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尾矿堆积坝水文地质分析

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1尾矿堆积体水文地质特征

根据上游法尾矿库的沉积特征、颗粒组成、粒径变化,将米箭沟尾矿堆积体纵向上从初期坝到水域、垂向上从上到下可划分为5层,即①层尾中粗砂、②层尾细砂、③层粉砂、尾粉土互层、④层尾粉质粘土、⑤层尾粘土。①层中粗砂,粗砂含量为15.7%~67.0%,中砂含量为19.0%~49.0%,细砂含量为18.0%~35.0%。局部夹巨厚层细砂及薄层状粉砂、尾粉土等,个别部位夹厚度小于10mm的尾粘土。其薄层产状多向上游倾斜,倾角2°~3°,与干滩坡度基本一致。该层分布于整个堆积体表层,厚度为8.70m~17.60m,平均15.01m。该层透水性中等,富水性相对较好,为相对含水层。②层细砂,含粗砂5.1%~41.1%,中砂9.1%~51.0%,细砂14.0%~70.1%,小于0.1mm粒径的含量为11.0%~33.0%。该层中夹有尾粉砂、尾粉土,局部夹有尾中砂、尾粘土,其层面微向上游倾斜,夹层厚度一般为10cm~20cm,该层厚6.6m~15.5m,平均10.52m。中等透水,富水性中等,为相对弱含水层。③层粉砂、尾粉土互层,厚度2.80m~27.7m,平均15.5m,互层厚度一般为0.5m~1.5m。为尾粉砂、尾粉土交错沉积而成,粒度极为不均,透镜体发育,互层中又有薄夹层及薄互层。产状微向上游倾伏。弱透水,富水性较差,为相对隔水层。④层尾粉质粘土,厚度2.4m~10.7m,平均6.38m。该层中夹有尾粉砂、尾粉质粘土和尾粉砂夹层,厚度一般为5cm~10cm,该层中也夹有尾粉质粘土、尾粘土或尾粉土互层,互层中单层厚度0.2cm~2cm。属弱透水层,富水性差,为隔水层。⑤层尾粘土,厚度4.5m~16.1m,平均10.95m,透水性、富水性差,为隔水层,分布于堆积体中上游的底部。3)尾矿堆积体的水文地质特征。粗颗粒的尾矿砂,孔隙较大,属含水体,细颗粒的尾矿土,孔隙较小,属相对隔水体,含水体与隔水体,相互交迭,从而削弱了尾矿堆积体内地下水的径流,每个小型洪积扇地中上部,颗粒较粗,透水、含水性较好,而其两侧及下游,颗粒较细,透水性、含水性较差。从而形成了尾矿堆积体独特的水文地质结构与条件,即堆积体含水层均呈透镜体状,且每个含水透镜体之间水力联系很差。具有各向异性特征。

2尾矿堆积体渗透系数

为了查清尾矿堆积体渗透系数,在尾矿堆积体内进行了抽水试验、注水试验及室内渗透试验。1)抽水试验,在堆积体上布置了2个群孔抽水试验孔,每个群孔由4个孔组成,其中1个抽水主孔,3个观测孔。观测孔按“十”字形布置,垂直水流方向布置2个,平行水流方向布置1个。观测孔距主孔的距离分别为3m,9m。抽水孔采用219钢管质滤水管,外填10cm厚的砾石。观测孔采用100PVC滤水管,外填10cm厚的砾石。成井后均进行了洗井。按稳定混合流进行抽水试验,3次降深。其试验结果见表1。根据抽水试验计算的综合渗透系数,按各含水层厚度采用加权平均法计算尾中粗砂、尾粉细砂的渗透系数。计算公式如式(1)所示:根据表1所列数据解得尾中粗砂、尾粉细砂的渗透系数为:尾中粗砂综合渗透系数:Kzc=0.312m/d,尾粉细砂综合渗透系数:KzF=0.082m/d。2)注水试验。注水试验孔采用110mm工程PVC管作为井管,注水试验按岩性分段进行,将其划为尾中粗砂、尾粉细砂、尾粉土三个试段,每段之间在管外用粘土球止水,止水段厚度为1m,采用常水头注水。开始为全管注水,然后从下向上逐段注水回填。每个注水回次按式(2)计算混合渗透系数。对尾矿砂、尾矿土取原状样进行室内垂直渗透和水平渗透试验,垂直渗透试验是水流方向垂直层理面,水平渗透试验是水方向平行层理面。试验结果见表3。综合分析上述试验结果,综合推荐出该尾矿堆积体不同岩性的综合渗透系数(见表4)。从上述试验结果可以看出,总体上尾矿堆积体的渗透系数一般小于1m/d,透水性比较弱;根据室内试验结果,尾矿堆积体的水平渗透系数大于垂直渗透系数,是因为尾矿堆积体具有水平层理,且尾矿泥于尾矿砂之间多呈微细夹层状或互层状。水平方向颗粒粗细的变化较垂直方向上小,透水性相对垂直方向上好。

3尾矿堆积体浸润线特征

尾矿堆积体浸润线与尾矿坝地形线基本一致,但坡度缓于地形,在堆积坝顶浸润线埋深最大,从堆积坝顶向水域,埋深逐渐变浅,到水域露出地表,从堆积坝顶向初期坝浸润线也是逐渐变浅,初期坝排水不畅时,浸润线抬高露出地面,局部可能会形成沼泽。米箭沟尾矿库初期坝为透水堆石坝,坝体内设有三级排渗系统。浸润线形态与上述规律基本一致,在初期坝附近浸润线略有抬高,但未露出地表(见表5)。

4尾矿堆积体内地下水的补给径流与排泄

尾矿堆积体内地下水主要接受尾矿库上游水域水河排放尾矿时的水的补给,其次是大气降水补给。由上游水域缓慢向下游初期坝方向径流,含水透镜体之间水力联系差,径流缓慢。主要排渗管道和向下游径流排泄,由于底部主要为隔水的尾粘土,与下部天然含水层联系极差。6结语1)上游法尾矿库从初期坝到水域沿纵剖面方向、沿垂直剖面从上到下,颗粒逐渐变细,依次为尾粗砂、尾中砂、尾细砂、尾粉砂、尾粉土及尾粘土。多呈互层和夹层出现,各层间多呈叠瓦状、透镜状;2)含水体一般呈透镜状,相互之间水力联系差;3)尾矿堆积体综合渗透系数一般介于0.03m/d~0.3m/d之间,尾粗砂的渗透系数最大,尾粘土的渗透系数最小。水平渗透系数大于垂直渗透系数。

作者:刘才华单位:陕西省核工业地质局二一四大队

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