高气温41.5，极端最低气温10，多年平均降水量799.3mm，年最大降水量1109.2mm，年最小降水量540.3mm，夏秋雨季降水量占全年的70%，一般七、八、九月为雨季。霜冻期61146d，初冻最早10月中旬，终冻最迟4月初。区内土地贫瘠，农作物以玉米、豆薯类为主，水稻、小麦次之，粮食丰年可以自给。经济作物主要有黄姜、蚕桑、木耳、药材。林地覆盖较大。目前已发现可供利用小矿产资源有铁、铅锌、钒钛、金、石灰岩等，属经济发达区内的欠发达区。2区域地质概况2.1区域地质构造特征本区大地构造位于秦岭地槽与扬子准地台交接部位、处饶丰麻柳坝钟宝区域大断裂东侧，属南秦岭印支褶皱带，白水江白河褶皱束。根据沉积区的差异特点，本区地层划属南秦岭分区、徽县旬阳分区，区内火山活动较为强烈，沉积岩相、厚度差异较大，其基底为一套浅深变质细火山碎屑岩、火山碎屑沉积岩及细碎屑岩沉积。饶丰麻柳坝钟宝大断裂和月河断裂构成了区内的主构造格架。2.2 地层及岩性1、地层岩性 （1）寒武系中上统（2-3） 分布于饶丰河以东的广大地区，地表出露连续，且分布面积大。岩性主要为含石榴子石绢云母石英片岩、绢云母千枚岩夹炭质片岩、硅质岩、硅质板岩及透镜状灰岩，出露厚度大于1400 m，与上覆奥陶系地层呈平行整合接触。（2）洞河群（-O）dh上部为灰岩、钙质片岩，中部为厚层硅质岩，下部为灰岩、钙质片岩。主要分布于两河镇一带，是工程区主要的出露岩性。（3）第四系（Q4） 为第四系全新统冲洪积层和残坡积层。冲积层主要为河漫滩堆积，多为砂砾石和漂（块）石。厚度3.2-9.30 m。坡积层多为含碎石粘性土堆积，分布于山麓、斜坡坡脚或地形平缓处，层厚1.5-15.0m。 2、构造褶皱工程区位于南秦岭褶皱系、白水河-白河褶皱束南侧。走向NW-SE，出露地层主要为寒武系中上统（2-3）及洞河群（-O）dh片岩、硅质岩，产状35-7030-55。 断裂区域构造主要为工程区西南侧约500m处发育的饶丰-麻柳坝-钟宝主断裂，该断裂呈反“S”形弧状展布，破碎带数十米至数百米，倾向多变化，在工程区一带（北段）东倾，中段SW倾，到湖北境内复向SW倾，倾角60-80，逆断层。为古生代以来的台、槽分界断裂。月河断裂呈弧形，由安康沿月河向西北延伸，至饶丰河走向转为NNW-SSE向，倾向东偏北，在两河镇附近与饶丰-钟宝断裂相交。综上所述，区域内新构造活动以大面积隆升为主，场区外饶丰-麻柳坝-钟宝主断裂及月河断裂走向呈舒缓波状，与最大主应力方向近于垂直，属区域构造不稳定区。3、岩浆岩 区内出露的主要以酸性岩浆岩为主，工作区北侧出露有较大规模的宁陕岩体，岩性主要为细-中粒黑云母花岗岩。其他地段出露一些规模较小的花岗岩脉，细晶岩脉及少量基性岩脉。主要出露于工作区北部广大区域。3库区水文、工程地质条件3.1地形、地貌及岩性特征拟建尾矿库区位于子午河下游支沟席家沟内，沟谷全长约1.25km，沟谷宽度1540m，为一陡峻的“V”型谷，沟谷展布方向总体为北东南西向，与两岸绢云石英片岩岩层走向呈锐角相交，地貌属中低山山地剥蚀地貌（见照片1）。照片1 库坝区地貌（从下向上看）库区沟谷两岸多为陡坡地形，呈不对称的“V”型谷，右岸自然坡度2535，左岸3045。岩性主要为寒武系中上统绢云石英片岩，地层产状7342,变化不大。沟谷缓坡及坡底部覆盖有1.12.8m的坡积土；沟床底部局部基岩出露,大部分覆盖有0.5-4.5m冲洪积堆积的碎石土、砂砾石及尾矿沉积砂（见工程地质剖面图55）。3.2地震与场地稳定性评价区域上工程区为大面积隆升区，为区域构造稳定区，地震以弱震为主。根据中国地震动参数区划图（GB18306-2001）和建筑抗震设计规范（GB50011-2010），石泉县地震动峰值加速度为0.05g，抗震设防烈度为6度，地震分组分第三组，设计特征周期0.35s。3.3库区构造特征库区主要发育的构造为一组 “X”节理构造，为剪节理。其产状Jj1: 23654，频数23条/m，长度515m，节理面平直，光滑，微张-紧闭，浅表有夹泥；Jj2:22078，频数12条/m，长度510m，特征同Jj1，浅表多张开，有夹泥。库坝区无其它大的构造及断层破碎带发育。3.4库岸稳定性及地下水类型3.4.1 库岸稳定性库区位于两岸陡峻的“V”字型沟谷内，区内分布的地层岩性主要为寒武系中上统绢云石英片岩,鳞片变晶结构，薄层状构造。岩层层面与沟谷岸坡呈锐角相交，微倾下游，所发育的一组“X”剪节理产状较陡，倾向与沟谷走向斜交。节理及岩层层面与岸坡坡面都呈大角度相交，为有利组合关系，对库岸稳定性影响不大。 库区两岸岸坡坡面平直、陡峻，基岩出露，无与坡向同向的软弱结构面发育，无顺沟断层发育，勘察中未发现滑坡、泥石流、崩塌、地裂缝等不良地质作用。库岸稳定性好。3.4.2地下水类型及特征席家沟山高坡陡，基岩基本出露，第四系覆盖层仅分布在坡角及部分坡面，本身为无地表水迳流的干沟，说明库坝区地下水活动轻微。地下水主要为赋存于基岩强风化层中的裂隙水和第四系破积土中的季节性上层滞水，水量小，主要受大气降水补给，并向谷底及地形低凹处迳流排泄。库坝区水文地质条件简单。根据地区经验，本地区地下水PH值在6.7-6.9之间，地下水对建材有弱腐蚀性；场地土对建材无腐蚀性。4下坝址（方案一）工程地质条件4.1地形地貌下坝址位于子午河下游支沟席家沟沟口上游100m处，该处呈 “V”型沟谷地貌，右陡左缓，坝址沟谷底宽80m左右，两岸岸坡陡峻，基岩基本出露。4.2地层岩性、构造特征因该处位于沟口，有原初期坝存在，因此覆盖层主要为第四系冲洪积堆积砂砾石（Q4alpl）及人工堆积的碎石土（Q4ml），下伏基岩为寒武系中上统绢云石英片岩，鳞片变晶结构，块状构造。该岩石风化强烈，地表多为强风化，物理力学强度一般。钻孔资料显示，强风化层厚度2.33.0m。主要发育的构造为一组 “X”节理构造，为剪节理。其产状Jj1: 23654，频数23条/m，长度515m，节理面平直，光滑，微张紧闭，浅表有夹泥；Jj2:22027，频数12条/m，长度510m，特征同Jj1，浅表多微张开，夹有少量泥质。坝址区无其它大的构造及断层破碎带发育。4.3下坝址稳定性分析4.3.1坝肩两侧边坡稳定性分析下坝址区左岸及右岸中上部基岩基本出露，现坡面平直，为陡峻坡地形。岩石节理走向与坡向斜交，未发现与坡向同向的软弱结构面发育。但左岸岸坡顶部因修路堆积有大量松散弃土、弃渣，受雨水浸泡、冲刷后有发生滑塌危险，边坡稳定性较差。4.3.2坝基稳定性及渗漏分析下坝址区目前为原尾矿坝，堆有大量未压实的坡积碎石土，结构松散，土质不均匀。且当时开挖时，基底残存坡积土未彻底清理，坝基没有置于稳定基岩中。重型动力触探原位测试成果表明，最大11击，最小3击，平均5.8击，变异系数0.24，为较高变异，显示其密实度差、土质不均，承载力较低（见表2）。覆盖层之下为绢云石英片岩，裂隙发育，风化强烈。且目前堆有大量不稳定坡积土，最大厚度达18.5m，因此该处坝基稳定性较差。另外该处还发育有一组 “X”剪节理，产状较陡，节理面微张，对工程施工影响较大。动力触探试验成果（N63.5）统计表 表2地层试验次数范围值平均值标准差变异系数标准值坡积碎石土243.8-11.25.822.120.245.64强风化板岩416.21-24.3519.413.420.0820.04注：表中击数已经杆长等综合修正坝址处为一低山斜谷地貌，两岸山体雄厚。基岩为绢云石英片岩，裂隙发育，所发育的一组 “X”剪节理，延伸有限，坝基渗漏主要为沿浅部裂隙渗漏且渗漏轻微。4.4 尾矿库排水设施排水系统拟采用排水涵管隧洞泄洪方式。根据剖面图55所示，设计在原坝址处右侧岩质山体设置隧洞，工程量大，费用高，建设周期长。5上坝址（方案二）工程地质条件5.1地形地貌上坝址（方案二）位于下坝址以上200m处，该处呈 “V”型沟谷地貌，右陡左缓，目前经人工开挖后，坝基两侧已形成直立的陡坎。该处沟谷底宽约52m。5.2地层岩性、构造特征上坝址（方案二）坝轴线位于沟口以上350m处，沟谷底部为第四系冲洪积堆积的砾砂（Q4alpl）及大量尾矿砂，左岸斜坡底部覆盖层为第四系残坡积堆积物（Q4eldl）,主要为坡积碎石土夹少量风化砂，含较多绢云片岩碎石及角砾，结构松散，碎石及角砾含量达35左右，局部夹有4080cm大块石。孔隙发育，透水性好。基岩为绢云石英片岩，坝址右岸基本出露，风化强烈，物理力学强度一般，根据钻孔资料，强风化层厚度在1.82.3m（见工程地质剖面图3-3）。该处除发育一组延伸有限的“X”剪节理外，坝址区无其它大的构造及断层破碎带发育。5.3上坝址稳定性分析5.3.1两侧坝肩边坡稳定性分析上坝址区左岸斜坡基岩出露，岩层层面与坡面斜交，无与坡向同向的软弱结构面发育，岸坡稳定性好。右岸底部坡面平缓，覆盖有少量坡积碎石土，厚度2.63.5m。其余基岩出露，岩石节理走向与坡向斜交，边坡稳定性较好。5.3.2坝址稳定性及渗漏分析上坝址区上部为原来排放的尾矿砂，下部少量堆积碎石土，最大厚度10.0m，下伏基岩为强风化绢云石英片岩，稳定性好，力学强度高，且基岩强风化层厚度较小。坝址区无软弱夹层，无顺沟断层，无深层滑移问题，坝基稳定性较好。坝址处为一低山斜谷地貌，两岸山体雄厚。基岩为绢云石英片岩，岩石致密坚硬，所发育的一组 “X”剪节理，延伸有限，坝基渗漏主要为沿浅部裂隙渗漏且渗漏轻微。5.4 尾矿库排水设施排水系统拟采用排水涵管斜槽泄洪方式。根据剖面图55及66所示，该排洪管线线路基本沿沟心及两岸坡底平缓地带布设，具有线路短、坡度缓、施工简便，经济性好等优点，因此推荐选用该线路。 但线路所在沟心及缓坡覆盖有1.14.5m的坡积碎石土、尾矿砂等，土质不均，承载力低，不能直接作为管线基础。推荐选用层强风化绢云石英片岩作为基础持力层，基础置于该层不小于0.5m。6上下坝址方案比较分析通过对上下坝址从地形地貌、地层岩性、构造特征、边坡稳定性、经济性角度综合比较分析后，最终推荐以上坝址（方案二）作为尾矿库坝址较为理想。筑坝时坝底及坝肩应镶入基岩弱风化层不小于1.0m。根据地区经验，坝基岩土力学参数建议值： 岩土力学参数值表 表3层号及土名承载力特征值fak(Kpa)基底摩擦系数内摩擦角（）坡积碎石土140/42强风化绢云石英片岩400/70中风化绢云石英片岩6000.40-0.60857拦洪坝坝址区工程地质7.1地形地貌拦洪坝位于沟席家沟顶部，该处呈 “V”型沟谷地貌，两岸岸坡陡峻，基岩出露，坝址沟谷底宽10m左右。7.2地层岩性、构造特征因该处位于沟顶部，岸坡陡峻，因此覆盖层仅分布于沟心，主要为第四系冲洪积堆积的坡积碎石土（Q4dl），下伏基岩为寒武系中上统绢云石英片岩，鳞片变晶结构，块状构造。该岩石风化强烈，地表多为强风化，物理力学强度一般。钻孔资料显示，强风化层厚度2.33.0m。坝址区无大的构造及断层破碎带发育。7.3坝址稳定性分析坝址区岸坡基岩基本出露，坡面平直，为陡峻坡地形。岩石节理走向与坡向斜交，未见有与坡向同向的软弱结构面发育。无滑坡、泥石流等不良地质作用，坝址区稳定性好。8筑坝材料及坝型优良的筑坝材料、良好的颗粒级配是保证坝体安全使用的前提。若采用透水堆石坝坝型，由于席家沟处于青年期，沟谷陡峻、顺直，几乎没有第四系冲洪积堆积的砂卵石，建透水堆石坝的沙砾石料可从2.0km外的两口河调运，经济性差。若采用干砌石坝，因库区内部石料为绢云石英片岩，不能供筑坝用，因此须从1.0Km外的两河口集镇附近调运大量硬质块石，成本高，经济性差。且该处人口密集，爆破难度大。在库区内右岸及谷底分布有厚度较大的第四系坡积含碎石粘土质中粗砂，局部夹有大块石。若将其作为筑坝土料，既增加了库容，又解决了筑坝材料的问题，一举两得。坝体背水面以浆砌块石护坡，块石之间相互错缝，预留泄水孔。迎水坡设置砂砾石反滤层，推荐采用该坝型。护坡所用块石料亦可就近开采，在席家沟西北方向两河口附近分布有大量块状硅质灰岩，经现场查看地表出露呈中风化状，质硬，完全能满足护坡的强度要求。另外，在席家沟对面子午河右岸，同样分布有硅质岩，中厚层状，地表呈弱风化状，强度高，坚硬，是理想的护坡石材，无需征用耕地。以上两处块石料场之石料储量丰富，在做好安全工作的前提下可以需要开采使用。筑坝时除坝底及坝肩应镶入基岩弱风化层之外，筑坝材料应级配良好，剔除植物根茎及大块石，分层碾压，压实系数取c：0.94。由于在坝体右岸发育一条冲沟，为防止洪水冲蚀坝体，应采取工程措施加以防范，确保坝体质量安全。9 结论与建议9.1结论（1）库坝区地貌为中低山山地剥蚀地貌，坝基及两岸岸坡稳定性较好，无滑坡、崩塌、泥石流、岩溶等不良地质作用。上坝址可作为席家沟尾矿坝初期坝的建筑场地。（）工程区为区域构造稳定区，地震以弱震为主，抗震设防烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计特征周期为0.35s。（）库坝区水文地质条件简单，地下水类型为赋存于基岩风化层中的裂隙水及赋存于松散覆盖层中的季节性上层滞水。地下水对各种建材有弱腐蚀性。场地土对建材无腐蚀性。（4）有关参数见相关章节。推荐采用土石堆积坝坝型。9.2建议（1）该尾矿库拟采用湿法排放，建议在排放过程中对废水循环利用。同时在坝下修建集水坑，将尾矿库渗水进行回收利用。（2）因原初期坝目前已成危坝，雨季受洪水浸泡、冲刷后可能造成溃坝危险，因此建议在坝上下修筑浆砌石护坡，进行加固。（3）工程竣工后及运行过程中，应定期对坝体进行变形观测，加强巡视，发现问题及时采取补救措施，防止灾害发生。