礦山地質與安全技術ppt培訓課件

1、第一章 礦山地質學與安全技術 1.1 地質學基礎 1.2 礦床學基礎 1.3 地質構造 1.4 地下水的基本知識,1.1 地質學基礎1.1.1 巖石 自然界的礦物或巖屑在地質作用下聚集而成巖石。有些巖石是由一種礦物組成的，如純潔的大理巖是由方解石組成的；而多數巖石是由兩種以上的礦物組成的，如花崗巖主要是由石英

2、、長石、云母三種礦物組成的。 人類所需要的各種礦產資源主要產于地殼的各種巖石中，即一定的礦產是與一定的巖石相聯(lián)系。地表各種地質構造及地貌形態(tài)在巖石上均有表現(xiàn)，故巖石是研究地質構造及地貌的物質基礎。地質歷史時期的歷次地殼運動，均在巖石上留下了記錄，這為研究地殼發(fā)展史及恢復古地理面貌提供了客觀依據。 自然界中巖石種類雖然名目繁多，但根據其成因可分為巖漿巖（火成巖）、沉積巖和變質巖三大類。,1.1.1.1 巖漿巖

3、 地殼下面存在著高溫、高壓的熔融硅酸鹽物質，稱為巖漿。它的主要成分是SiO2，還有其他元素、化合物以及揮發(fā)組分。巖漿沿著地殼薄弱帶侵入地殼或噴出地表，溫度降低，最后冷凝成的巖石稱為巖漿巖；巖漿噴出地表后冷凝形成的巖石稱為噴出巖；巖漿在地表以下冷凝形成的巖石稱為侵入巖；在較深處形成的侵入巖叫深成巖；在較淺處形成的侵入巖叫淺成巖。 1) 巖漿巖的結構 對花崗巖進行仔細觀察，可見到其中礦物顆粒比較粗大，全部都是結晶的。而有的巖漿巖礦

4、物顆粒比較細小，甚至是非晶質的。按結晶程度可分為下列結構： ?顯晶質結構 ?隱晶質結構 ?玻璃質結構,2) 巖漿巖的構造 巖漿巖的構造是指巖石中不同礦物和其他組成部分的排列與充填方式所反映出來的巖石外貌特征。常見的 巖漿巖構造有： ?塊狀構造 ?氣孔狀和杏仁狀構造 ?流紋構造 結構和構造的特征反映了巖漿巖的生成環(huán)境，因此它是巖漿巖分類和鑒定的重要標志。,3) 常見的巖漿巖 ?花崗巖

5、：肉紅、淺灰、灰白等色。主要由石英、正長石和斜長石組成。等粒結構、塊狀構造。 ?閃長巖：淺灰、灰綠等色。角閃石和斜長石為主，正長石、黑云母等次要礦物。等粒結構、塊狀構造。 ?輝長巖：灰黑、暗綠色。斜長石和輝石為主。等粒結構、塊狀構造。 ?橄欖巖：暗綠色或黑色。主要為橄欖石、輝石。等粒結構、塊狀構造。 ?花崗斑巖：斑狀結構，斑晶為石英和鉀長石，顏色與構造同花崗巖。 ?流紋巖：淺灰、灰紅色等色。隱晶質斑狀結構，斑晶為石英

6、和透長石，流紋構造。 ?安山巖：深灰、紫或綠色。主要礦物成分為斜條石、角閃石，無石英或極少石英。一般為斑狀結構，有時具杏仁狀或氣孔狀構造。 ?玄武巖：黑、灰綠、灰黑色。主要礦物成為基性斜長石、輝石，具隱晶質、斑狀結構，常具氣孔或杏仁狀構造。,1.1.1.2 沉積巖 沉積巖是在地表條件下，由母巖（巖漿巖、變質巖和早已形成的沉積巖）風化剝蝕的產物經搬運、沉積和硬結成巖作用而形成的巖石。 按重量沉積巖只占地殼的5%（巖漿巖和

7、變質巖共占95%），按面積卻占大陸面積的75%，分布十分廣泛。在我國境內，則有77.3%的面積為各類沉積巖所覆蓋。其中，頁巖分布最廣，共次為砂巖和石灰?guī)r。 沉積巖中有很多有用的礦產資源，如煤、石油、天然氣、鐵、錳、鋁、鉀、磷、鹽類及石灰?guī)r等。,1) 沉積巖的礦物成分 根據成因沉積巖中的礦物成分可分以下三類： ?碎屑礦物：是母巖經物理風化后保留下來抵抗風化能力較強的礦物，如石英、長石、白云母等。 ?粘土礦物：主要由含鋁硅酸

8、鹽的巖石，經化學風化作用分解后產生的新礦物，如高嶺石、膠嶺石、水云母、鋁土礦等。 ?化學和生物成因的礦物：從真溶液、膠體溶液中沉淀出來的或生物作用形成的礦物，如方解石、白云石、鐵錳的氧化物和氫氧化物、石膏、石鹽等。,2) 沉積巖的結構 沉積巖的結構主要決定于沉積巖的成因，分為以下四類： ?碎屑結構：由碎屑物質被膠結而成的一種結構。 ?泥質結構：由極小的碎屑（顆粒大多數小于0.01mm）和粘土物組成的，外觀均一致密，質地較

9、軟的結構。 ?化學結構：是指由化學作用和生物作用從溶液中沉淀而構成的巖石結構。有結晶結構、鮞粒結構等。 ?生物結構：是指生物遺體所組成的巖石結構，其中經常可見到很多保存完好的或破碎的介殼，如介殼結構和珊瑚結構等。,3) 沉積巖的構造 沉積巖的構造是指其組成部分的空間分布和它們之間的相互排列關系所反映出來的巖石綜合特征。 ?層理：在沉積過程中，由于季節(jié)和氣候等自然因素周期性的改變，引起搬運介質水的流量及流向等的變化

10、，因而形成被搬運物質的部分、數量、顆粒大小及有機物質的種類發(fā)生變化，有時還有短期的沉積間斷，結果使沉積物產生成層性質。這種成層性質稱為層理。 ?層面構造：在沉積巖層面上經常保留有自然作用產生的一些痕跡，如波痕、泥裂等。 ?結核：在沉積巖中，常有集中起來呈圓球狀、橢球狀、透鏡體狀、粒狀或其他不規(guī)則形狀的沉積物質（或礦物集合體），其成分與周圍巖石不同，這些礦物團塊稱為結核。,4) 常見的主要沉積巖 ?碎屑巖：碎屑巖是由各

11、類母巖經機械風化破碎的產物，又經搬運、沉積、壓實和膠結而成的巖石。如角礫巖、礫巖、砂巖、粉砂巖、泥巖、頁巖、粘土巖。 ?化學巖：含有化學沉淀而成的礦物組成的巖石。如石灰?guī)r、白云巖（含方解石、白云石）。 ?生物巖：是由生物遺體堆積下來，經過有機物演變作用形成的巖石。一般是可燃有機巖，如煤、石油及天然氣。 ?火山碎屑巖：主要是由火山噴發(fā)形成的固體火山碎屑物質所組成的巖石。如火山凝灰?guī)r。,1.1.1.2 變質巖 變質巖是由原

12、來的巖石（巖漿巖、沉積巖和變質巖）在地殼中受到高溫、高壓及化學成分滲入的影響，在固體狀態(tài)下發(fā)生劇烈變化后，形成適應新環(huán)境條件的新巖石。這種新巖石在成分、結構、構造上與原來巖石相比較，均發(fā)生不同程度的改變。變質巖不僅具有自身獨特的特點，而且還常常保留著原巖的某些特征。,1) 變質巖的礦物成分 組成變質巖的礦物很多，一部分是與巖漿巖和沉積巖共生的礦物；而另一部分為變質巖所特有的礦物，稱為變質礦物。變質礦物是在特定環(huán)境下產生的，可作為鑒別

13、變質巖的標志。常見的變質礦物有石榴子石、紅柱石、滑石、硅灰石及石墨等。在變質巖和其他巖石中，都能穩(wěn)定存在的共有礦物主要有石英、長石、云母、普通角閃石、普通輝石，以及碳酸鹽類礦物中的方解石和白云大石等。 變質巖中的礦物，大部分是在一定壓力條件下的產物，所以往往具有片狀或伸長的形狀，如白云母、滑石、石墨等都是按一定方向排列的片狀礦物。,2) 變質巖的結構和構造 巖石在變質過程中，往往發(fā)生重結晶作用，使礦物顆粒增大或重新結合成新的礦物

14、。因此，變質巖一般均具有結晶結構，并與巖漿巖的結構很相似。 變質巖的構造是指礦物排列的特點而言的，變質巖中常見的構造有： ?片理構造：它是變質巖中最常見的構造。片理構造是巖石中所含大量的片狀、板狀和柱狀礦物在定向壓力作用下平行排列形成的，巖石極易沿片理劈開。片理構造又可進一步分為片構造、片狀結構、千枚構造和板狀構造。 ?塊狀構造：巖石中礦物顆粒均勻分布并無定向排列有構造。如有些大理巖和石英巖常具這種構造。,3) 常見的變

15、質巖 ?大理巖：大理巖是由碳酸鹽類巖石在熱變質或區(qū)域變質影響下，經過重結晶作用而成塊狀構造。顏色有純白、淺灰、淺紅等色，硬度為3~3.5，易于加工，所以是極好的裝飾用石材。純白而致密的大理石習慣稱漢白玉，除用于建筑外，還可供美術雕刻之用。 ?石英巖：石英巖是石英砂巖變質而成，塊狀結構。無雜質的石英巖，顏色潔白；含有鐵質氧化物的石英巖，則常呈紅色。 ?片麻巖：片麻巖是強烈區(qū)域變質作用的產物。主要礦物成分為石英和長石。具深、淺

16、色礦物斷續(xù)分布，黑白相間，定向排列的片麻構造。 ?片巖：變質程度較淺片麻巖。組成這類巖石的礦物成分主要是一些片狀礦物具明顯的片狀構造。 ?千枚巖：變質程度比片巖淺，比板巖深，礦物結晶極為細小。具有明顯的絲絹光澤，千枚構造。 ?板巖：變質程度最淺。結構均勻致密的板狀劈理巖石。它是由泥質巖類經受輕微變質而成，具板狀構造。,1.1.2 地質作用 由于自然動力引起地殼的物質組成、內部結構和地表形態(tài)發(fā)生變化與發(fā)展稱為地質作用。

17、 地質作用可分為內動力地質作用和外動力地質作用。 內動力地質作用發(fā)生在地球的內部，主要由地球本身的能—地球的轉能、重力能、地球內部的熱能引起的地質作用。其活動方式又分為：地殼運動、地震作用、巖漿作用及變質作用。 外動力地質作用發(fā)生在地殼表層，主要由地球以外的能—太陽輻射能、日月吸引能所引起的地質作用。這種作用造成地表形態(tài)發(fā)生變化，并引起地表化學元素的遷移、分散和富集。按其作用方式又分為：風化作用、剝蝕作用、搬運作用、沉積作用

18、和成巖作用。,1.1.2.1 地殼運動 地殼運動是使地殼發(fā)生變形、變位的地質作用。地殼運動改變著巖石的原始產狀，并形成各種各樣的構造形狀。又稱為構造運動。按照地殼運動的進行方向，可分為水平運動和垂直運動。 ?水平運動：是地殼巖層沿水平方向的移動。當地殼巖層在水平方向移動過程中遭受到大的擠壓力或引張力時，常有強烈的褶皺和斷裂出現(xiàn)。由于水平運動常地表形成高山，故又稱為造山運動。 ?垂直運動：是地殼巖層沿著地球半徑方向進行的緩慢升

19、降運動。由于這種升降運動是長期交替進行的，故又稱振蕩運動。其結果造成地殼大規(guī)模的隆起和拗陷，引起地勢高低變化及海陸變遷。這種運動可使海洋變?yōu)殛懙兀室卜Q為造陸運動。 上述兩種地殼運動不可能截然分開。在水平運動中伴有垂直運動，垂直運動也伴有水平運動。,1.1.2.3 巖漿作用 在地殼深處高溫、高壓的自然環(huán)境中，形成的一種富含揮發(fā)性成分的高溫粘稠的硅酸鹽熔漿流體稱為巖漿。由于巖漿在地殼下處于高溫、高壓狀態(tài)。具有極大的活動性。一旦溫

20、度或壓力發(fā)生改變，就破壞了它在地殼深處的平衡，引起巖漿活動，即順著地殼脆弱地帶侵入到地殼中，甚至噴出地表。 巖漿作用是指從巖漿的形成、運移、演化直到冷凝成巖漿巖的全部過程。巖漿作用有兩種方式： ?巖漿的噴出作用：巖漿噴出地表，稱為火山噴發(fā)。這種活動稱巖漿的噴出作用（或火山作用）。由巖漿噴出地表而形成的巖石，稱為噴出巖或火山巖。 ?巖漿的浸入作用：巖漿從地殼深部向上運移，并不是都能達到地表，常常在地殼里冷凝結晶，轉化為固態(tài)

21、巖石。這種由地下深處上升到地殼冷凝成巖的過程稱為侵入作用。,1.1.2.4 變質作用 變質作用：是指地下深處固態(tài)巖石在高溫、高壓和化學活動性流體作用下，引起巖石的結構、構造或化學成分發(fā)生變化，形成新的巖石的一種地質作用。根據變質作用的地質條件和變質因素的不同，可將變質作用分為三種類型： ?動力變質作用：巖石受到強烈定向壓力而產生變形、破碎以致重結晶的地質作用。一般出現(xiàn)在構造破碎帶中，通常形成構造角礫巖、破碎巖、糜棱巖。 ?

22、接觸變質作用：巖漿侵入圍巖時，在侵入體與圍巖接觸的地帶，受到巖漿的高溫及其分異出來的熱氣和熱液的影響而發(fā)生的一種變質作用。常形成大理巖、石英巖、角巖、矽卡巖。 ?區(qū)域變質作用：指廣大地區(qū)內的巖石在溫度、壓力及流體等因素的影響下而發(fā)生的變質作用。常形成除石英巖、大理巖外的還有板巖、千枚巖、片巖、片麻巖等。,1.1.2.5 風化作用 風化作用是指巖石在地表或接近地表的地方，在溫度變化、水及水溶液作用、大氣及生物作用等的影響下發(fā)

23、生的破壞作用。分三種類型： ?物理風化作用：指巖石發(fā)生機械破碎，而沒有顯著的化學成分變化的作用。如溫度變化。出露在地表的巖石，由于受白天與夜間溫度差的影響使巖石外部與內部產生差異的膨脹與收縮，天長日久，巖石中產生了許多裂隙，致使層層剝落，彼此脫離，最后巖石完全破碎。 ?化學風化作用：指巖石在水、氧氣、二氧化碳等作用下發(fā)生的化學反應的地質作用。巖石經過化學風化作用，除改變其原來的成分外，還會產生新礦物。 ?生物風化作用：指由于

24、生物的活動對巖石所產生的破壞作用。如生長在巖石裂隙中的植物，樹根生長對巖石所產生的壓力可達1.01×106~1.52×106Pa，從而使巖石裂隙逐漸擴大，引起巖石崩解。,1.1.2.6 剝蝕作用 剝蝕作用是指各種外營力在運動狀態(tài)下對地面巖石及風化產物的破壞作用。剝蝕作用可分為機械剝蝕作用和化學溶蝕作用。 ?機械剝蝕作用：以流動著的物質為動力，如風、地表流水、地下水等，對巖石進行破壞，并把破壞的產物剝離移開的

25、破壞作用。如流水中夾帶著碎石、砂子，不斷地撞擊、刻劃著坡底巖石，致使剝蝕作用更加強烈，可形成峽谷。 ?化學溶蝕作用：含有化學離子的流水對巖石以溶解方式進行的破壞作用。 風化和剝蝕都是外力破壞作用。前者是相對靜止地對巖石起破壞作用，后者是運動著的物質對地表巖石起破壞作用。巖石風化之后便于進行剝蝕，其風化產物被剝蝕后又便于繼續(xù)風化，二者相互依賴地進行，這就不斷為沉積巖提供充足的物質來源。,1.1.2.7 搬運作用 搬運作用

26、是指經風化作用和剝蝕作用的產物，被流水、海浪、風、冰川、重力等轉移離開原來位置到沉積區(qū)的作用。 流水的搬運作用最強。流水以溶液、懸浮和底運方式將物質搬運沉積區(qū)。 1.1.2.8 沉積作用 沉積作用指風水、剝蝕的產物被搬運到沉積區(qū)，在重力、生物和化學作用下搬運物逐漸沉淀、累積的作用。 1.1.2.9 成巖作用 原巖（巖漿巖、變質巖、沉積巖）經過風化、剝蝕、搬運、沉積等一系列作用形成的沉積物仍是松散物質，并不是固結堅

27、硬的巖石，還必須再經過物理、化學的及生物的變化和改造，使其水分排出，孔隙度減少，密度增大，膠結，重結晶并產生新礦物等過程，才能變成堅固硬結的巖石。 成巖作用是指促使松散沉積物變成固結巖石的作用。,1.2 礦床學基礎 礦床學是直接應用于礦物資源的開發(fā)和利用的地質學科，也稱為經濟地質學。礦床是地質作用的產物，礦床的形成取決于地質作用的規(guī)律；礦床的范圍及其利用價值要隨經常技術條件的發(fā)展而改變。過去不夠礦床條件的某些礦化巖體或巖石

28、，今天可能成為礦床。今天尚不能利用的某些巖石和礦物，在經濟技術更加發(fā)展的明天，就有可能作為礦產加以利用。由此可見，礦床的概念中包括有地質的和經濟技術的雙重意義。,1.2.1 與礦產有關的術語 ?礦產：是指自然界產出的可供人們利用的天然礦物資源。礦山開采的直接對象是礦體。 ?礦體：是指地殼中具有各種幾何形態(tài)及產狀的礦石自然聚集體。一個礦床可以是一個礦體，也可以是多個大小不等的礦體群。 ?礦體的產狀：是指礦體產出的空間位置

29、和地質環(huán)境。主要包括：礦體的空間位置（用走向、傾向、傾角、側伏角、傾伏角等產狀要素來確定）、礦體的埋藏深度、礦體與周圍巖石的空間關系、礦體與圍巖層理、片理的關系和礦體與地質構造的空間關系。 ?圍巖：是指礦體周圍的巖石。有的礦體與圍巖的界線較清楚，如脈狀礦體；有的礦體與圍巖之間是漸變過渡，沒有明顯界線，需要通過采樣化驗，根據經濟技術指標來圈定。,圖1-1 由多個礦體組成的礦床 黑色—礦體 白色—圍巖,?礦石：是指從礦體中開采出

30、來的，從中可提取有用組分（即元素、化合物或礦物）的礦的集合體。礦石一般由礦石礦物和脈石礦物兩部分組成。 ?礦石礦物：是指可被利用的金屬或非金屬礦物，也稱有用礦物，如銅礦石中的黃銅礦、斑銅礦和孔雀石。 ?脈石礦物：是指礦石中不能利用的礦物，也稱無用礦物，如銅礦中的石英、絹云母和綠泥石。 ?脈石：一般泛指礦體中的無用物質，包括圍巖的碎塊、夾石和脈石礦物，它們通常在開采和選礦過程中被廢棄掉。 ?夾石：是指礦體中內部不符合工業(yè)要

31、求的巖石，它的厚度超過了允許的范圍，在礦床的儲量計算時，就得從礦體中剔除。,?品位：又稱礦石品位，是指礦石中有用組分的百分比含量，一般用重量百分比來表示。因礦種不同，礦石品位的表示方法也不同。大多數金屬礦石，如鐵、銅、鉛、鋅等礦石，是以其中金屬元素含量的重量百分比表示；有些金屬礦石的品位，則是以其中的氧化物，如WO3、V2O5等的重量百分比表示；大多數非金屬礦物原料的品位，是以其中有用礦物或化合物的重量百分比表示，如鉀鹽、明礬石等；貴金

32、屬礦石的品位一般以g/t表示；原生金剛石礦石的品位，以mg/t表示；砂礦品位一般以g/m3或kg/m3表示。礦石品位是衡量礦石質量好壞的主要標志。 ?邊界品位：是指用劃分礦與非礦界限的最低品位，如銅礦的邊界品位為0.2%~0.3%，鉬礦為0.02%~0.04%等。,?品級：又稱礦石品級，根據礦石中有益、有害組分的含量，或礦石的物理性能以及不同用途，按照工業(yè)上規(guī)定的要求，對礦石劃分的品種等級，為工業(yè)上合理開采利用。如鐵礦石可分為平爐富

33、礦、高爐富礦、富硫礦石、貧硫礦石等；石棉根據纖維長度及柔韌性分成不同品級；云母根據最大有效面積及分剝性分成若干品級等。 ?工業(yè)品位：指在當前能供開采和利用礦段或礦體的最低平均品位，只有礦段或礦體的平均品位過到工業(yè)品位時，才能計算工業(yè)儲量。如銅礦的工業(yè)品位為0.4%~0.5%，鉬礦為0.04%~0.06%。工業(yè)品位是隨著經濟技術條件的發(fā)展和需求程度而不斷變化的。例如十九世紀到現(xiàn)在，銅礦的工業(yè)品位自10%降到0.5%，甚至一些大型銅礦床

34、的工業(yè)品位可降到0.3%。另外，工業(yè)品位對不同的礦床類型其標準也是不同的。一般說，工業(yè)品位主要決定于以下幾個因素：,?礦床的規(guī)模大小 礦床的規(guī)模愈大，工業(yè)品位要求愈低。如對鉬礦來說，大型礦床的工業(yè)品位為0.06%，而小型礦床則為0.2%~0.3%左右。又如大型殘余型硅酸鹽鎳礦，工業(yè)品位為0.5%，而小型的則要求為0.7%~0.8%。 ?礦石綜合利用的可能性 如在斑巖型銅礦床中伴生的鉬，只要達到萬分之幾便可綜合利用。由于鉬等有用元

35、素的存在，擴大了礦床的工業(yè)價值，因此對銅的工業(yè)品位也可適當降低。 ?礦石的工藝技術條件 如鈦礦石，對不易冶煉的鈦鐵礦礦石，要求其中的TiO2含量不得低于8%~10%；而對易冶煉的金紅石礦石，則要求TiO2達到3%~4%即有工業(yè)價值。對于自熔性鐵礦石的品位要求，也比非自熔性鐵礦石品位要求低。如菱鐵礦礦石就比磁鐵礦礦石的工業(yè)品位低，因在冶煉菱鐵礦石時，可以不加或少加熔劑。,1.2.2 礦床 礦床：是指在地殼中，由地質作用形成的，

36、在質和量及埋藏條件等諸方面，均符合當前經濟和技術條件，能被開采和利用的地質體。礦床由礦體和圍巖兩個基本部分組成。礦體是在一定的構造和地質單元或單元組合中的天然礦物資源的局部堆積體，是礦床的核心部分。一個礦床或由單一礦體構成，也可由數個、數十個、乃至更多的不同形狀、不同規(guī)模的礦體組成。礦床分類的方案較多，較為通用的有工業(yè)分類和成因分類兩種： 礦床的工業(yè)分類是以礦產在工業(yè)上的主要用途為依據進行的分類。該分類反映了對各種礦產的利用程度。

37、是在工業(yè)、商業(yè)及其他方面運用很廣的分類。其分類方案很多，一般分為金屬礦床（如黑色金屬、有色金屬等）、非金屬礦床（如冶金和耐火絕熱原料、化工和農業(yè)原料、建筑、玻璃和陶瓷原料等）、可燃性礦床（如油頁巖、石油天然氣）。 礦床的成因分類反映了對礦床成因和形成過程的認識程度。礦床的形成受到成礦物質及其來源、成礦環(huán)境和成礦作用三個基本因素的影響和控制。表的分類方案是一個簡化的成因分類(表1-1)。,1.2.3 成礦作用 成礦作用是指在地球

38、的演化過程中，使分散在地殼中的化學元素，在一定的地質環(huán)境中相對富集而形成礦床的作用?？蓜澐譃槿箢悾鄳匦纬蓛壬V床，外生礦床和變質礦床。 ?內生成礦作用 由地球內部熱能的影響導致形成礦床的各種地質作用。 ?外生成礦作用 在太陽能的影響下，在巖石圈上部、水圈、大氣圈和生物圈的相互作用過程中，導致在地殼表層形成礦床的各種地質作用。外生成礦作用基本上是在溫度、壓力比較低的條件下進行的。 ?變質成礦作用 在內生成礦作用

39、或外生成礦作用中形成的巖石或礦床。由于地質環(huán)境的改變，特別是經過深埋或其他熱動力事件，它們的礦物成分、化學成分及構造結構等都要發(fā)生改變，甚至可使原來的礦床消失，也可以產生某種有用礦物的富集而形成新的礦床的地質作用。,1.2.4 決定礦床工業(yè)價值的因素 決定礦床工業(yè)價值的因素很多，主要有以下三個方面： ?礦床本身的特征和性質 包括礦體的形態(tài)、產狀和儲量，礦石的質量（品位、有益和有害組分含量），礦石綜合利用價值和礦床開采、選礦、

40、冶煉技術條件等。對非金屬礦床，不僅要注意礦床的儲量和品位，而且要注意有用礦物的物理性質、化學性質以及工藝技術特點，有時是評價礦床的主要因素。 ?國民經濟和國防建設對礦產的要求 主要包括經濟建設和國防建設計劃中對各類礦產的需要數量，礦床的地理分布，該地區(qū)的發(fā)展遠景計劃等。 ?礦區(qū)的經濟因素 如動力資源、水文地質和工程地質條件、交通運輸以及食品、勞動力供應等。 在評價一個礦床時，應該全面考慮上述各種因素，但決定礦床是否有關開采

41、價值，首先要考慮國家和地方經濟建設的要求。,1.2.5 礦量管理 礦石儲量分為三級，即開拓儲量，采準儲量和備采儲量。這叫做三級儲量，又稱生產礦量。 ?開拓儲量 被完整的開拓系統(tǒng)（掘進形成了一定的運輸、通風、排水系統(tǒng)）所控制的礦床儲量叫做開拓儲量。 ?采準儲量 是開拓儲量的一部分。凡完成了采礦方法所規(guī)定的采準工程的礦塊或礦壁的儲量，叫做采準儲量。 ?備采儲量 是采準儲量的一部分。凡完成了采礦方法所規(guī)定的切割工程

42、的礦塊或礦壁的儲量，叫做備采儲量。,礦石的損失貧化和質量管理 ?礦石的損失：指在開采礦床時，由于種種原因而造成一部分工業(yè)儲量未能采出，或采下礦石未能全部運至地表面而丟失。礦石損失的原因如下： 1) 由于地質構造破壞和水文地質條件的影響，礦體埋藏條件復雜，在當前技術條件下難以采出而造成的。 2) 為了保護井筒或地面重要設施、河流等所留下的保安礦柱而造成的。 3) 回采過程中所造成的。 4) 在裝礦、運輸、卸礦生產過程

43、中所造成的。 ?礦石的貧化：就是采出礦石的品位比在原礦的品位降低了。貧化的原因是由于廢石的混入，高品位礦石的損失以及某些金屬被浸出。貧化使得礦石的成分發(fā)生質的變化，因而造成很大的經濟損失。,?礦石損失率：損失量與工業(yè)儲量的百分比。 ?礦石回收率：開采后所得到的礦石量與工業(yè)區(qū)儲量的百分比。礦石的損失率和回收率相加為百分之百。 ?礦石的貧化率：分為視在貧化率和實際貧化率。視在貧化率是指礦石品位降低的百分數貧化率是指混采下來

44、的廢石混入率。 生產現(xiàn)場的損失率和實際貧化率指標對采礦生產作業(yè)有較大的指導意義。,1.3 地質構造 地質構造是地殼運動的產物。 承受地殼運動的巖層或巖石，在地殼運動的力的作用下發(fā)生變形或變位留下的形跡，稱為地質構造。地質構造的基本類型有：水平構造、傾斜構造、褶皺構造和斷裂構造等。,1.3.1 巖層產狀的概念 ?巖層 是內、外力地質作用綜合作用的產物。巖石由于礦物成分、顆粒大小、顏色等方面的變化，或短暫的沉積間斷，而產生

45、了成層構造。 ?層面 指層與層之間的分界面。平行的或近似平行的兩個層面所限制的層狀巖石，稱為巖層。巖層的上界面，稱頂面（或上層面）；下界面，稱底面（或下層面）。相鄰巖層的分界面，既是上部巖層的底面，又是下部巖層的頂面。巖層頂、面之間的垂直距離為巖層的真厚度。 ?巖層的產狀 是指巖層在空間的位置。確定巖層的空間位置是用巖層的走向、傾向和傾角來表示，稱為產狀要素如圖。 ?走向 傾斜巖層層面與水平面相交的線叫走向線，走向線兩

46、端的延伸方向叫走向。它表示巖層在空間的水平延伸方向。如果軟硬巖層相間，硬巖層抗侵蝕能力強，常突出成山脊或陡崖，此時山脊或陡崖的水平延伸方向大致平行于巖層走向。,?傾向：巖層向下傾斜最大的傾斜線在水平面上的投影所指的方向，與走向正交。實際工作中沿著或背著傾向方向最容易在較短距離內看到不同時代的巖層。 ?傾角：巖層層面與水平面之間的夾角。 巖層層面的產狀要素用地質羅盤來測量，測量的結果用方位角表示。常用的記錄格式如：“1500∠30

47、0表示傾向為1500（南東方向），傾角為300。 巖層形成后，經受地殼運動改變了原始沉積時的位置，但仍然保持上層面在上，下層面在下，即巖層下老上新的特點時，稱為正常產狀如圖；倘若巖層受到強烈地殼運動可使巖層直立如圖，甚至發(fā)生倒轉，形成上層面在下，下層面在上即老巖層在上、新巖層在下的倒轉產狀。,1.3.2 水平構造 原始巖層一般是水平的，在漫長的地質歷史中，由于地殼運動、巖漿活動等的影響，巖層產出狀況發(fā)生多樣的變化。有的巖層雖然經

48、過地殼運動使其位置發(fā)生變化，但仍保持水平狀態(tài)，這樣的構造稱為水平構造。絕對水平的巖層是沒有的，因而所謂水平構造是指受地殼運動影響較輕微的某些地區(qū)或受強烈地殼運動影響的巖層的某一局部地段或大范圍的均勻抬升或下降的地區(qū)。水平構造中較新的巖層總是位于較老的巖層之上。當地形受切割時，老巖層總是出露在低洼地方，而較新的巖層總是出露在較高的位置。 1.3.3 傾斜構造 當地殼運動不僅使巖層形成時的位置發(fā)生變化，而且改變了巖層的水平狀態(tài)，

49、使巖層層面和水平面間具有一定的夾角時，稱為傾斜構造。傾斜巖層往往是褶曲的一翼、斷層的一盤或者是不均勻抬升或下降所引起。,1.3.4 褶皺構造 褶皺是指巖層受到地殼運動的影響而發(fā)生柔性變形，使巖層變成彎彎曲曲的形狀，但仍保持其連續(xù)完整性。 1) 褶曲的概念和褶曲的基本類型 地殼運動不僅引起巖層的升降和傾斜，而且還可以使 巖層被擠成各式各樣的彎曲。巖層被擠壓形成的一個彎曲叫褶曲。 自然界中孤立存在的單個彎曲很少

50、，大多是一系列波狀彎曲而保持巖層的連續(xù)完整性，這一系列的波狀彎曲叫褶皺。 褶曲的基本類型有兩種：背斜和向斜。一般來說，背斜是向上拱起的彎曲，中心部分巖層相對較老，而兩側由相對較新的巖層組成；向斜是向下彎曲且中心部分相對較新，兩側由相對較老的巖層組成。 2) 褶曲的核和翼部 出露在地面上褶曲中心部分的巖層叫核。翼是指褶曲核部兩側對稱出露的巖層。,圖1-2 向斜和背斜,1.3.5 斷裂構造 斷裂是指巖層受地殼運動的影響而

51、發(fā)生脆性變形，產生裂縫或錯動，使巖層失去連續(xù)完整性，形成斷裂構造。1.3.5.1 裂隙 巖層斷裂后，如果兩側巖塊沒有發(fā)生顯著的位移稱為裂隙。裂隙就是巖石中的裂縫。巖石中的裂縫可以在成巖過程中形成，也可以在成巖后受外力地質作用而生成。但更多而有意義的是地殼運動產生的構造裂隙。巖層破裂后的破裂面稱為裂隙面，它的形狀多樣，可以是平坦的，也可以是彎曲的，產狀可以是直立的，傾斜的和水平的。,1) 張裂隙 巖石受張應力產生的裂隙。它具有張

52、開的裂口，裂隙面粗糙不平，延長不遠。當張裂隙通過礫巖時，裂隙面常繞過礫石而呈現(xiàn)凹凸不平狀。張裂隙常為石英脈、方解石脈、礦脈等充填。 2) 剪裂隙 又稱扭裂隙，是巖層剪應力產生的裂隙。常發(fā)生在與壓應力方向呈450夾角的平面上，即最大剪切面上。在巖石中，常見到兩組相互交叉的剪節(jié)裂隙，稱X裂隙。剪節(jié)裂隙具有緊閉的裂口，裂隙面比較光滑而平直，延長較遠，有時在裂隙面上可見到小擦痕。如果剪裂隙通過礫巖時，裂隙面常切斷礫石。 3) 研

53、究裂隙的意義 研究裂隙的類型、成因和分布規(guī)律，對找礦和工程施工均有重要意義。富含張裂隙的巖石，往往構成含水層，對地下水的富集、運動有密切關系。此外，在礦井下的坑道施工之前，需了解裂隙構造的特性及分布規(guī)律，以防止可能引起的破壞作用。,1.3.5.2 斷層及斷層要素 巖層或巖體受力破裂后，破裂面兩側的巖塊如果發(fā)生了明顯的位移，這種斷裂構造稱為斷層。 斷層各組成部分的名稱叫斷層要素。主要的斷層要素有斷層面、斷層兩盤（斷盤）。

54、 斷層面：巖層或巖體發(fā)生斷裂位移時相對滑動的斷裂面。有的斷層面是比較規(guī)則的平面，但多數是波形起伏的曲面。有的斷層破裂位移時是沿著許多密集的破裂面發(fā)生的，這樣的斷裂面就不是一個簡單的平面，而是在寬度為幾厘米、幾米、數十米甚至更寬的地帶內巖層被揉皺、破裂、切錯的破碎帶，稱為斷層破碎帶。一般說來，斷層規(guī)模越大，破碎帶越寬，結構越復雜。破碎帶巖層破碎，抗風化剝蝕能力也就越小，因而沿破碎帶分布的方向上，一般地勢低洼，常有河流溝谷分布，也常是地下水

55、出露的地方。 斷層面和裂隙面的空間位置和傾斜巖層一樣，可用產狀要素——走向、傾向、傾角來確定。,圖1-3 斷層要素,斷層線：指斷層面與地面的交線，即斷層面在地面的出露線。它可以是直線，也可以是曲線。斷層線是主要的地質界線之一。 斷盤：斷層面兩側的巖塊稱為斷盤。斷層面如果是傾斜的，按相對位置把位于斷層面上面的斷盤稱為上盤，斷層面下面的斷盤稱為下盤。按運動方面把相對上升的一盤稱為上升盤，相對下降的一盤稱為下降盤。 斷距：斷層兩盤

56、相對錯開的距離稱為斷距。有關斷距的名稱較多，現(xiàn)介紹幾種常用的斷距。 真斷距：斷層面上某一點，隨著上、下盤相對位移而撕裂為兩個點，這兩點之間移動的距離，稱為真斷距。 地層斷距：指上、下盤中同一地層層面的垂直距離。 落差：在橫切斷層的剖面上，上、下盤同一巖層界線與斷層線各有一個交點，兩個交點間的高程差H，稱斷層落差。兩個交點間的水平距離L，稱平錯。 斷層破碎帶：斷層兩盤相對位移時，由于擠壓、錯動、摩擦等沿漸層面巖石破碎、研細

57、、揉皺，形成斷層破碎帶。,斷層的分類很多，這里只簡單介紹根據斷層兩盤相對位移方向把斷層分為： ?正斷層：斷層的上盤相對下降，下盤相對上升的斷層。 ?逆斷層：斷層的上盤相對上升，下盤 相對下降的斷層。 ?平移斷層：斷層兩盤沿斷層面走向（水平方向）相對移動的斷層。 要實際中，常常不是某一條斷層單獨出現(xiàn)，而是若干條斷層相互結合起來形成一定的組合形式。如階梯狀斷層、地塹、地壘。 地殼中有些地區(qū)斷層特別發(fā)育，大大小小的斷層組合

58、在一起，延伸數十乃至數百千米，寬度可達數千米，這樣的地區(qū)往往呈帶狀出現(xiàn)，稱為斷裂帶。,圖1-4 斷層的基本類型（從上到下：斷層前；正斷層；逆斷層；平移斷層）,1.3.6 地質構造與采掘的關系1.3.6.1 褶曲構造與采掘的關系 褶曲雖然影響了礦層在空間的產狀和位態(tài)，但沒有破壞巖礦層的連續(xù)性，在井巷中比較容易追索和控制。 有些大型向斜，由于軸部埋藏較深，開采困難，兩翼分別由兩個礦井開采，其軸部作為礦田的邊界；有些大型背斜，兩

59、翼礦床距離較遠，井下難以形成統(tǒng)一生產系統(tǒng)，往往以背斜軸線為界，兩翼分別由兩個礦井開采。處于向斜構造中的礦井，常把運輸巷布置在向斜軸部附近，以便使一條運輸巷解決向斜兩翼的運輸問題。對于背斜構造，開拓時常把總回風巷布置在背斜的軸部附近，便于兩翼回風利用。 中、小型褶曲構造對礦井開拓影響不大，但對采掘準備施工有一定影響。一般以背、向斜軸線布置上山或下山，兩翼作為采場；或以褶曲軸線和為采場的邊界。運輸巷一般是沿礦層的走向（沿水平）掘進的，褶

60、曲使井巷彎曲增多，不利于生產。,1.3.6.2 斷層構造與采掘關系 斷層破壞了礦層的完整性和連續(xù)性，對采掘有極大影響。大型斷層一般可作為礦田的邊界，把斷層礦柱與邊界保留礦柱合為一體，減少礦量損失。由于大斷層的破碎帶較寬，應盡量不使井巷橫穿斷層，以免造成突水和冒頂事故。 在布置采場時，也應以斷層作為采場的隔離邊界，減少井巷追索礦層產生上、下坡。主要運輸巷道一般選擇在較堅硬的巖層當中，且盡量少改變方向。但在斷層錯動的地方，斷層上、下

61、盤同一巖層位移較大，必須考慮改道，這樣給開拓增加了難度。 在采掘過程中常會遇到一些以前沒有發(fā)現(xiàn)的斷層構造，應根據各地不同的地質條件和生產的需要，分別采用相應的措施。 裂隙對采掘布置沒有什么影響，但對井巷支護和維護有重要影響。裂隙破壞了巖石的整體性，對相互割裂的巖塊支護難度增大，必須加強、加密支護。裂縫也是礦井淋水通道，容易造成底凸，井巷圍巖失穩(wěn)，增加井巷維修量。,1.4 地下水的基本知識 自然界中的水，存在于大氣中、地殼表面

62、和地殼里。大氣中的水呈水蒸氣及云、霧、雨、雪和冰雹等形式存在于空氣中；地殼表面的水，分布在河流、湖泊、海洋內或呈冰雪覆蓋于高山頂部；地殼里的水，存在于巖石的空隙中。大氣中的水稱大氣水；地殼表面的水稱地表水；地殼里的水稱地下水。,1.4.1 地下水概述 地下水保存在風化殼或巖石的孔隙、裂隙及巖溶中。分布是有一定規(guī)律的。當開始挖井時，見到土是干的，其實里面含有氣態(tài)水、吸著水、薄膜水；向下挖土是發(fā)濕的，顏色變深，但井中無水，說明已挖到毛

63、細水帶；再往下時，水開始滲入井中，并逐漸形成一個地下水面，這就是重力水；在重力水面以下，則稱為飽水帶。 地下水是一種重要的地質營力，在其不斷的運動中必然與周圍的巖石相互作用、相互影響。因此，地下水是改造地殼表層面貌的重要因素之一，也是工農業(yè)生產中不可缺少的資源。 地下水現(xiàn)地表和大氣降水之間存在著密切關系，它們在自然界中形成水的循環(huán)。即地表水和地下水受到太陽輻射熱力的作用，蒸發(fā)變成水蒸氣上升到大氣中，當氣態(tài)水遇冷凝結變成霧、雨

64、、雪、雹等，在地球引力作用下，降落到地表。降到地表的水，其中一少部分被蒸發(fā)重返大氣中，一部分匯入江河入湖海成為地表水，一部分沿著巖石的空隙滲入地下形成地下水。地下水除少部分蒸發(fā)到大氣中外，其剩余的大部分又沿著巖石空隙在地下流動，在適當的地質條件下流出地表又成為地表水。,地下水存在于巖石的空隙中，巖石空隙的大小、多少、連通程度和分布狀況，都是決定地下水的存在和運動規(guī)律的主要因素。 巖石（包括堅硬的和松散的）內部并不是致密的，而是有許多

65、相互連通的孔隙、裂隙和洞穴。因而地下水在巖石中可以通過，這種巖石能被水透過的性能，稱巖石的透水性。有的巖石（如粘土），雖有很多的空隙，但因它們太小或彼此間很少連通，透水性不好，地下水很能在其中流動。能透水的巖層叫透水層。透水性最好的巖石是巖溶溶洞大的石灰?guī)r和白云巖，以及空隙大的礫巖和砂巖。不能透水的巖層叫不透水層或隔水層。如粘土及頁巖，以及空隙少的巖漿巖。透水層和不透水層在自然界是相對的。當一種巖層較其頂底板巖層透水性都好時，其本身成為

66、透水層，其頂底板巖層起隔水作用而為隔水層。充滿了地下水的透水層，叫含水層。,1.4.2 巖石的空隙性 巖石空隙分為孔隙、裂隙、巖溶等三種類型。 ?孔隙 松散巖石（如粘土、砂土、礫石等）和沒有完全膠結的沉積巖，巖石的顆粒之間存在有空隙，這種空隙稱為孔隙。不同巖石孔隙的大小和多少均不一樣。一般來說，由較大顆粒組成的巖石具有較大的孔隙，但其孔隙數量較少。 ?裂隙 堅硬巖石由于受地殼運動中構造應力的作用和外力的風化剝蝕作用，

67、在巖石中產生了各式各樣的裂縫，稱為裂隙。裂隙在巖石中的分布很不均，有的地方裂隙特別發(fā)育，有的地方不發(fā)育，特別是斷裂帶中構造裂隙的不均勻性更為明顯。 ?巖溶 地下水溶蝕了某些可溶性巖石（如石灰?guī)r、石膏、巖鹽等）后，在巖石中形成的洞穴稱巖溶溶洞。巖石中，巖溶溶洞的分布不均勻，大小相差很大。,1.4.3 地下水的分類1.4.3.1 按埋藏條件劃分的各類地下水的特征 ?上層滯水 是埋藏在地表不深的飽氣帶中局部隔水層上的重力水。

68、 ?潛水 是埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層以上，且具有自由水面的重力水。 潛水在自然界分布很廣，一般埋藏在第四紀松散沉積層的孔隙中，以及堅硬基巖的裂隙及可溶巖的巖溶溶洞內。潛水的自由表面，稱潛水表面。潛水面至地表的距離，稱潛水埋藏深度。自潛水面至隔水層頂面的距離，稱潛水含水層厚度。潛水面上任一點的標高，稱該點的水位。 ?承壓水 是充滿于兩個隔水層間的含水層中的重力水，它又稱為自流水。 承壓水的形成主要決定于構造條