刚果(金)绿纱铜钴矿生产系统完善建设项目_中铁资源集团勘察设计有限公司

项目概况

1.总体介绍
尾矿库采用废石土一次建坝，分期实施的尾矿湿排工艺。尾矿库最终坝顶高程1213.0m，坝高约28.0m，总库容约950x104m，为四等库。尾矿库主要由尾矿坝、排洪系统、坝脚排水系统、观测设施组成。尾矿坝为不透水坝，最终坝体呈四边形，坝轴线长约3114m，最大坝高28m。坝体全部采用采矿废石土进行填筑。其中库内上游坡面2m厚，采用碾压黏土筑成，压实度不小于0.95，其余区域主要采用采矿废石土排土形成，要求最大2m一层，采用交通车辆碾压。尾矿库分期设置溢洪道排洪系统，位于场地北侧坝体位置。溢洪道采用宽顶堰型式，进水口宽10.0m，高2.5m，泄槽段宽5.0m;高2.0m，消力池宽 10.0m，长15.0m，深2.0m。溢洪道采用M10浆砌块石结构。

2.复杂程度及影响程度
（1）地质构造发育：绿沙矿区位于刚果(金)东部卢菲利褶皱逆冲带，矿区地质受区域性的逆冲推覆构造影响，多发育褶皱和断裂。据区域遥感地质解释成果显示，矿区共发育重要断裂2条（走滑断层1条、山前断裂1条）、褶皱7个，这些对尾矿库的建设影响重大。

（2）湿陷性土发育：在矿区所在的刚果（金）东南部地区矿山改扩建等活动中发现地表分布的黏性土通常会有湿陷性，对工程建设产生较大影响。例如，一些低层建筑常出现墙体开裂现象，一些动力设备基础会出现不均匀沉降，雨后，原始地表出露的道路会格外泥泞，这些现象的调查分析结果，都指向了一个共同的问题——地表浅层分布的黏性土具有湿陷性。前期地质资料及现场踏勘均验证了库区湿陷性土的发育。这对坝体的安全运行势必造成影响。

（3）湿陷性土疑似有分散性：在踏勘过程中发现，在地形起伏地段的风化岩土体中发育有空洞和冲沟，与分散性土的冲蚀破坏情形相似；下雨后路旁的水沟、水坑和河道里流的水都是浑浊的，水流过后水坑里的水仍然是浑的，长久不会澄清；水坑干涸后坑底会留下很细的粘土沉积，干后会出现龟裂；在有坡度的地方会出现冲沟和孔洞等异常冲蚀形式的表面迹象。这些特点均符合分散性土的野外识别特征。

3.尾矿库建设的生态效应及社会效应
绿纱项目作为中国在非洲“资源换项目”战略的标志性工程，其工程建设具有重要的社会效应。尾矿库建设是其中生态环境保护的重要方向，将对附近雨林生态及居民的生活产生影响。同时库区东侧为由刚果（金）第一大城市金沙萨通向第二大城市卢本巴希的货运铁路，尾矿库的安全运行将直接影响铁路的安全。

技术特点

（1）技术手段全面：工程勘察充分搜集前期资料，获取矿区及库区地质构造；采用地质调绘对场地条件进行基本熟悉并制定针对性措施手段；采用物探（电测深）对库区地质构造条件进行探测，并通过钻孔进行验证；以钻探为主要手段查明场地岩土层结构；以挖探获取湿陷性土分布并采取土样进行试验；以剪切波速测试获取场地土层的密实程度（硬度）并进行场地土类型划分和地震动参数财值；采用现场注水试验和室内渗透试验相结合的方法获取库区土层渗透性；采用湿陷性试验、分散性对比试验等获取湿陷性土的工程特性；采用其他常规试验方法获取库区岩土参数；采用智能全站仪进行定期观测，了解坝体运行状况。

（2）充分理解工程特点和设计需求：与工程建设单位绿沙矿业股份有限公司及设计单位中国瑞林工程技术股份有限公司相关人员充分沟通，充分理解尾矿库设计理念、工程特点及重点关注的工程地质、水文地质问题，为查明湿陷性土分布和工程特性制定了针对性方案，为解决湿陷性士问题、库区渗漏及坝体稳定性预评价等工作提供了详细的基础数据。

（3）对周边地区尾矿库建设运行状况进行了较充分的调查：通过浏览谷歌地图历史影像，对矿区周边区域分布的尾矿库及明显溃坝区域进行统计记录，并实地了解当地地质条件；对周边地区中资矿山尾矿库的建设方案、地基处理情况及运行状况、监测情况等进行调查，了解当地尾矿库建设经验和湿陷性土、分散性土对尾矿库的实际影响程度，以及工程措施的有效性，为制定地基处理措施提供参考。

（4）选用合适的标准，做出符合实际情况的评价结论：针对湿陷性土评价问题当地暂无可借鉴标准，国内可参照的有《湿陷性土地区建筑标准》和《岩土工程勘察规范》。结合当地湿陷性土的分类，非黄土类的湿陷性土，湿陷性土体结构特征颗粒较粗，以絮状结构为主、坝体结构条件柔性坝体（对不均匀沉降的敏感度较低）、周边尾矿库建设及运行状况、坝体透水条件不透水坝（库区及坝体需做防渗处理）等实际条件，综合判断后选用《岩土工程勘察规范》中非黄土类的湿陷性土的评价标准，作出库区地基轻微湿陷的结论，符合了当地尾矿库建设经验，可保证尾矿库运行安全，同时为节省地基处理费用创造了条件。

（5）提出经济适用的地基处理措施建议：坝址区湿陷性土发育深度普遇大于2m整体换填的工程量较大，且缺乏核实的换填材料，结合湿陷性土的评价结论，并充分考虑当地施工条件，提出了局部换填（深度小于1m）+充分碾压的处理措施建议，并在库区满铺防水膜，防治对坝基土的渗漏导致的湿陷变形和渗透破坏。设计采纳此建议，不仅提高了地基处理措施的可操作性，节省了地基处理费用，同时缩短了建设工期，为矿山企业在即将到来的矿产资源红利期提高产量创造了条件。

监测显示坝体运行状况良好：监测设施与坝体同步施工，在坝体上制作监测基点定期采用智能全站仪进行坝体变形和沉降观测。自2020年5月至2022年4月坝体最大位移量55.7mm，最大沉降量30.4mm，位移速率及沉降速率趋于稳定月平均变化量基本在1-2mm，坝体处于稳定状态，运行状况良好。