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1、某新建尾矿设施工 程 地 质 勘 察 报 告1前言1.1工程概况，拥有青铜沟巨型矿床一座，分公司拟在小青铜沟新建一座尾矿库，由设计（以下简称设计院）。受设计院委托，我公司对新建的尾矿库进行了工程地质勘察。技术人员及施工队伍于2006年8月上旬进场，克服山势高而险峻、道路小而崎岖，甚至无路而须披靳斩棘等重重困难，至9月8日完成外业勘探调查工作，9月下旬提交工程地质勘察报告。新库包括初期坝、排水井、排水隧洞和拦洪坝。初期坝轴线两端坐标分别为：X=3664591，Y=36634186和X=3664591，Y=36634280。坝底高程850.0m，坝顶高程为885.0m，坝高35 m，坝顶宽4m，坝
2、长94m，拟采用碾压堆石坝，上下游边坡均为1：2.0，有效库容23.3104m3，可服务3.75年。后期尾矿堆积坝采用上游法尾矿堆坝，尾矿堆积边坡1：4，尾矿最终堆积标高900.0m，堆高15.0m，总坝高50.0m，总库容52.74104m3，有效库容51.0104m3，可服务8.23年。库尾设置2座排水井和1座连接井，井径分别为2.0m、4.0m和4.0m，井高分别为8m、10m和0m。两个排水井坐标分别为：X=3664823，Y=36634158和X=3664867，Y=36634206。尾矿库设2道排水隧洞（本报告编号：大沟以下的为，小沟至大沟的为），隧洞断面采用城门洞形，宽B高G分别
3、为3.4m3.4m、2.3m2.3m，隧洞总长1466余m。排水隧洞从尾矿库至大青铜沟的汇入点坐标为：X=3664415，Y=36633715，从大青铜沟至青铜沟口的排水隧道两端坐标为：X=3664128，Y=36633820和X=3663495，Y=36633772。在大青铜沟内两条隧洞口的下游设置拦洪坝，坝高11.5m，坝顶宽5.0m，上下游边坡分别为1：0.4和1：0.75，为浆砌石重力坝。处理后的尾水经排水井通过排水隧洞先汇入大青铜沟，然后，再通过排水隧洞排入青铜沟（口），最后注入竹筒河。1.2勘察的主要目的及要求根据设计院提供的陕西汞锑科技有限公司陕西寻阳青铜沟汞锑矿选矿车间新建尾矿
4、设施工程地质勘察任务书，本次勘察的目的为：一、为新建尾矿库提供设计依据。二、查明排洪系统布置沿线各地层地质情况。三、查明库区接力裂隙发育情况及渗漏对周边环境的影响。四、查明尾矿库堆存场地对750采矿平巷的影响。为达到上述勘察目的，有如下要求：一、库区、初期坝坝址及拦洪坝1地层岩性构成，地质构造类型、产状及分布规律。2断层、裂隙系统的发育程度、结构面的产状与力学性质。3查明库区节理裂隙发育情况及渗漏对周边环境的影响。4有无导致滑动（滑坡、崩塌）的软弱岩（土）层、软弱结构带，及其分布和岩土性质。5查明建库后对750采矿平巷的影响，并做出相应评价，特别对确保750平巷采矿安全性提出所需的工程措施。6
5、上覆土层及风化层的分布厚度与物理力学性质。7库区1/1000工程地质平面图、纵断面图。8岩土（各有代表性土层）物理力学性质实验项目、数据、数量及要求均按勘察规范进行，软弱土层分别作筷剪和固结筷剪。二、排水井、隧洞1岩性构成、岩层产状、厚度、节理、裂隙发育情况，断层结构面的产状与力学性质。2有无岩石破碎带、软弱结构面及其宽度、分布和岩性特征。3有无透水通道或透水层及其透水性。4地下水对混凝土的侵蚀性。5岩石的物理力学性质（包括围岩的坚固系数）。6井和隧洞钻探点的工程地质柱状图及沿线的1/1000工程地质纵剖面图。三、筑坝材料1、砂、石料场宜在各坝址附近勘察商定，浇混凝土河砂就近调查商定。2砂、石
6、的物理力学性能，其实验项目和要求按有关规范。石料做干、湿抗压强度实验，并提出软化系数。四、勘察附图要求各勘察钻孔点1：1000平面图、坝体及地基土层剖面图、钻孔综合柱状图、土样各试验数据及统计整理表等。1.3勘察依据及勘察等级勘察依据：根据场地地质条件和技术要求，本次勘察工作量的布置及所采用的方法、勘察成果报告的编制主要依据下列规范规程及相关要求：（1）上游法尾矿堆积坝工程地质勘察规程（YBJ11-86）；（2）岩土工程勘察规范（GB50021-2001）；（3）建筑地基基础设计规范（GB5007-2002）；（4）建筑抗震设计规范（GB50011-2001）；（5）中国地震动参数区划图（GB
7、18306-2001）；（6）土工试验方法标准（GB/T50123-1999）；（7）陕西汞锑科技有限公司陕西寻阳青铜沟汞锑矿选矿车间新建尾矿设施工程地质勘察任务书（设计院2006年9月2日）勘察等级：拟建尾矿库坝高35m，属四级尾矿库，其重要性等级为二级，场地复杂程度为二级（即中等复杂场地），地基复杂等级为二级地基（即中等复杂地基），属乙级岩土工程勘察项目。1.4勘察方法及完成的工作量本次勘察的手段采用钻探、井探和地面调查，在钻孔中进行原位测试和采取岩石和地下水的试验分析样品，实验分析分别外委长安大学工程勘察研究院岩土工程测试中心及西北有色勘测工程公司实验室进行试验。本次勘察中的拟建尾矿库勘
8、探点数量及其位置由设计院确定：在坝轴线布置3个勘探点，点距约30m；垂直坝轴线并在其上下游各布置2个勘探点，点距约30m；在库尾两个排水井位置各布置一个勘探点，后因增加1个连接井，共计10个勘探点，勘探点一般为钻孔，左坝肩因岩石出露良好并形成一个几乎垂直的基岩地质剖面，故左坝肩勘探点采用浅井，右坝肩因地形很陡，短时期内重型钻机难以就位，也采用浅井予以揭露地层地质情况，连接井也采用浅井揭露至基岩。设计院对大青铜沟拦洪坝勘探点数量亦进行了确定，为3个勘探点，根据场地实际地质情况，本次勘察在沟内及右侧坝肩各布置了一个钻孔，左坝肩布置了一个浅井。根据设计院任务委托书要求和场地工程地质条件，本次勘察完成
9、的工作量如表1：完 成 工 作 量 表 表1工作内容数量单位备注工程地质调查2(km)21：2000钻探131.90/9m/孔井探7.40/4m/个11.1 m3钻孔地下水位测量18/9次/孔测量放样、定测13点重型动力触探试验2/2次/孔压水试验4/4段/孔采取岩石试样11组绘制工程地质勘察平面图1张绘制工程地质剖面图9张含隧洞绘制钻孔地质柱状图9孔绘制浅井地质柱状图4个 编写工程地质勘察报告1份2 库区自然地理2.1位置交通库区位于省市县乡高坎子村河北侧青铜沟内， 在县城东北约一百公里处。库区南侧有一条简易（砂石）公路公路向东30余公里与乡、镇相连，向西近40公里至镇与至铁路相接。拟建尾矿
10、库位于青铜沟之小青铜沟之内，其内不能通车，仅有一羊肠小道从沟底蜿蜒而上，向下距可通车之处约2公里，勘察施工甚为不便。2.2地形地貌拟建尾矿库及排水隧洞穿越地段（即库区）属岭南麓剥蚀中低山区，山脊多呈东西向展布，库区群峰耸立，岗峦叠嶂，植被茂盛，群山苍翠。地势总体上北高南低，地形起伏很大，地面最低高程约700.0m，最大高程达1339.0m。拟建尾矿库在小青铜沟的地面最低高程为850.0m，沟谷两侧山坡坡度一般大于30，局部地方为悬崖峭壁（如初期坝的左坝肩山体），基岩出露良好，属中低山陡坡地形。2.3水文气象矿区范围内无较大的地表水体，竹筒河自西向东蜿蜒流经库区南侧，于桥与崖屋河汇合，转向南泄，
11、直入汉江，青铜沟为其支流。竹筒河流量一般为0.4米3/秒，最大80米3/秒，洪水持续23天即趋正常；大青铜沟流量受大气降水控制，一般流量0.010.02米3/秒，洪水期最大流量可达29米3/秒；小青铜沟特征同大青铜沟，流量一般小于0.01米3/秒，最大流量0.137米3/秒。建矿前，矿区地表水流自大、小青铜沟流入青铜沟后汇入竹筒河；自建一期尾矿库后，小青铜沟及其支沟汇水流入大青铜沟后再经现有人工开凿的排水隧洞注入竹筒河。矿区气候湿润，四季分明，属山地温湿气候区。根据旬阳县气象站历年简易观测资料：年平均气温14.8，月平均气温最高34.2（八月），最低0.5（元月），极端最高气温41.7,极端最
12、低气温9.6。年降雨量859.4mm，月降雨量0.7(二月)371(九月)mm，一般七、八、九月份为雨季，日最大降雨量117.0mm，常有暴雨，其最大降雨量为77.3mm/h，年蒸发量1395.9mm，相对湿度69.3%，年平均气压960毫巴。初冻最早11月初，终冻最晚4月初，冰冻深度7.3mm.。风向因受地形影响而不定，风速一般为58米/秒，最大16米/秒。3 库区工程地质条件3.1库区地层岩性根据本次调查勘察成果及前人资料主要为省县青铜沟矿床勘探地质报告（省地质矿产局第地质队一九八九年十一），以下简称矿床勘探报告，拟建尾矿库内主要分布有第四系全新统（Q4）松散地层，基岩为泥盆系下统西岔河组
13、(D1x)之长石石英细砂岩、石英细砂岩、粉砂千枚岩及少量砂砾岩，大青铜沟至青铜沟口的隧洞在下游段穿越泥盆系下统公馆组(D1g)之白云岩。各层岩土特性及分布特征如下：1、 耕植土(Q4m l) 灰褐色黄褐色，稍湿，主要由粘性土、粉土及砂砾组成，夹有较多碎石，含有机质及植物根系。主要分布库区在沟底及坡谷，厚度不大，一般在0.3m左右，局部可达2.0m。2、碎石土（Q4d l） 灰黄色，松散中密状态，主要系坡积成因，部分为冲积成因，棱角状、次棱角状、次圆状，碎石大小不等，含块石、漂石（且局部主要由其组成，如ZK16处），成分为长石石英细砂岩、石英细砂岩、砂砾岩及白云岩，强中风化状并以中风化状为主。该
14、层分布在沟底及谷坡，厚度0.808.30m不等。3、长石石英细砂岩（D1x） 灰灰绿色、青灰色，细砂结构，块状构造，中厚层状，主要矿物成分为石英、长石，部分见少量灰黑色燧石砂砾，胶结物有黏土矿物、硅质、方解石等，胶结方式有孔隙式胶结和基底式胶结。岩层中夹有少量砂砾岩。岩石坚硬较坚硬，岩体节理裂隙不甚发育，局部较发育，岩体较完整完整，局部较破碎。该层风化程度较轻，勘察深度范围内绝大部分呈中风化状态，仅局部地表有约0.30 m左右的强风化层。该层分布很广，拟建尾矿库及小沟至大沟的为隧洞的基岩基本由其组成，厚度很大，本次勘察未予揭穿，根据矿床勘探报告，厚达数百米。4 、石英细砂岩（D1x）灰灰白色，
15、细砂结构，块状构造，中厚层状，主要矿物成分为石英，次有长石、燧石，胶结物主要硅质，胶结方式有孔隙式胶结和基底式胶结。岩层中夹有部分砂砾岩。岩石坚硬，岩体节理裂隙不甚发育，上部部较发育，岩体较完整完整，上部较破碎。该层风化程度较轻，勘察深度范围内呈中风化状态。该层分布较广，主要分布在F1断层及Fx5断层以南，厚度很大，本次勘察未予揭穿。5、砂砾岩（D1x）灰灰黑色，风化后褐黄色，砾状结构，块状构造，中厚层状、举厚层状，砾石成分为燧石，含量变化较大，大小13cm，少数大于4cm ，硅质胶结，胶结方式有孔隙式胶结和基底式胶结。岩石坚硬，岩体节理裂隙不甚发育，岩体较完整完整。该层风化程度较轻，勘察深度
16、范围内呈中风化状态，仅局部地表有约0.50 m左右的强风化层。该层主要夹于长石石英砂岩及石英砂岩之中，厚度变化较大，本次勘察时其厚度从零点几米至9米以上。6、粉砂质千枚岩（D1x）紫红色、灰灰绿色，泥质结构，具变余粉砂泥状显微鳞片变晶结构，板状、千枚状构造，薄中厚层状，主要成分为泥质及粉砂碎屑，粉砂碎屑主要为石英、长石，泥质胶结，岩石较软软，暴露后容易风化易潮解、软化。该层地表部分呈强风化状态，厚度1015m，岩体节理裂隙发育，岩体破碎，下部中等风化，岩体节理裂隙不甚发育较发育，岩体较完整较破碎。该层在库区主要分布在隧洞中Fx1 断层与选矿厂后山坡杨家一带地段，隧洞从中风化层中通过。7、白云岩
17、（D1 g）灰灰白色、深灰灰黑色，夹褐红色，隐晶微晶结构，块状构造，中（巨）厚层状，岩石坚硬，岩体节理裂隙较发育，局部发育，岩体较破碎较完整，局部破碎。该层风化程度较轻，勘察深度范围内基本呈中风化状态，仅局部地表有约数米厚的强风化层。该层主要分布于隧洞下游地段，调查表明隧洞从中风化层中通过。以上各层的分布、埋藏情况详见工程地质剖面图及钻孔、浅井地质柱状图。3.2库区地质构造3.2.1褶皱区域上库区地层位于河断褶区北翼，显示基本为一复式单斜地层，总体多呈陡倾向北，局部（倒转）向南，倾角在F1断层以南一般较陡，6080余度，以北则较缓，多小于45。同时，在大青铜沟以南的选矿厂地段发育一个小的次级背
18、斜，在新建尾矿库内发育一个小的次级背斜，在隧洞上游发育一个次级小背斜及向斜。3.2.2断层根据矿床勘探报告及本次勘察期间地质调查：库区内断层构造发育，规模不等，依据其展布方向及与地层走向间的关系可分为东西向（走向）、南北向（横向）及北西南东向（斜向）三组。东西向断层以压扭性为主，由北向南有：发育于拟建尾矿库范围以北的F3、F2，发育于拟建及隧洞以南、隧洞及拦洪坝以北的F1，发育于隧洞至选矿车间一线的Fx1(本次报告临时编号，下同)，发育于隧洞至一期尾矿坝一线的Fx2，在库区（亦即矿区）以南的竹筒河北岸山鹿一带发育一条区域性的Fx3。该组断层其中F2、F3x 及Fx3因分别在库区范围以外的南北，
19、对库区不存在什么影响；F1虽在库区内，但其通过于拟建尾矿库、隧洞与隧洞之间。南北向断层属张扭性或张性正断层，由北向南有：发育于小青铜沟暨尾矿库（顺沟方向）左侧的F17断层，发育于隧洞右侧的Fx4断层。断层均在库区外缘。北西南东向断层力学性质显示为以扭动为主的平移断层，由北向南有：有Fx、Fx5。Fx北西端位于拟建尾矿库坝轴线右侧，向南东斜贯初期坝下游坝体并延伸与青铜沟左侧的F17断层相交，该断层规模不大，未见明显的断层破碎带。Fx5断层北西端位于隧洞大青铜沟端之下，与F1相接，在大青铜沟北侧以南东方向斜穿出库区。3.3库区水文地质条件通过本次调查勘察及矿床勘探报告，库区地形陡峻，有利于大气降水
20、、地表水体和地下水的排泄。第四系厚度较薄且分布不广，含少量的孔隙潜水，库区地下水主要为基岩裂隙水，并且含水层与含矿层一致，含矿构造也是含水、导水构造，含矿较富地段，富水性也强，不含矿地段富水性弱或为隔水层。3.3.1地层富水性及水文地质特征根据矿床勘探报告及本次勘察，泥盆系下统西岔河组(D1x)之长石石英砂岩及少量的泥（砂）千枚岩，比较完整，是较好的隔水层，赋含弱裂隙水。泥盆系下统公馆组(D1g)之白云岩节理裂隙较发育，为主要含水层，赋含中等裂隙水。3.3.2构造水文地质特征矿床勘探报告揭示：1东西向断层以压性为主的压扭性断层，经坑道揭露观察其结构紧闭，未发现渗水、涌水，说明此组断层为一隔水构
21、造。2南北向断层属张扭性断层，在坑道掘进过程中常见涌水现象，抽水试验结果表明：其涌水量（Q）0.305升/秒，单位涌水量(q)0.01595升/秒米，渗透系数（K）0.02664米/昼夜，说明该方向发育的断层为库区的主要充水和导水构造，但与库区缺乏水力联系。3北西南东向断层，在工程内未见涌水和漏水现象，说明此组断层含导水性微弱。3.3.3地下水的补给地下水的补给来源有两部分：1、大气降水补给为主要来源。库区大部分岩层裸露，构造发育，地表岩石比较破碎，大气降水通过地表风化带，构造、裂隙等下渗补给地下水。2、地表水的下渗是形成地下水的又一来源。大、小青铜沟的地表水体通过不同的张性、张扭性段裂构造破
22、碎带及接力裂隙补给地下水，成为地下水的补给来源。3.3.4水质根据矿床勘探报告，矿区地表水、地下水的主要化学成分基本一致，阳离子以钙镁为主，阴离子以重碳酸根为主，为重碳酸盐钙镁水，硬度1116德国度，PH值78，矿化度小于0.3克/升，水质为中弱碱性微硬的重碳酸盐钙镁水。含汞（0.0010.005毫克/升）及铀（n10-6克/升）、镭（n10-11克/升）、氡（5.77爱曼），不能饮用。本次勘察在ZK18及ZK20分别取了地下水样进行了水质对混凝土的侵蚀性分析，分析结果详见附表水质腐蚀性分析。分析结果为：阳离子以钙镁为主，阴离子以硫酸根为主，为硫酸盐钙镁水，PH值7.8，矿化度为0.7克/升，
23、水质为弱碱性硫酸盐钙镁水。根据分析结果对照岩土工程勘察规范（GB 50021-2001）表明地下水对混凝土没有腐蚀性，但设计时应考虑到尾矿水对地下水的影响。3.4不良地质作用经过本次调查勘察，库区内未见滑坡、崩塌等不良地质作用。3.5地震效应根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）及国家地震局颁布的中国地震动参数区划图（GB18306-2001），库区地震基本烈度值为VI度，抗震设防烈度为6度，设计地震分组为第一组，设计基本地震加速度值为0.05g，地震动反应谱特征周期为0.35s。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）4.1.3中的有关规定，综合场地土的性质及当地经验，判定
24、场地土的类型为：耕植土 ： 剪切波速vs =200m/s，为中软土；碎石土： 剪切波速vs =300m/s，为中硬土；中风化岩：剪切波速vs500m/s，为岩石。根据建筑抗震设计规范（GB50011-2001）4.1.5中公式计算土层的等效剪切波速vse如表2： 场地等效剪切波速计算表 表2钻孔编号等效剪切波速vse钻孔编号等效剪切波速vse钻孔编号等效剪切波速vsem/sm/sm/sZK11276QJ3300QJ4300QJ2300ZK18253ZK20300.ZK16300ZK19300等效剪切波速vse（m/s）292284300覆盖层厚度（m）基岩基本出露，局部覆盖层厚度平均5m570
25、，为压扭性断层，破碎带宽分别约5m、1015m，主要由断层角砾及破碎岩块组成，稳定性很差，属于级围岩，掘进时洞顶及洞壁易跨塌，隧洞通过断层地段时，包括洞顶洞壁及洞底在内均应进行衬砌，并搭接至两端较完整岩石内适当长度（如5m）。根据矿床勘探报告，东西向断层为压扭性断层，为隔水构造，因此建成使用时，仅有极少量水从隧洞下渗或外渗。2、排水隧洞隧洞通过的地层较为单一，基本为西岔河组(D1x)的中等风化长石石英细砂岩，在小青铜沟洞口段有少量的坡积碎石土层。岩层总体倾向北西，倾角多小于45。长石石英细砂岩，夹有少量砂砾岩，中等风化，中厚层状，胶结物有黏土矿物、硅质、方解石等，岩石坚固系数f为4.5，岩石坚
26、硬较坚硬，岩体节理裂隙不甚发育，局部较发育，岩体较完整完整，局部较破碎。根据其完整程度和隧洞顶板覆盖厚度，该层分属级、级围岩。处于两端洞口近30m地段因岩层较破碎，顶板厚度较薄，属于级围岩，洞顶及洞壁稳定性一般，掘进时将有掉块现象，施工时应加以注意。洞口两端级围岩往洞身方向均为级围岩，岩体较完整完整，洞顶及洞壁稳定性较好。该层透水性差，隧洞建成使用后可能仅有极少量的水从隧洞下渗。小青铜沟洞口端约1520m 隧洞围岩主要由碎石土组成，松散状态，稳定性很差，为级围岩，洞顶埋深浅，掘进时将有跨塌现象，成洞困难，应采取相应的施工措施进行处置。5.2.2.4拦洪坝拦洪坝位于大青铜沟内，左坝肩东约50米发
27、育一北西南东向断层Fx5，倾向南东（即沟右），从750平巷测量为135，倾角51，破碎带宽约2m。该断层发育于中生代，地质年代久远，以后再无活动痕迹，说明此断层为死断层，对坝体稳定没有影响。拦洪坝地基地层：左侧山坡表层为坡积碎石土，厚度薄，且表层松散，不能作为坝基持力层；沟左山坡及沟中（包括公路）表层为坡积、冲积形成的碎石层（含漂、卵石），松散，透水性强，厚度小，不能作为坝基持力层；右侧山坡基岩出露，为砂砾岩及石英细砂岩，左侧山坡及沟中下伏石英细砂岩，基岩均属中等风化，岩体节理裂隙不甚发育较发育，裂隙闭合至微张，透水性弱较弱，岩石坚硬，岩体较破碎完整，承载力很高，是坝基良好的持力层。5.3建库
28、后影响评价5.3.1建库后对周边环境的影响拟建尾矿库岩层基本上为长石石英砂岩，岩体节理裂隙不甚发育，主要见一组，其产状为23573，节理面平直，微张闭合，岩体较完整完整，渗透性差，为隔水层，虽然拟建库左侧发育一条导水性较好的张性断层F17，但因有隔水岩层阻隔，尾水难以渗至其中，而且F17规模不大，并限定在隔水断层F1与F2之间，和外界水体无水力联系，因而尾矿水难以渗至周边地层（并且周边地层渗水性也差），对周边环境的基本没有影响。5.3.2建库后对750采矿平巷的影响新建尾矿库距750平巷（750PX）很远，期间岩层为渗透性差的长石石英砂岩，又无导水构造（或导水通道）与之连通，因此，新建尾矿库的
29、尾水不能渗至750平巷，对750平巷没有影响。排水隧洞底板距750平巷（750PX）垂直高差达到100m以上，期间岩层仍为渗透性差的长石石英砂岩，建成使用后仅可能有极少量的水从隧洞下渗，所以隧洞排水对750平巷的正常运营影响将会很小。6 结论与建议6.1库区稳定性良好，适宜建库。6.2库区岩石除下游的白云岩渗水性较好外，其余岩层渗水性差，库区内亦无导水通道，建库后库区对周边环境基本没有影响；对750采矿平巷的正常运营影响也将很小。6.3库区抗震设防烈度为6度，拟建库区场地类别属类。6.4库区无滑坡、崩塌等不良地质作用。6.5库区各构筑物地基地质条件良好，强度高，埋藏深度不大，甚至直接出露，可作为基础的持力层。6.6排水隧洞沿线围岩稳定性整体上较好，主要为级围岩，少部分级围岩，局部为断层破碎带或第四系松散碎石层构成的级围岩。6.7根据水质分析结果，库区地下水水质对混凝土不具腐蚀性。6.8库区可用于筑坝的石料丰富，可以就近取材，建议在拟建尾矿库右侧山体或库尾王家附近开山采石；砂料可以外购，但运距较远。
