尾矿坝工程地质勘察与评价研究

汪 康，陈 坚

（江西省地质局赣西地质调查大队，江西 南昌 330200）

尾矿坝的作用是尾矿库用来贮存尾矿和水资源，尾矿坝主体主要由主坝和副坝组成。副坝和主坝修建时分为初期工程和后期工程。初期工程主要是对尾矿坝选址区域地质勘查和整体修建，采用砂土和砂石材料建筑尾矿坝，根据矿产企业需求可将坝体分为不透水坝和透水坝两种，两种坝体透水性质和透水能力不同。在修建时一般广泛修建尾矿透水坝，修建时采用透水性能较好的材料，加固坝体的稳定性。后期工程是尾矿坝投入使用后的维护工程，确保尾矿坝的安全性，延伸尾矿坝，加高筑成小坝体用来满足矿业企业发展的需求，后期工程修建的坝体可以细分为上游式尾矿坝和下游式尾矿坝。

不同类型的尾矿坝其抗滑性和稳定性程度均不同。随着矿产资源开采力度不断加大，尾矿坝工程逐渐增多，尾矿坝工程地质勘察工作影响尾矿坝工程的稳定性和安全性，需要全面进行工程地质勘查，及时对尾矿坝工程和地质勘查工作进行综合评价，研究尾矿坝工程地质勘察与评价尤为重要。

1 尾矿坝工程地质勘察与评价现状

随着尾矿坝工程规模越来越大，越来越多的企业逐渐重视尾矿坝工程地质勘察与工程地质评价，全面细致地地质勘察与评价。尾矿库的安全是选矿厂生产的前提，是选矿厂正常运行的基础，一旦地质勘查工作存在隐患问题将会严重影响尾矿坝工程正常工作，会给选矿厂造成严重的资金损失。尾矿坝工程实景如图1所示。

图1 某尾矿坝实景图

根据对尾矿坝工程实地考察，发现尾矿坝工程还存在很大的问题，包括尾矿库工程地质勘察市场问题、勘察费用欠合理、勘察成果质量差、尾矿库工程地质勘察范围不准确和勘察和试验并重等多个问题。企业修建尾矿坝工程一般会将工程承包给专业的修建单位，从尾矿坝工程地质勘察市场分析，发现勘察单位存在岩土工程勘察经验不足和勘察设备不足等问题，部分从事勘察人员不具备丰富的勘察经验和专业勘察知识，勘察过程中使用的设备较落后，勘察单位为了节省资金，没有采用先进设备进行地质勘查，导致勘察数据与实际数据不符，地质勘察结果可信度不高[1]。企业为了节省尾矿坝工程成本，勘察费用安排不合理，企业为了追求低投入，在工程修建初期阶段，对尾矿坝工程地质勘查重视程度不高，大多企业会选择保守设计，长时间使用将会降低尾矿坝的稳定程度，企业给勘察单位的资金较少，勘察单位会减少勘察内容确保自己的经济收益，很大程度上降低了尾矿坝工程质量。尾矿坝工程地质勘察范围需要向四周延伸，分析周围地质结构和水文地质特征，是否周围存在不良地质断层，尾矿坝工程修建可能会导致断层发生变化，发现大部分勘察单位进行地质勘察时，勘察范围没有得到扩展，勘察内容不全面，导致尾矿坝工程在后期的承载能力上存在一定问题。

2 尾矿坝工程地质勘察

2.1 水文地质条件

选取某尾矿坝工程作为本文研究的对象，分析尾矿坝工程地质特征，分别从工程水文地质条件和地层岩性进行分析。某尾矿坝工程位于该地区的西侧，附近多山脉，山脉走向多呈东北-西南走向，该区域地形地貌复杂，地形切割程度比较强烈。某尾矿坝工程所属区域为侵蚀型低丘陵地形，其地貌类型以丘陵构造剥蚀地貌类型为主，岩石侵蚀堆积现象比较明显，周围沟谷十分发育。该地区主要以丘陵为主，勘察范围内地形高差不大，勘察范围最高海拔为365m，勘察范围最低海拔为240m，勘察范围的海拔相对高差为125m左右。勘察区域两侧山坡地形地势陡峭，地势西南高，东北低，两侧山体的坡度大约在25°～30°之间，该区域的水文地质条件较好，分析该地区的水文地质条件对尾矿坝工程的影响[2]。该区域的沟谷较多，地表水在谷底出排出，尾矿坝工程区域中上游地表水流量为24.36 L/s，中游地表水量为36.34 L/s，下游地表水流量为45.6 L/s。尾矿坝工程地下水分布在该区域的沟谷地带，在该区域中发现少量的地下水，区域海拔较高范围未发现地下水，地表水主要集中在沟底山脚下，且流量较小，地表水深度大约为23m左右，平均流量为12.6 L/s。尾矿坝工程水文地质勘查也需要考虑到岩土体的渗透性，是影响尾矿坝工程修建的重要因素之一，勘查发现该区域的盐土体的渗透性较强，区域岩土体主要以粉细砂和坝基黄土状亚砂构成，两种岩体的透水性较好，岩体透水性的强度，影响该区域地表水变化。

2.2 地层岩性

尾矿坝工程地质地层岩性可以按照地层时代和地层成因划分，根据地层岩性成因可以划分为人工堆积层和第四纪沉积层，该区域第四纪沉积层岩性如下表1所示。

表1 第四纪沉积层岩性

根据表1可知，尾矿坝工程区域的地层岩性特征，区域中地层岩性类型较多，主要以粉土岩性为主，颜色主要呈现出黄褐色，处于中等密度，湿度一般，其中含有30%～60%砾石，10%～20%杂石，5%～8%碎石，周围植物根系发育较好。砂岩颜色为灰白色，岩石质地较硬，强风化砂岩岩芯呈块状，中风化砂岩岩芯主要呈短柱状，局部可能会出现块状形态。地层岩性可以分为第四系、第三系、二叠系、三叠系、石炭系和泥盆系，每一种类型的地层岩石发育时间和发育成因均不同，岩石堆积厚度也具有一定差异性，根据岩性变化情况和岩性组合差异划分地层单位，地层单位作为尾矿坝工程地质勘察的主要内容，地层岩性影响尾矿坝工程建设。

3 尾矿坝工程地质评价

3.1 主坝工程评价

尾矿坝工程地质评价通过对主坝和副坝结构特征分析，掌握整个工程地质变化情况，主要评价主坝和副坝的稳定性和安全性。某尾矿坝主坝均采用粉质黏土、风化材料和部分碎石材料修建，碎石颜色呈灰色和深灰色，碎石颗粒直径大约为6cm左右，形状呈现出不规则形态。尾矿坝工程修建区域为沟谷地形，横向和纵向平均坡度大约为10°～30°之间，沟谷沟底地层主要由粉土和砂岩构成，属于软弱土层类型。沟底土质较好，该尾矿坝的主坝填土压实度大约为 93%，内部含水量可以达到25%，具有较强的稳定性，主坝坡面不易出现塌陷等情况。沟谷两侧山坡坡度相对比较陡峻，岩石组成结构相对比较稳定，勘察过程中未发现滑动面，该区域断裂结构较少，地层活跃度不高，该区域不易出现滑坡等现象[3]。评价主坝区域地层地下水腐蚀性，抽取地层地下水检测，发现该区域的地下水pH为7.79，侵蚀性为12.56，总矿化度为108mg/L，腐蚀等级处于微腐蚀状态。主坝区域分布的岩石类型全风化灰岩和角砾，检测出两种岩土层渗漏性强度，全风化灰岩渗透系数最大值为1.52×10-4cm/s，渗透参数最小值为1.24×10-5cm/s，角砾渗透参数最大值为4.62×10-4cm/s，渗透参数最小值为7.87×10-6cm/s，根据测出透水参数值可知，地层透水等级为微透水等级。主坝区域附近地层表面具有溶蚀裂缝和溶槽等多种溶蚀现象，溶蚀作用会对主坝工程造成一定影响，在此基础上将溶蚀作用降低到最小状态。

3.2 副坝工程评价

尾矿坝工程主要由主坝和副坝构成，副坝也是尾矿坝工程的重要组成部分，加强副坝稳定性与主坝稳定性同样重要，副坝包括排水隧洞和排水井部分。采用强风化岩作为主要修建材料，该区域的强风化岩分布均匀，地层承受力强，副坝区域不存在液化砂土和粉土，地层中部未发现断裂现象地层结构相对比较稳定。抽取副坝地层中地下水检测，发现该区域地下水pH值为8.56，侵蚀性为12.36，总矿化度为98mg/L，腐蚀等级处于微腐蚀状态。副坝区域分布的岩石类型强风化灰岩和强风化泥灰岩，检测出两种岩土层渗漏性强度，强风化灰岩渗透系数最大值为1.34×10-4cm/s，渗透参数最小值为4.98×10-5cm/s，强风化泥灰岩渗透参数最大值为2.62×10-4cm/s，渗透参数最小值为5.87×10-6cm/s，地层渗透等级为微透水等级。副坝区域沟谷两侧坡度大约为为20°-30°之间，局部地势比较平缓，局部坡度大约为为10°～15°左右，山体岩石质地较硬，不易出现滑坡和塌陷现象。副坝区域两侧山体分布少量危岩体，呈块状集中分布，分布面积大约为为100m²～300m²，危岩体局部出现裂缝，容易出现山体崩塌情况，给尾矿坝带来潜在的安全问题。

4 结语

本文研究了尾矿坝工程地质勘察与评价，从尾矿坝工程水文地质条件和地层岩性两个方面进行勘察，分别评价了主坝工程和副坝工程。根据对尾矿坝工程实地考察，评价尾矿坝工程的稳定性、适应性、地下水腐蚀性、库区渗漏性和库区地质灾害等多个方面。本文研究只涉及到工程地质勘查与评价内容，没有对勘查问题做出全面分析，希望在下一次研究中，根据具体的尾矿坝勘察问题提出相应的解决措施。