[分享]礦山地質(zhì)基礎(chǔ)

礦山地質(zhì)基礎(chǔ)     

第一節(jié)  礦山地質(zhì)研究的內(nèi)容與目的

在礦山，為保證采礦工作順利、安全地進行，對礦床生產(chǎn)地段或整個礦區(qū)的各種地質(zhì)現(xiàn)象進行的調(diào)查研究，且直接或間接為生產(chǎn)服務(wù)的地質(zhì)工作，稱為礦山地質(zhì)工作。即從礦山建設(shè)到礦山投產(chǎn)并進入正常生產(chǎn)的整個過程中，為進一步了解與掌握礦床地質(zhì)條件，更深入、細致地了解礦體的特點、分布、變化規(guī)律以及礦石的質(zhì)量和儲量、預(yù)測可能發(fā)生的地質(zhì)變化、地質(zhì)災(zāi)害預(yù)報及預(yù)防等問題展開的地質(zhì)工作。

礦山地質(zhì)工作的主要任務(wù)是：為礦山設(shè)計、建礦、采掘進度計劃編制、工程施工等提供可靠的地質(zhì)資料。參與生產(chǎn)技術(shù)的管理工作，如儲量計算、礦石質(zhì)量、礦石損失貧化等管理工作，開展專門性地質(zhì)調(diào)查等。

礦山地質(zhì)工作根據(jù)工作性質(zhì)不同，又分為經(jīng)常性生產(chǎn)地質(zhì)工作、專門性地質(zhì)工作、礦山地質(zhì)管理工作及礦山水文地質(zhì)等工作。

1、經(jīng)常性生產(chǎn)地質(zhì)工作

這是礦山開采整個過程中，為保證礦山生產(chǎn)正常進行，每個礦山都要經(jīng)常的進行的地質(zhì)工作。它主要包括：

 （1）生產(chǎn)勘探工作。

 （2）勘探工程和采掘工程中的地質(zhì)調(diào)查、取樣工作。

 （3）儲量計算工作。

2、專門性地質(zhì)工作，這些工作包括

  （1）為研究露天或地下礦山開采中巖體穩(wěn)定性、為預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害而進行的水文地質(zhì)、地熱等地質(zhì)工作。

  （2）為保護礦山生產(chǎn)和生活環(huán)境而進行的環(huán)境地質(zhì)調(diào)查工作。

  （3）為了開展礦山資源的合理利用而進行的地質(zhì)調(diào)查和地質(zhì)評價工作。

3、礦山地質(zhì)管理工作

（1）三級礦量儲備的管理工作。

（2）礦石損失、貧化的統(tǒng)計計算。

（3）礦石質(zhì)量均衡管理工作

從上面的敘述可以看出，地質(zhì)工作做的好與壞，直接關(guān)系到采礦工作安全生產(chǎn)的質(zhì)量。生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種技術(shù)問題，又往往與地質(zhì)工作有關(guān)。例如礦床地質(zhì)條件的變化，礦體形態(tài)、產(chǎn)狀、質(zhì)量的急劇變化、礦體的突然錯失等等將引起生產(chǎn)技術(shù)條件的改變。在生產(chǎn)中尋找新礦體，特別是盲礦體的發(fā)現(xiàn)，即可增加礦產(chǎn)資源，又可延長礦山服務(wù)年限。又如，巨大的破碎帶的出現(xiàn)，意外的涌水，片幫、冒頂，采空區(qū)處理不當引起地表陷落等，都可成為生產(chǎn)中的不安全因素。為解決這些問題，都需要礦山地質(zhì)工作人員提供可靠的基本地質(zhì)資料。因此，礦山地質(zhì)工作對于礦產(chǎn)資源的開發(fā)，保證礦山安全生產(chǎn)，具有重要意義

第二節(jié)  礦山地質(zhì)作用與礦山地質(zhì)構(gòu)造

一、礦山地質(zhì)作用

地球的演化迄今約有46億年的歷史。在這漫長的時間里，經(jīng)歷了許多復(fù)雜的變化發(fā)展過程，形成了地殼。地殼的年齡約為38億年左右。今天看到的地球只是它全部運動和發(fā)展中的一個階段。不論是地殼的物質(zhì)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，還是地表形態(tài)等不斷形成、變化、發(fā)展，這種不斷變化發(fā)展的作用，就叫做地質(zhì)作用

地質(zhì)作用可以引起礦物、巖石及礦床的產(chǎn)生和破壞，可以引起地殼、海陸分布的變遷，可以釀成巨大的災(zāi)害，有的地質(zhì)作用人們可以直接覺察到，如火山噴發(fā)、地震、山崩等，但大多地質(zhì)作用進行得很緩慢，在短暫的人生中很難直接觀察到，如大陸下沉、海岸上升等。地質(zhì)作用按其能源來源不同，可以分為內(nèi)動力地質(zhì)作用和外動力地質(zhì)作用。（一）內(nèi)動力地質(zhì)作用

內(nèi)動力地質(zhì)作用的能源主要來自地球內(nèi)部，如地球的旋轉(zhuǎn)能、重力能、放射性元素衰變時產(chǎn)生的熱能等，并作用于整個地殼甚至整個巖石圈。內(nèi)動力地質(zhì)作用包括地震、地殼運動、巖漿變質(zhì)作用。由于能量為地球本身所具有，而且十分巨大，因此，內(nèi)動力地質(zhì)作用是促使地球，特別是地殼和巖石圈變化發(fā)展的主導(dǎo)因素。

 1、地殼運動 

殼運動是一種由內(nèi)動力引起地殼結(jié)構(gòu)改變的機械運動，是地殼發(fā)展深化的主要動力。地殼運動的基本形式有兩種：一是水平運動，一是垂直升降運動。

水平運動是指地殼或巖石圈大致沿地球表面切線方的運動。由于地殼或巖石圈的水平擠壓或水平引張，而引起巖層的褶皺和斷裂，形成褶皺山系或地塹、裂谷。

升降運動為地殼或巖石圈沿垂直于地表方向的運動。這種運動表現(xiàn)為大面積的隆起和拗陷，引起海陸變遷及地勢高低變化。

2、巖漿作用  

巖漿是一種源于地殼深處，成分十分復(fù)雜的熾熱的硅酸鹽熔融體，巖漿沿巖石裂縫或薄弱地帶向上運動，侵入巖石圈上部，甚至噴出地表。這種從巖漿的形成、移動，直至冷凝成巖的全過程，稱為巖漿作用。由巖漿作用形成的巖石稱巖漿巖，巖漿巖又可分為侵入巖與噴出巖。巖漿巖是組成巖石圈的主要巖石類型。

3、變質(zhì)作用 

變質(zhì)作用是原來已固結(jié)成巖的固體巖石，由于受溫度、壓力、化學(xué)活動性流體等影響，發(fā)生礦物成分、化學(xué)成分或結(jié)構(gòu)、構(gòu)造變化的地質(zhì)作用。由變質(zhì)作用形成的巖石稱為變質(zhì)巖，由變質(zhì)作用形成的礦床叫變質(zhì)礦床。

4、地震  

地震是地殼的快速顫動。地震是一種自然災(zāi)害。

（二）外動力地質(zhì)作用

 1、風化作用  

地表巖石在水、空氣、陽光、生物的作用和影響下，發(fā)生破碎與分解，這一過程稱為風化作用。風化作用分為物理風化作用、化學(xué)風化作用和生物風化作用。

物理風化作用是巖石因溫度變化在原地破碎，而不改變其化學(xué)成分，不形成新礦物。

化學(xué)風化作用則因巖石在水、氧氣、二氧化碳等作用下發(fā)生的化學(xué)分解作用。其結(jié)果不但巖石的成分發(fā)生變化，而且會產(chǎn)生新的礦物?；瘜W(xué)風化的方式主要有溶解、水化和氧化等。

生物風化作用是因巖石受生物活動的影響而被破壞。這種風化作用即有機械破壞也有化學(xué)分解。

化學(xué)風化作用則因巖石在水、氧氣、二氧化碳等作用下發(fā)生的化學(xué)分解作用。其結(jié)果不但巖石的成分發(fā)生變化，而且會產(chǎn)生新的礦物?；瘜W(xué)風化的方式主要有溶解、水化和氧化等。

生物風化作用是因巖石受生物活動的影響而被破壞。這種風化作用即有機械破壞也有化學(xué)分解。

2、剝蝕作用  

各種外力在運動狀態(tài)下對地面巖石及風化產(chǎn)物的破壞作用稱剝蝕作用。它可分為機械剝蝕和化學(xué)剝蝕兩種作用。

機械剝蝕作用是由于流水、冰川、海洋及風等對巖石進行的破壞作用。

化學(xué)剝蝕作用即是流水、地下水、海水等對許多巖石（如石灰?guī)r等）進行化學(xué)分解作用機械沉積是指被搬運物質(zhì)按顆粒大小、形狀和比重、在適當?shù)攸c依次沉積下來。

化學(xué)沉積是指呈真溶液或膠體溶液狀態(tài)搬運的物質(zhì)。因溶解質(zhì)的溶解度不同，性質(zhì)及溫度的影響，膠體物質(zhì)由于所帶電荷被中和等原因而按一定順序沉積下來。一般情況下，其沉積順序為：氧化物、硅酸巖、鹽酸巖、硫酸巖和鹵化物。

5、成巖作用 

使松散沉積物轉(zhuǎn)變?yōu)槌练e巖的過程，稱成巖作用。在這一階段中，沉積物受到的成巖變化有固壓作用、膠結(jié)作用、脫水作用、重結(jié)晶作用等幾種形式

二 、礦山地質(zhì)構(gòu)造

組成地殼的巖層和巖體，在內(nèi)、外動力地質(zhì)作用下發(fā)生的變形，表現(xiàn)形式為巖石的彎曲和斷裂，形成褶皺和斷裂構(gòu)造。這種現(xiàn)象稱為地質(zhì)構(gòu)造。地殼中各種礦產(chǎn)的形成、分布和賦存狀態(tài)都受一定地質(zhì)構(gòu)造的控制，許多已形成的礦產(chǎn)還會遭受后來地殼運動影響而變形，產(chǎn)生彎曲和斷裂，地下水的活動和富集與地質(zhì)構(gòu)造也有密切關(guān)系。

（一）巖層產(chǎn)狀

巖層的產(chǎn)狀是指巖層的產(chǎn)出狀態(tài)和空間方位。地質(zhì)構(gòu)造大多都是由水平的、傾斜的或直立的巖層構(gòu)成的，因此分析巖層產(chǎn)狀，是分析地質(zhì)構(gòu)造的一項基礎(chǔ)工作。巖層的產(chǎn)狀要素有走向、傾向和傾角，如圖1所示。

   1、走向　巖層面與水平面相交的線叫走向線（圖1中的AOB線），走向線兩端所指方向，稱為巖層的走向。

 

圖1巖層產(chǎn)狀要素

AOB－走向線　OD－傾斜線　OD‘－傾斜線的水

平投影　α－傾角

2、傾向　在層面上垂直巖層走向線的直線叫巖層的傾斜線（圖1中的OD）。 傾斜線在水平面上的投影，叫傾向線（圖1中的OD'），傾向線所指的方向，就是巖層傾向（圖1中的OD'線所指的方向）。

3、傾角 傾斜線與其水平投影線（傾向線）之間的夾角，也就是巖層面與水平面的最大夾角叫做傾角。

（二）褶皺構(gòu)造

褶皺是指成層巖石受力連續(xù)彎曲而沒有喪失其連續(xù)完整性的地質(zhì)構(gòu)造。

褶曲是褶皺的一個彎曲，它是褶皺組成的基本單位。它有兩種基本形態(tài)：背斜和向斜。

摺皺巖層彎曲的中心部分叫核，核部兩側(cè)的巖層叫翼，摺曲的理想中心面叫軸面。背斜摺曲的特點是兩翼巖層的傾向相背，核部為老巖層，兩側(cè)為新巖層，向斜摺曲的特點是兩翼巖層的傾向相向，核部為新巖層，兩側(cè)為老巖層

（三）斷裂

巖層受力后，除了形成摺皺構(gòu)造外，常常產(chǎn)生裂隙或沿裂隙發(fā)生錯動，便巖層的連續(xù)性遭到破壞，這種構(gòu)造稱為斷裂構(gòu)造，其基本形態(tài)有節(jié)理和斷層兩種。

   1、節(jié)理  沿破裂面沒有明顯位移的斷裂構(gòu)造稱為節(jié)理。節(jié)理普遍存在于巖石中，如果巖層的節(jié)理發(fā)育，即意味著巖層的裂隙很多。

節(jié)理按其明顯程度，可以分為張開的、閉合的和隱蔽的三種。張開型節(jié)理，其兩壁張開，具有明顯的空隙，肉眼能清楚看見，是地下水的良好通道，也是地下水儲藏的場所；閉合型節(jié)理，其兩壁密閉，中間沒有空隙，但肉眼能清楚看出有裂隙存在；隱蔽型節(jié)理，表現(xiàn)為一種毛發(fā)狀裂紋，肉眼不易覺察，但是巖石在這個方向上已遭到破壞。

 

圖2 斷層要素

1-下盤；2-上盤；3-斷層線；4-斷裂破碎帶；5-

斷層面

（1）斷層面

斷層面是斷層兩盤發(fā)生相對位移的面，其形態(tài)有的平直，有的彎曲。其產(chǎn)狀可以是水平的和直立的，但多數(shù)是傾斜的。

 （2）斷層線。

斷層線是斷層面與地面的交線，即斷層在地表的出露線。斷層線可以是條直線，但多數(shù)是呈不規(guī)則的曲線。

（3）斷盤

斷盤是指被斷層面分開的兩側(cè)巖塊。位于斷層面上邊的部分，即順著斷層面傾斜方向的部分稱為上盤，位于斷層面下邊的部分，即背著斷層面傾斜方向的部分稱為下盤。按兩個斷盤相對位移方向，斷盤又分為上升盤和下降盤。上開盤就是在位移中相對上升的部分，下降盤就是在相對位移中相對下降的部分。

3、斷距 

斷距是指斷層兩盤相對位移的距離。斷層位移的方向和大小，對礦產(chǎn)資源的開采有著極大的影響，是礦產(chǎn)普查、勘探和礦山地質(zhì)工作中必須查明的重要數(shù)據(jù)。

據(jù)斷層面兩側(cè)巖層相對錯動的情況，可將斷層分為正斷層、逆斷層、平移斷層和旋轉(zhuǎn)斷層幾種基本類型

 （1）正斷層。正斷層是巖層受水平方向的引張力作用，上盤相對下降、下盤相對上升的斷層。

 （2）逆斷層。逆斷層是巖層受水平壓應(yīng)力作用，上盤相對上升、下盤相對下降的斷層。

 （3）平移斷層。平移斷層是巖層受剪應(yīng)力作用，兩盤沿斷層走向發(fā)生相對位移而沒有升降位移的斷層。

 （4）旋轉(zhuǎn)斷層。旋轉(zhuǎn)斷層是兩盤發(fā)生過相對旋轉(zhuǎn)運動的斷層

 

 

 

圖3 斷層類型

a-正斷層；b-逆斷層；c-平移斷層；d-螺旋斷層

自然界中，斷層往往不是單個出現(xiàn)的，多數(shù)情況下是成組出現(xiàn)的，在斷層的延伸方向、斷層性質(zhì)等方面都有一定的規(guī)律性，并且構(gòu)成一定的組合形態(tài)。如由正斷層組合的地壘、地塹、階梯狀斷層以及由逆斷層組合的迭瓦式構(gòu)造等

第三節(jié)  礦    床

礦產(chǎn)、礦床、礦體、礦石和圍巖

（一）礦產(chǎn)

通常指埋藏在地殼內(nèi)或分布于地表的，可供人類所開采利用的天然礦物資源。按其工業(yè)用途分除水以外可歸納為三大類

1、金屬礦產(chǎn)：可供工業(yè)上提煉某些金屬的地下資源。按工業(yè)上的應(yīng)用又可分為：

（1）黑色金屬、鐵（Fe）、錳（Mn）、鉻（Cr）、鈦（Ti）、釩（V）；

（2）有色金屬：銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鋁（Ai）、鎂（Mg）、鎢（W）、錫（Sn）、汞（Hg）、銻（Sb）等；

（3）稀有金屬：鉭（Ta）、鈹（Be）、鋰（Li）、鉑（Cs）等；

（4）貴金屬：金（Au）、銀（Ag）、鉑（Pt）等；

（5）分散元素；鍺（Ge）、鎵（Ga）、鎘（Cd）；

（6）放射性金屬：鈾（U）、釷（Th）；

2、非金屬礦產(chǎn)：指工業(yè)上不作為金屬元素而提取利用的地下資源。除少數(shù)非金屬元素如硫、磷被工業(yè)上提取之外，多數(shù)是利用其礦物集合體的某些物理性質(zhì)，化學(xué)性質(zhì)和工藝特性等。例如金剛石是利用它的便度和光澤，石棉是利用它的耐火、耐酸、絕緣、絕熱性。按工業(yè)用途非金屬礦產(chǎn)可分為五種。

（1）冶金輔助原料：菱鎂礦、耐火粘土、高鋁礦物原料、白云巖、硅石（石英石、石英砂巖、脈石英）、石灰?guī)r、螢石等。

（2）化工原料：磷、硫、鉀鹽、鎂鹽、天然堿、碘、重晶石、明礬石、膨潤土、伊利石、沸石、地蠟等。

（3）特種非金屬礦產(chǎn)，金剛石、水晶、硼、云母、電氣石等。

（4）陶瓷及玻璃原料，長石、粘土、葉蠟石、玻璃砂和高嶺土等。

（5）建筑材料：浮石、珍珠巖、石灰石、花崗巖、大理石、砂、礫石等。

 3、燃料礦產(chǎn)：石油、天然氣、煤及油頁巖等。

（二）礦床及其分類

1、礦床 

地殼內(nèi)部和表面富集有用礦物或組分，在質(zhì)和量上達到工業(yè)要求和具備開條件的部位叫礦床。

2、礦床分類

礦床按其成因分類可分三大類。

A、內(nèi)生礦床

     地球內(nèi)部各種能量所導(dǎo)致礦床形成的所有地質(zhì)作用稱為 

     內(nèi)生成礦作用。有內(nèi)生成礦作用所形成的各種礦床，總

     稱為內(nèi)生礦床。

（1）巖漿礦床

    1）早期巖漿礦床2）晚期巖漿礦床3）熔離礦床

（2）偉晶巖礦床

（3）氣液礦床

    1）矽卡巖礦床 2）熱液礦床

（4）火山成因礦床

1）火山一次火山巖漿礦床 2）火山一次火山氣液礦床 3）火山沉積礦床

B、外生礦床：

     外生成礦是指在外動力地質(zhì)作用下，在地殼表面常溫常壓下所進的各種成礦作用所形成的礦床。

（1）風化礦床

   1）殘積、坡積礦床 2）殘余礦床 3）淋積礦床

（2）沉積礦床

   1）機械沉積礦床 2）化學(xué)沉積礦床 3）生物化學(xué)沉積礦床

C、變質(zhì)礦床：

     由變質(zhì)成礦作用形成的礦床，這種成礦作用發(fā)生在地殼內(nèi)部，主要是由于巖漿侵入和區(qū)域變質(zhì)作用所引起的。變質(zhì)礦床雖然也是內(nèi)動力作用下的產(chǎn)物，但成礦作用的方式及礦床的次生性質(zhì)和內(nèi)生礦床的性質(zhì)有所不同，所以劃歸另一類礦床，即變質(zhì)礦床。

（1）接觸變質(zhì)礦床

（2）區(qū)域變質(zhì)礦床

   1）受變質(zhì)礦床 2）變成礦床

礦床按其礦體形狀、傾角和厚度亦分為三類。

礦床按形狀分類

  （1）層狀礦床：這類礦床多為沉積生成。其特點是分布范圍比較廣，形狀及賦存條件穩(wěn)定，有用成分組成及含量比較穩(wěn)定、均勻。一般黑色金屬礦床、石灰?guī)r礦、煤礦多屬此類。

  （2）脈狀礦床：這類礦床主要是由熱液和氣化作用，將礦物質(zhì)充填于地殼裂縫中而生成。它的特點是礦脈與圍巖接觸處有蝕變現(xiàn)象，礦床埋藏不穩(wěn)定，有用成分含量不均勻。有色金屬礦床、螢石礦床、稀有金屬礦床多屬此類。

  （3）塊狀礦床：這類礦床多由充填、交代、熔離和氣化作用而生成，其特點是礦床大小不一，是不規(guī)則的透鏡狀、礦繅、礦株等形狀產(chǎn)出，且礦體與圍巖之間一般無明顯的接觸界線。某些有色金屬礦常屬此類。

礦床按厚度分類：礦體的厚度系指礦體上、下盤間的垂直距離或水平距離。前者稱為垂直厚度或真厚度，后者稱為水平厚度。一般所指的礦體厚度系垂直厚度。

  （1）極薄礦體：厚度在0.8m以下。在這類礦體中，無論掘進或采礦，均需采、掘一部分圍巖，以形成正常的工作空間。

  （2）薄礦體：厚度為0.8~4m。在緩傾斜條件下，這類礦體常以單一分層回采。在巷道掘中，厚度小于2米時須開鑿部分圍巖，在回采時一般不需要采掘圍巖。

  （3）中厚礦體：厚度為4~10m。這類礦床通常用淺孔采礦方法開采，礦塊沿礦體走向布置。

（4）厚礦體：厚度為 10~30m。開采時可用深孔爆破采礦方法，礦塊可沿走向布置，厚度較大時可沿垂直走向布置。

  （5）極厚礦體：厚度大于 30m。開采這類礦床，應(yīng)垂直走向布置礦塊。當?shù)V體厚度大于50~60m時，除垂直走向布置礦柱外，往往還要留走向礦柱，以?；夭晒ぷ鞯陌踩?。當埋藏較淺時，可用露天開采

礦床按傾角分類

（1）水平與微傾斜礦床：傾角小于5。。

（2）緩傾斜礦床：傾角為5~30。。

（3）傾斜礦床：傾角為30~55。。

（4）急傾斜礦床：傾角大于55。。

（三）礦體

礦體是礦床的基本組成單位，是達到工業(yè)要求的含礦部分，又是開采的直接對象。

礦體的形狀比較常見的有等軸狀礦體、板狀礦體和柱狀礦體。

（四）礦石

   1、礦石  礦石是含有有用礦物（或組分）并組成礦體的礦物集合體。是直接的開采對象。

   2、礦石品位   礦石中有用組分的單位含量，是衡量礦石質(zhì)量的主要指標，表示方法有三種。

（1）百分比法。一般金屬和化合物多用此表示法。例如鐵礦石的品位是35%，就是表示100噸鐵礦石中含有35噸鐵金屬。

  （2）每噸所含克數(shù)法。貴重金屬如鉑、金等在礦石中含量很少，則用此法表示。例如金礦石的品位是10克/噸，即表示每噸金礦含有10克金。

  （3）液體礦物，一般用每升含有用礦物成分的克數(shù)表示，其單位為G/L。

（五）圍巖

圍巖是礦體周圍無經(jīng)濟價值的巖石。礦體和圍巖兩者界限有的清楚，有的為漸變無明顯邊界，大于邊界品位的部分為礦體。隨著工藝技術(shù)的提高礦體的范圍存在擴大的可能性

（六）巖石

巖石是礦物的集合體，它是由各種地質(zhì)作用形成的。各種巖石都具有一定的化學(xué)成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和產(chǎn)狀。有的巖石由一種礦物組成，例如結(jié)晶石灰?guī)r即由方解石組成，但大多數(shù)巖石由幾種礦物組成。

巖石按成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。

   1、巖漿巖

常見的各類巖漿巖介紹如下：

    ①酸性巖類

    ②中性巖類：

    ③基性巖類：

    ④超基性巖類：

    ⑤脈巖類：

    ⑥火山玻璃巖： 

2、沉積巖

沉積巖是早期生成的巖漿巖、沉積巖及變質(zhì)巖被風化、剝蝕及搬運后在一定地質(zhì)條件下沉積成巖的巖石。正常的沉積巖都是在外力地質(zhì)作用下形成的。

常見的各類沉積巖有：

    ①碎屑巖類

    ②粘土巖類

    ③化學(xué)巖及生物化學(xué)巖類

3、變質(zhì)巖

（七）礦產(chǎn)儲量分級

 礦石儲量，簡稱儲量或礦量，是指有用組分或礦石在地下的埋藏量。儲量是地質(zhì)勘探工作成果的具體表現(xiàn)，同時也是國家計劃部門和有關(guān)生產(chǎn)部門制定生產(chǎn)規(guī)劃和進行礦山企業(yè)設(shè)計的重要依據(jù)。

1、儲量分類

根據(jù)我國當前技術(shù)經(jīng)濟條件，并考慮遠景發(fā)展的需要，將金屬礦產(chǎn)儲量分為兩類：

（1）能利用（表內(nèi)）儲量：是符合當前生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟條件的儲量。

（2）暫不能利用（表外）儲量：是由于有益組分或礦物含量低；礦體厚度薄；礦山開采技術(shù)條件或水文地質(zhì)條件特別復(fù)雜；或?qū)@種礦產(chǎn)加工技術(shù)方法尚未解抉，不符合當前生產(chǎn)技術(shù)、經(jīng)濟條件，工業(yè)上暫不能利用而將來可能利用的儲量。

2、儲量分級和級別條件

   金屬礦產(chǎn)儲量可分為A、B、C、D四級，各級儲量的工業(yè)用途和條件如下：

   A級   

   礦山編制采掘計劃依據(jù)的儲量；由生產(chǎn)部門探求。其條件是：

 （1）準確控制礦體的形狀，產(chǎn)狀和空間位置

（2）對于影響開采的斷層、摺皺、破碎帶已準確控制。對于夾石和破壞礦體的火成巖的巖性、產(chǎn)狀及分布情況，己經(jīng)確定。

（3）對于礦石工業(yè)類型和品級的種類及其比例和變化規(guī)律己完全確定。在需要分采和地質(zhì)條件可能的情況下，應(yīng)圈出礦石工業(yè)類型和品級。

   B級   

礦山建設(shè)設(shè)計依據(jù)的儲量，又是地質(zhì)勘探階段探求的高級儲量，并可起到驗證C級儲量的作用。一般分布在礦體的淺部——礦山初期開采地段。

其條件是在C級儲量的基礎(chǔ)上：

（1）詳細控制礦體的形狀、產(chǎn)狀和空間位置。

（2）在B級范圍內(nèi)對破壞和影響礦體較大的斷層、褶皺、破碎帶的性質(zhì)、產(chǎn)狀已詳細控制。對夾石和破壞主要礦體的主要火成巖的巖性、產(chǎn)狀和分布情況已基本確定。

（3）對礦石工業(yè)類型和品級種類及其比例和變化規(guī)律己詳細確定。在需要分采和地質(zhì)條件可能的情況下，應(yīng)圈出主要礦石工業(yè)類型和品級

  C級   

  礦山建設(shè)設(shè)計依據(jù)的儲量。其條件是：

  （1）基本控制礦體的形狀、產(chǎn)狀和空間位置。

  （2）對破壞和影響主要礦體的較大斷層、摺皺、破碎帶的性質(zhì)和產(chǎn)狀已基本控制。對夾石和破壞主要礦體的主要巖漿巖的巖性、產(chǎn)狀和分布規(guī)律己大致了解。

  （3）基本確定礦石工業(yè)類型和品級的種類及其比例和變化規(guī)律。

   D級   

此級儲量的用途有：①為進一步布置地質(zhì)勘探工作和礦山建設(shè)遠景規(guī)劃的儲量；②對于復(fù)雜的較難求到C級儲量的礦床，一定數(shù)量的D級儲量可作為設(shè)計的依據(jù)； ③對一般礦床、部分的D級儲量，也可為礦山建設(shè)設(shè)計所利用，其條件是：

（1）大致控制礦體的形狀、產(chǎn)狀和分布范圍。

（2）大致了解破壞和影響礦體的地質(zhì)構(gòu)造特征。

（3）大致確定礦石的工業(yè)類型和品級。

（八）礦石損失與貧化計算

礦石損失與貧化，既造成礦產(chǎn)資源損失，又降低礦床開采的經(jīng)濟效果，在礦山企業(yè)設(shè)計和實際生產(chǎn)中，必須認真考慮回收的礦石量和質(zhì)量指標。

1、礦石損失與貧化的原因

（1）礦石損失的原因

   ①地質(zhì)原因

   ②水文地質(zhì)原因

   ③留保安礦柱為了保護井巷和地面設(shè)施，留保安礦柱，引起礦石損失。

   ④采礦工作不正確    如違反合理的開采順序，回采工作不及時，留不適當?shù)牡V柱，礦山地質(zhì)、測量工作不正確或不及時，引起礦石損失。

   ⑤運輸和裝載礦石引起的損失    在運輸和裝載礦石過程中，撒落礦石（特別是粉礦），引起的礦石損失。

   ⑥與采礦方法有關(guān)的損失    現(xiàn)用的采礦方法，都不可避免地產(chǎn)生一定數(shù)量的礦石損失。

   ⑦地下火災(zāi)、水災(zāi)、巖層移動及其它原因    由于地下火災(zāi)、水災(zāi)、巖石移動等的影響，致使一部分礦石不能采出，而引起的礦石損失。

（2）礦石貧化的原因

  ①采礦過程中，廢石及非工業(yè)礦石的混入。

  ②采礦過程中，富礦粉損失。

  ③礦床開采過程中，有用成分被析出等。

1）礦石貧化率

它是工業(yè)礦石有用成分含量與采出礦石有用成分含量之差，對工業(yè)礦石有用成分含量之比，即：

                 α－α＇ 　　　    α＇ 　

          ρ＝————?。剑?－ ——?。?#215;100%               

                    α　　　　　　　α

 式中 ρ—— 礦石貧化率，％；

        α—— 工業(yè)礦石有用成分含量，％；

        α＇—— 采出礦石有用成分含量，％；

（2）有用成分回收率

它是采出礦石中有用成分數(shù)量，對工業(yè)儲量中有用成分數(shù)量之比：

 

　 　　　　　　 Ty    T·α＇ T       

　 　　　　E＝—— ＝—— ＝—（1－ρ）×100％

        　　　     Qy  　Q·α   Q               

式中 E——有用成分回收率，%；

       Ty——采出礦石中有用成分數(shù)量，噸；

       Qy——工業(yè)儲量中有用成分數(shù)量，噸；

       T——采出礦石數(shù)量，噸；

       Q——礦床工業(yè)儲量，噸。

（3）廢石混入率

它是混入采出礦石中的廢石量，對采出礦石量之比。

根據(jù)礦床開采結(jié)果，可以列出礦石數(shù)量和有用成分數(shù)量平衡的方程組：

      T＝Q－Q0＋R                            （A）

      Tα＇＝(Q－Q0) α＋Rα＂ （B）

式中 Q0——開采過程中損失的工業(yè)儲量，噸；

        R——混入采出礦石的廢石量，噸；

     α＂——廢石中的有用成分含量，%。

解方程組（A）和（B），得

　　      R       α－α‘ 　        α'－α＂

　ρ'＝—— ＝———— ＝（1－————　）×100％　　 

           T   　  α－α＂        　α－α＂  

 

式中  ρ'——廢石混入率，%。

（4）工業(yè)礦石回收率

它是工業(yè)儲量減去開采損失的工業(yè)儲量，對工業(yè)儲量之比，即：

　　               Q－Q0               Q0       

　　　　　K＝———— ＝（1－——）×100％                    

       　　　        Q  　             Q          

   式中  K——工業(yè)礦石回收率，%。

由方程組（A）及（B）得 ：

　　                 T                 

　　　　　  K＝——（1－ρ'）×100％                           

第四節(jié)  巖石的物理力學(xué)性質(zhì)

一、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)

（一）巖石的彈性、塑性和脆性

（二）巖石的硬度和韌性

（三）巖石的強度

（四）巖石的比重和容重

（五）巖石的孔隙度

（六）巖石特征阻抗

二、巖石的堅固性及分級

普氏分級法，為了從數(shù)量上表示巖石的堅固性，用 （f）來表示巖石堅固性系數(shù)。堅固性愈大的巖石，堅固性系數(shù)也愈大。常見的巖石堅固性系數(shù)介于0.3～20之間，共分成十級，如下表所列。

   普氏巖石堅固性分級表

 

 

測定巖石堅固性系數(shù) （f）的方法很多，最簡單的方法是用5×5×5厘米的立方體巖石試樣，使其受單向壓縮，設(shè)其極限抗壓強度為R（f克/厘米2），將R值以100除之，得一抽象數(shù)，此數(shù)即為f值。

 

普氏堅固性系數(shù)的缺點是過于概括、籠統(tǒng)，它只能在大的范圍內(nèi)判定巖石的堅固程度，用來作數(shù)值上的計算時誤差范圍較大。

第五節(jié)    礦床勘探

一、勘探階段的劃分

礦床勘探是在普查找礦的基礎(chǔ)上，以建礦和礦山生產(chǎn)的實際需要出發(fā)，綜合運用地質(zhì)理論和采用多種手段，對礦床進行全面揭露和調(diào)查研究的地質(zhì)工作。以礦床投入勘探到礦山生產(chǎn)結(jié)束，可將礦床勘探分為三個階段

1、初步勘探 

是在普查的基礎(chǔ)上，對礦床作進一步的評價工作。其主要任務(wù)是大致查明礦床的分布范圍、礦床的形狀產(chǎn)狀以及地質(zhì)構(gòu)造和礦石的質(zhì)量、技術(shù)加工特性，計算礦床遠景儲量。

初步勘探所獲得的資料，可以作為確定詳細勘探地段的依據(jù)，或作為礦山企業(yè)初步設(shè)計的依據(jù)。

2、詳細勘探  

經(jīng)過初步勘探，對礦床工業(yè)價值已經(jīng)作出肯定結(jié)論之后進行的，主要任務(wù)是較詳細地查明礦床地質(zhì)構(gòu)造、礦體的形狀和產(chǎn)狀、充分查明礦石質(zhì)量和技術(shù)加工特性以及各類型礦石的分布情況。

詳細勘探所獲得的資料，移交工業(yè)部門作為礦山企業(yè)技術(shù)設(shè)計的依據(jù)

   3、生產(chǎn)勘探   是在詳細勘探的基礎(chǔ)上，在礦山建設(shè)階段和投產(chǎn)以后所進行的地質(zhì)工作。其目的和任務(wù)如下：

  （1）生產(chǎn)勘探可取得較詳細、較可靠的地質(zhì)資料，可提高儲量級別，為礦山的開采設(shè)計，為編制采掘進度計劃，為指導(dǎo)施工和生產(chǎn)提供地質(zhì)依據(jù)。

  （2）生產(chǎn)勘探將使儲量不斷升級并擴大工業(yè)儲量，間接地保證三級礦量的平衡。

  （3）生產(chǎn)勘察是合理開發(fā)地下資源，開展礦產(chǎn)綜合利用，減少礦石損失貧化的重要保證。

二、勘探類型及工程間距

  （一）礦床勘探類型  

   勘探類型是按勘探工作的難易程度對礦床劃分的類型。正確確定和劃分礦床的勘探類型，是合理地選擇勘探方法和布置工程的重要的依據(jù)。

 

 

（二）勘探工程間距  

工程間距（或稱工程密度）是指每個截穿礦體的勘探工程所控制的礦體面積，或是一定面積內(nèi)的勘探工程的數(shù)量。合理確定勘探工程間距，不僅是一個技術(shù)問題，而且也是一個經(jīng)濟問題。

1、影響勘探工程間距的因素  

工程間距的選擇主要取決于礦床不同的勘探類型礦床規(guī)模大，礦體形態(tài)、厚度、質(zhì)量變化小，地質(zhì)構(gòu)造簡單的，工程間距可以大一些。其次是選擇間距要足以使相鄰工程和相鄰剖面的資料可以相互聯(lián)系與對比。第三是預(yù)計礦山首期投產(chǎn)地段，工程間距要密一些。第四是當使用坑探時，坑道間距應(yīng)盡可能與預(yù)計開采中段和開采塊段相一致，或為其倍數(shù)，以便勘探坑道能為開采所利用。

  2、確定勘探工程間距的方法    常采用類比法來確定工程間距。

在礦床勘探的中期階段，一般用“抽稀法”來進一步驗證確定合理的工程密度。即選擇礦床中的某一典型地段，先布置較密的工程，用取得的資料作出地質(zhì)剖面圖，并計算出該地段的礦石儲量及平均品位，然后有意將這些工程抽稀一倍、兩倍甚至三倍的間距。再進行作圖及儲量計算，與放稀前進行對此。若前后兩次所作圖件中的礦體形態(tài)、位置相差不大，兩次計算所得儲量及平均品位也很相近，就說明今后勘探可按抽稀后的工程間距進行工程布置。反之，則不能抽稀，只能按原有密度進行勘探

 

 

三、礦床勘探技術(shù)手段

目前，常用的探礦手段有坑探工程、鉆探工程、深孔鑿巖和穿孔機探礦等。

 （一）地表坑探工程   

包括淺井、小圓井、探槽等。常用于地表淺部的勘探，借以揭露、追索和圈定淺部礦體、被覆蓋的地質(zhì)界線以及查清地質(zhì)構(gòu)造。

1、槽探   是較重要的地表坑探工程，廣泛用來揭露2~2.5米浮土下的巖石和礦體。在露天開采平臺可配合穿孔機探礦，以進一步圈定礦體邊界和劃分礦石類型。探槽寬度一般為0.7~1.0米。深度一般不超過3米，長度決定于用途，可由數(shù)米到數(shù)十米。探槽布置方向應(yīng)垂直礦體或巖層走向。

2、淺井   指斷面為長方形或正方形的地表垂直坑道，多用于勘探風化殼或浮土掩蓋不深的層狀、似層狀礦體或砂礦床。

3、小圓井   斷面為圓形的淺井，用于浮土穩(wěn)定，不需支護的地段。

二）地下坑探工程（簡稱坑探）   包括平窿、石門、沿脈、穿脈、豎井和斜井等。

   水平的坑探工程

平窿   是地表有出口的水平坑道，只在地形有起伏的條件下才能應(yīng)用。

石門   是在地表沒有出口，在圍巖中掘進，而且大致與礦體走向垂直的水平坑道。

沿脈   是指在地表無直接出口，在礦體內(nèi)沿礦體走向掘進的水平坑道。

穿脈   大致垂直礦體走向，橫穿礦體厚度，地面沒有直接出口的水平坑道。

豎井   是地表沒有出口的重型垂直坑道，與淺井不同之處在于斷面大、嘗試大，并有較正規(guī)的提升、通風等設(shè)備；豎井的下部用石門與礦體相連接，勘探豎井常布置在礦體的下盤，以便將來采礦時作為副井或通風井用

   傾斜的坑探工程

斜井   是地表設(shè)有出口的傾斜坑道，用以勘探產(chǎn)狀穩(wěn)定和傾角較?。?lt;45º）的礦體，其優(yōu)點在于節(jié)省石門。

天井   是地表沒有直接出口的垂直或陡傾斜坑道。用于貫通上下兩層水平坑道或揭露礦體沿傾斜方向的變化。

（三）鉆探  

是礦床勘探中最重要的技術(shù)手段，在勘探的各個階段都被廣泛使用。它主要用來追索圈定礦體，了解礦化深度及礦化范圍，了解深部地質(zhì)構(gòu)造，研究礦石質(zhì)量特征以及地下含水情況等。

目前，廣泛使用的是巖芯鉆探，不受地形條件的影響，且可打任何方向、任何傾斜角度的鉆孔。不僅適用于地表（地面鉆），也適用于在坑道中進行鉆探（坑內(nèi)鉆），既可垂直探礦，也可傾斜或水平探礦。探礦成本比坑道低。鉆孔直徑一般為90毫米和110毫米，也有更大直徑和小口徑的巖心鉆。

為了保證鉆探質(zhì)量，要求巖芯采取率不低于60%，頂?shù)醉敽偷V芯采取率不低于70%。鉆進過程中，還需系統(tǒng)測量天頂角和方位角，大量鉆具長度。鉆探結(jié)束后要進行嚴格封孔。

四、勘探報告的編制

礦床地質(zhì)勘探工作結(jié)束后，應(yīng)向有關(guān)部門提交地質(zhì)勘探報告。勘探階段不同，提交的地質(zhì)報告內(nèi)容也不同。其中，最終儲量報告是編制礦山開采設(shè)計的依據(jù)。一部完整的地質(zhì)報告，應(yīng)包括文字資料、圖件和表格等。

第六節(jié)  地質(zhì)勘查作業(yè)安全

地質(zhì)勘查作業(yè)因其作業(yè)的特殊性，如作業(yè)場地較分散，作業(yè)環(huán)境較艱苦，井巷施工與爆破工作中又存在許多不安全因素，在生產(chǎn)過程中存在發(fā)生事故的概率，如果對不安全因素重視不夠、控制措施不利，可能發(fā)生安全事故，導(dǎo)致人員傷亡、財產(chǎn)損失。地質(zhì)勘查作業(yè)中作業(yè)強度大、危險性較大的作業(yè)主要有坑探作業(yè)、鉆探作業(yè)、爆破作業(yè)、駕駛作業(yè)和槽井探作業(yè)等。在上述礦床勘探作業(yè)以及其它輔助作業(yè)中，易出現(xiàn)的事故類型大致有物體打擊、機械傷害、高處墜落、坍塌、冒頂片幫、放炮、火藥爆炸、車輛傷害、觸電或雷擊、火災(zāi)、鍋爐爆炸、中毒或窒息。而前七種事故類型的事故相對更容易發(fā)生、事故危害更大，需引起高度重視的事故類型。

一、事故預(yù)防

1、井巷施工

井巷施工是在巖（礦）體中掘進各種形式井巷，破壞了巖（礦）體的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)，出現(xiàn)各種地壓現(xiàn)象。在施工過程中，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)生的不同地壓現(xiàn)象，采取相應(yīng)措施進行地壓管理，如井巷支護、井巷維護等，以保安全生產(chǎn)。

在施工過程中，根據(jù)巖石穩(wěn)固程度、地質(zhì)賦存條件等，采取相應(yīng)措施防止局部冒落和大面積巖石移動（片幫）。

2、高空作業(yè)

井下作業(yè)和鉆塔安裝與拆缷等作業(yè)場所其作業(yè)都有一定的高差，作業(yè)人員一定帶好安全帶，防止墜落或跌落事故；要認真檢查高處的機械、設(shè)備及零部件是否穩(wěn)固，設(shè)備檢修和安裝后應(yīng)檢查是否有工具或其它物品遺留在上面，以防設(shè)備在啟動時由于震動導(dǎo)致落物傷人；在進行鉆塔安裝和拆缷的高處工作時，應(yīng)張掛安全網(wǎng)；施工前應(yīng)認真檢查腳手架、操作臺是否堅固、牢靠，跳板、梯子是否有滑動現(xiàn)象等。

3、爆破作業(yè)

爆破作業(yè)一定要嚴格按爆破安全操作規(guī)程進行操作，在炸藥的使用、存放、運輸過程中尤其重要，嚴防發(fā)生意外爆炸。爆破器材嚴格出入庫制度。

4、機械作業(yè)

將有危險的部件隔離。如將電動機皮帶、聯(lián)軸器等旋轉(zhuǎn)體周圍設(shè)置防護罩。

采用警告指示燈、警告牌，提醒作業(yè)人員不要靠近危險源。

采取遙控和自動控制措施，防止在有塵、毒和存在易爆危險作業(yè)場所，對近距離操作作業(yè)人員的傷害。

5、用電作業(yè)

主要是防止觸電事故及電流通過易燃易爆物時，引起燃燒爆炸事故。

在變電所和開關(guān)箱等電氣設(shè)備周圍安裝隔離柵欄、防護罩和絕緣板等。在切斷電源時要掛牌警示。

要經(jīng)常檢查、檢測電器設(shè)備的絕緣性能，防止引起漏電傷人。

防止電線電流過載、發(fā)熱引起火災(zāi)。

防止可燃氣體、蒸氣因靜電火花引起爆炸、燃燒事故。

第七節(jié)  礦山地質(zhì)災(zāi)害與預(yù)防

礦山地質(zhì)災(zāi)害，除地下涌水已于礦山水文地質(zhì)部分介紹外，其它地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)形式為：地震、地熱、泥石流、巖爆、滑坡、坍塌等。

   一、地震

   二、地熱

   三、泥石流

   四、巖爆

   五、巖石滑坡與坍塌