[分享]矿山地质基础矿山地质基础 第一节 矿山地质研究的内容与目的 在矿山，为保证采矿工作顺利、安全地进行，对矿床生产地段或整个矿区的各种地质现象进行的调查研究，且直接或间接为生产服务的地质工作，称为矿山地质工作。即从矿山建设到矿山投产并进入正常生产的整个过程中，为进一步了解与掌握矿床地质条件，更深入、细致地了解矿体的特点、分布、变化规律以及矿石的质量和储量、预测可能发生的地质变化、地质灾害预报及预防等问题展开的地质工作。 矿山地质工作的主要任务是：为矿山设计、建矿、采掘进度计划编制、工程施工等提供可靠的地质资料。参与生产技术的管理工作，如储量计算、矿石质量、矿石损失贫化等管理工作，开展专门性地质调查等。 矿山地质工作根据工作性质不同，又分为经常性生产地质工作、专门性地质工作、矿山地质管理工作及矿山水文地质等工作。 1、经常性生产地质工作 这是矿山开采整个过程中，为保证矿山生产正常进行，每个矿山都要经常的进行的地质工作。它主要包括： （1）生产勘探工作。 （2）勘探工程和采掘工程中的地质调查、取样工作。 （3）储量计算工作。 2、专门性地质工作，这些工作包括 （1）为研究露天或地下矿山开采中岩体稳定性、为预防地质灾害而进行的水文地质、地热等地质工作。 （2）为保护矿山生产和生活环境而进行的环境地质调查工作。 （3）为了开展矿山资源的合理利用而进行的地质调查和地质评价工作。 3、矿山地质管理工作 （1）三级矿量储备的管理工作。 （2）矿石损失、贫化的统计计算。 （3）矿石质量均衡管理工作 从上面的叙述可以看出，地质工作做的好与坏，直接关系到采矿工作安全生产的质量。生产中出现的各种技术问题，又往往与地质工作有关。例如矿床地质条件的变化，矿体形态、产状、质量的急剧变化、矿体的突然错失等等将引起生产技术条件的改变。在生产中寻找新矿体，特别是盲矿体的发现，即可增加矿产资源，又可延长矿山服务年限。又如，巨大的破碎带的出现，意外的涌水，片帮、冒顶，采空区处理不当引起地表陷落等，都可成为生产中的不安全因素。为解决这些问题，都需要矿山地质工作人员提供可靠的基本地质资料。因此，矿山地质工作对于矿产资源的开发，保证矿山安全生产，具有重要意义 第二节 矿山地质作用与矿山地质构造 一、矿山地质作用 地球的演化迄今约有46亿年的历史。在这漫长的时间里，经历了许多复杂的变化发展过程，形成了地壳。地壳的年龄约为38亿年左右。今天看到的地球只是它全部运动和发展中的一个阶段。不论是地壳的物质成分和内部结构，还是地表形态等不断形成、变化、发展，这种不断变化发展的作用，就叫做地质作用 地质作用可以引起矿物、岩石及矿床的产生和破坏，可以引起地壳、海陆分布的变迁，可以酿成巨大的灾害，有的地质作用人们可以直接觉察到，如火山喷发、地震、山崩等，但大多地质作用进行得很缓慢，在短暂的人生中很难直接观察到，如大陆下沉、海岸上升等。地质作用按其能源来源不同，可以分为内动力地质作用和外动力地质作用。（一）内动力地质作用 内动力地质作用的能源主要来自地球内部，如地球的旋转能、重力能、放射性元素衰变时产生的热能等，并作用于整个地壳甚至整个岩石圈。内动力地质作用包括地震、地壳运动、岩浆变质作用。由于能量为地球本身所具有，而且十分巨大，因此，内动力地质作用是促使地球，特别是地壳和岩石圈变化发展的主导因素。 1、地壳运动 壳运动是一种由内动力引起地壳结构改变的机械运动，是地壳发展深化的主要动力。地壳运动的基本形式有两种：一是水平运动，一是垂直升降运动。 水平运动是指地壳或岩石圈大致沿地球表面切线方的运动。由于地壳或岩石圈的水平挤压或水平引张，而引起岩层的褶皱和断裂，形成褶皱山系或地堑、裂谷。 升降运动为地壳或岩石圈沿垂直于地表方向的运动。这种运动表现为大面积的隆起和拗陷，引起海陆变迁及地势高低变化。 2、岩浆作用 岩浆是一种源于地壳深处，成分十分复杂的炽热的硅酸盐熔融体，岩浆沿岩石裂缝或薄弱地带向上运动，侵入岩石圈上部，甚至喷出地表。这种从岩浆的形成、移动，直至冷凝成岩的全过程，称为岩浆作用。由岩浆作用形成的岩石称岩浆岩，岩浆岩又可分为侵入岩与喷出岩。岩浆岩是组成岩石圈的主要岩石类型。
变质作用是原来已固结成岩的固体岩石，由于受温度、压力、化学活动性流体等影响，发生矿物成分、化学成分或结构、构造变化的地质作用。由变质作用形成的岩石称为变质岩，由变质作用形成的矿床叫变质矿床。 4、地震 地震是地壳的快速颤动。地震是一种自然灾害。 （二）外动力地质作用 1、风化作用 地表岩石在水、空气、阳光、生物的作用和影响下，发生破碎与分解，这一过程称为风化作用。风化作用分为物理风化作用、化学风化作用和生物风化作用。 物理风化作用是岩石因温度变化在原地破碎，而不改变其化学成分，不形成新矿物。 化学风化作用则因岩石在水、氧气、二氧化碳等作用下发生的化学分解作用。其结果不但岩石的成分发生变化，而且会产生新的矿物。化学风化的方式主要有溶解、水化和氧化等。 生物风化作用是因岩石受生物活动的影响而被破坏。这种风化作用即有机械破坏也有化学分解。 化学风化作用则因岩石在水、氧气、二氧化碳等作用下发生的化学分解作用。其结果不但岩石的成分发生变化，而且会产生新的矿物。化学风化的方式主要有溶解、水化和氧化等。 生物风化作用是因岩石受生物活动的影响而被破坏。这种风化作用即有机械破坏也有化学分解。 2、剥蚀作用 各种外力在运动状态下对地面岩石及风化产物的破坏作用称剥蚀作用。它可分为机械剥蚀和化学剥蚀两种作用。 机械剥蚀作用是由于流水、冰川、海洋及风等对岩石进行的破坏作用。 化学剥蚀作用即是流水、地下水、海水等对许多岩石（如石灰岩等）进行化学分解作用机械沉积是指被搬运物质按颗粒大小、形状和比重、在适当地点依次沉积下来。 化学沉积是指呈真溶液或胶体溶液状态搬运的物质。因溶解质的溶解度不同，性质及温度的影响，胶体物质由于所带电荷被中和等原因而按一定顺序沉积下来。一般情况下，其沉积顺序为：氧化物、硅酸岩、盐酸岩、硫酸岩和卤化物。 5、成岩作用 使松散沉积物转变为沉积岩的过程，称成岩作用。在这一阶段中，沉积物受到的成岩变化有固压作用、胶结作用、脱水作用、重结晶作用等几种形式 二 、矿山地质构造 组成地壳的岩层和岩体，在内、外动力地质作用下发生的变形，表现形式为岩石的弯曲和断裂，形成褶皱和断裂构造。这种现象称为地质构造。地壳中各种矿产的形成、分布和赋存状态都受一定地质构造的控制，许多已形成的矿产还会遭受后来地壳运动影响而变形，产生弯曲和断裂，地下水的活动和富集与地质构造也有密切关系。 （一）岩层产状 岩层的产状是指岩层的产出状态和空间方位。地质构造大多都是由水平的、倾斜的或直立的岩层构成的，因此分析岩层产状，是分析地质构造的一项基础工作。岩层的产状要素有走向、倾向和倾角，如图1所示。 1、走向 岩层面与水平面相交的线叫走向线（图1中的AOB线），走向线两端所指方向，称为岩层的走向。
图1岩层产状要素 AOB－走向线 OD－倾斜线 OD‘－倾斜线的水 平投影 α－倾角 2、倾向 在层面上垂直岩层走向线的直线叫岩层的倾斜线（图1中的OD）。 倾斜线在水平面上的投影，叫倾向线（图1中的OD'），倾向线所指的方向，就是岩层倾向（图1中的OD'线所指的方向）。 3、倾角 倾斜线与其水平投影线（倾向线）之间的夹角，也就是岩层面与水平面的最大夹角叫做倾角。 （二）褶皱构造 褶皱是指成层岩石受力连续弯曲而没有丧失其连续完整性的地质构造。 褶曲是褶皱的一个弯曲，它是褶皱组成的基本单位。它有两种基本形态：背斜和向斜。 摺皱岩层弯曲的中心部分叫核，核部两侧的岩层叫翼，摺曲的理想中心面叫轴面。背斜摺曲的特点是两翼岩层的倾向相背，核部为老岩层，两侧为新岩层，向斜摺曲的特点是两翼岩层的倾向相向，核部为新岩层，两侧为老岩层 （三）断裂 岩层受力后，除了形成摺皱构造外，常常产生裂隙或沿裂隙发生错动，便岩层的连续性遭到破坏，这种构造称为断裂构造，其基本形态有节理和断层两种。 1、节理 沿破裂面没有明显位移的断裂构造称为节理。节理普遍存在于岩石中，如果岩层的节理发育，即意味着岩层的裂隙很多。 节理按其明显程度，可以分为张开的、闭合的和隐蔽的三种。张开型节理，其两壁张开，具有明显的空隙，肉眼能清楚看见，是地下水的良好通道，也是地下水储藏的场所；闭合型节理，其两壁密闭，中间没有空隙，但肉眼能清楚看出有裂隙存在；隐蔽型节理，表现为一种毛发状裂纹，肉眼不易觉察，但是岩石在这个方向上已遭到破坏。
图2 断层要素 1-下盘；2-上盘；3-断层线；4-断裂破碎带；5- 断层面 （1）断层面 断层面是断层两盘发生相对位移的面，其形态有的平直，有的弯曲。其产状可以是水平的和直立的，但多数是倾斜的。 （2）断层线。 断层线是断层面与地面的交线，即断层在地表的出露线。断层线可以是条直线，但多数是呈不规则的曲线。 （3）断盘 断盘是指被断层面分开的两侧岩块。位于断层面上边的部分，即顺着断层面倾斜方向的部分称为上盘，位于断层面下边的部分，即背着断层面倾斜方向的部分称为下盘。按两个断盘相对位移方向，断盘又分为上升盘和下降盘。上开盘就是在位移中相对上升的部分，下降盘就是在相对位移中相对下降的部分。 3、断距 断距是指断层两盘相对位移的距离。断层位移的方向和大小，对矿产资源的开采有着极大的影响，是矿产普查、勘探和矿山地质工作中必须查明的重要数据。 据断层面两侧岩层相对错动的情况，可将断层分为正断层、逆断层、平移断层和旋转断层几种基本类型 （1）正断层。正断层是岩层受水平方向的引张力作用，上盘相对下降、下盘相对上升的断层。 （2）逆断层。逆断层是岩层受水平压应力作用，上盘相对上升、下盘相对下降的断层。 （3）平移断层。平移断层是岩层受剪应力作用，两盘沿断层走向发生相对位移而没有升降位移的断层。 （4）旋转断层。旋转断层是两盘发生过相对旋转运动的断层
图3 断层类型 a-正断层；b-逆断层；c-平移断层；d-螺旋断层 自然界中，断层往往不是单个出现的，多数情况下是成组出现的，在断层的延伸方向、断层性质等方面都有一定的规律性，并且构成一定的组合形态。如由正断层组合的地垒、地堑、阶梯状断层以及由逆断层组合的迭瓦式构造等 第三节 矿 床 矿产、矿床、矿体、矿石和围岩 （一）矿产 通常指埋藏在地壳内或分布于地表的，可供人类所开采利用的天然矿物资源。按其工业用途分除水以外可归纳为三大类 1、金属矿产：可供工业上提炼某些金属的地下资源。按工业上的应用又可分为： （1）黑色金属、铁（Fe）、锰（Mn）、铬（Cr）、钛（Ti）、钒（V）； （2）有色金属：铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、铝（Ai）、镁（Mg）、钨（W）、锡（Sn）、汞（Hg）、锑（Sb）等； （3）稀有金属：钽（Ta）、铍（Be）、锂（Li）、铂（Cs）等； （4）贵金属：金（Au）、银（Ag）、铂（Pt）等； （5）分散元素；锗（Ge）、镓（Ga）、镉（Cd）； （6）放射性金属：铀（U）、钍（Th）； 2、非金属矿产：指工业上不作为金属元素而提取利用的地下资源。除少数非金属元素如硫、磷被工业上提取之外，多数是利用其矿物集合体的某些物理性质，化学性质和工艺特性等。例如金刚石是利用它的便度和光泽，石棉是利用它的耐火、耐酸、绝缘、绝热性。按工业用途非金属矿产可分为五种。 （1）冶金辅助原料：菱镁矿、耐火粘土、高铝矿物原料、白云岩、硅石（石英石、石英砂岩、脉石英）、石灰岩、萤石等。 （2）化工原料：磷、硫、钾盐、镁盐、天然碱、碘、重晶石、明矾石、膨润土、伊利石、沸石、地蜡等。 （3）特种非金属矿产，金刚石、水晶、硼、云母、电气石等。 （4）陶瓷及玻璃原料，长石、粘土、叶蜡石、玻璃砂和高岭土等。 （5）建筑材料：浮石、珍珠岩、石灰石、花岗岩、大理石、砂、砾石等。 3、燃料矿产：石油、天然气、煤及油页岩等。 （二）矿床及其分类 1、矿床 地壳内部和表面富集有用矿物或组分，在质和量上达到工业要求和具备开条件的部位叫矿床。 2、矿床分类 矿床按其成因分类可分三大类。 A、内生矿床 地球内部各种能量所导致矿床形成的所有地质作用称为 内生成矿作用。有内生成矿作用所形成的各种矿床，总 称为内生矿床。 （1）岩浆矿床 1）早期岩浆矿床2）晚期岩浆矿床3）熔离矿床 （2）伟晶岩矿床 （3）气液矿床 1）矽卡岩矿床 2）热液矿床 （4）火山成因矿床 1）火山一次火山岩浆矿床 2）火山一次火山气液矿床 3）火山沉积矿床 B、外生矿床： 外生成矿是指在外动力地质作用下，在地壳表面常温常压下所进的各种成矿作用所形成的矿床。 （1）风化矿床 1）残积、坡积矿床 2）残余矿床 3）淋积矿床 （2）沉积矿床 1）机械沉积矿床 2）化学沉积矿床 3）生物化学沉积矿床 C、变质矿床： 由变质成矿作用形成的矿床，这种成矿作用发生在地壳内部，主要是由于岩浆侵入和区域变质作用所引起的。变质矿床虽然也是内动力作用下的产物，但成矿作用的方式及矿床的次生性质和内生矿床的性质有所不同，所以划归另一类矿床，即变质矿床。 （1）接触变质矿床 （2）区域变质矿床 1）受变质矿床 2）变成矿床 矿床按其矿体形状、倾角和厚度亦分为三类。 矿床按形状分类 （1）层状矿床：这类矿床多为沉积生成。其特点是分布范围比较广，形状及赋存条件稳定，有用成分组成及含量比较稳定、均匀。一般黑色金属矿床、石灰岩矿、煤矿多属此类。 （2）脉状矿床：这类矿床主要是由热液和气化作用，将矿物质充填于地壳裂缝中而生成。它的特点是矿脉与围岩接触处有蚀变现象，矿床埋藏不稳定，有用成分含量不均匀。有色金属矿床、萤石矿床、稀有金属矿床多属此类。 （3）块状矿床：这类矿床多由充填、交代、熔离和气化作用而生成，其特点是矿床大小不一，是不规则的透镜状、矿缫、矿株等形状产出，且矿体与围岩之间一般无明显的接触界线。某些有色金属矿常属此类。 矿床按厚度分类：矿体的厚度系指矿体上、下盘间的垂直距离或水平距离。前者称为垂直厚度或真厚度，后者称为水平厚度。一般所指的矿体厚度系垂直厚度。 （1）极薄矿体：厚度在0.8m以下。在这类矿体中，无论掘进或采矿，均需采、掘一部分围岩，以形成正常的工作空间。 （2）薄矿体：厚度为0.8~4m。在缓倾斜条件下，这类矿体常以单一分层回采。在巷道掘中，厚度小于2米时须开凿部分围岩，在回采时一般不需要采掘围岩。 （3）中厚矿体：厚度为4~10m。这类矿床通常用浅孔采矿方法开采，矿块沿矿体走向布置。 （4）厚矿体：厚度为 10~30m。开采时可用深孔爆破采矿方法，矿块可沿走向布置，厚度较大时可沿垂直走向布置。 （5）极厚矿体：厚度大于 30m。开采这类矿床，应垂直走向布置矿块。当矿体厚度大于50~60m时，除垂直走向布置矿柱外，往往还要留走向矿柱，以保回采工作的安全。当埋藏较浅时，可用露天开采 矿床按倾角分类 （1）水平与微倾斜矿床：倾角小于5。。 （2）缓倾斜矿床：倾角为5~30。。 （3）倾斜矿床：倾角为30~55。。 （4）急倾斜矿床：倾角大于55。。 （三）矿体 矿体是矿床的基本组成单位，是达到工业要求的含矿部分，又是开采的直接对象。 矿体的形状比较常见的有等轴状矿体、板状矿体和柱状矿体。 （四）矿石 1、矿石 矿石是含有有用矿物（或组分）并组成矿体的矿物集合体。是直接的开采对象。 2、矿石品位 矿石中有用组分的单位含量，是衡量矿石质量的主要指标，表示方法有三种。 （1）百分比法。一般金属和化合物多用此表示法。例如铁矿石的品位是35%，就是表示100吨铁矿石中含有35吨铁金属。 （2）每吨所含克数法。贵重金属如铂、金等在矿石中含量很少，则用此法表示。例如金矿石的品位是10克/吨，即表示每吨金矿含有10克金。 （3）液体矿物，一般用每升含有用矿物成分的克数表示，其单位为G/L。 （五）围岩 围岩是矿体周围无经济价值的岩石。矿体和围岩两者界限有的清楚，有的为渐变无明显边界，大于边界品位的部分为矿体。随着工艺技术的提高矿体的范围存在扩大的可能性 （六）岩石 岩石是矿物的集合体，它是由各种地质作用形成的。各种岩石都具有一定的化学成分、矿物成分、结构、构造和产状。有的岩石由一种矿物组成，例如结晶石灰岩即由方解石组成，但大多数岩石由几种矿物组成。 岩石按成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 1、岩浆岩 常见的各类岩浆岩介绍如下： ①酸性岩类 ②中性岩类： ③基性岩类： ④超基性岩类： ⑤脉岩类： ⑥火山玻璃岩： 2、沉积岩 沉积岩是早期生成的岩浆岩、沉积岩及变质岩被风化、剥蚀及搬运后在一定地质条件下沉积成岩的岩石。正常的沉积岩都是在外力地质作用下形成的。 常见的各类沉积岩有： ①碎屑岩类 ②粘土岩类 ③化学岩及生物化学岩类 3、变质岩 （七）矿产储量分级 矿石储量，简称储量或矿量，是指有用组分或矿石在地下的埋藏量。储量是地质勘探工作成果的具体表现，同时也是国家计划部门和有关生产部门制定生产规划和进行矿山企业设计的重要依据。 1、储量分类 根据我国当前技术经济条件，并考虑远景发展的需要，将金属矿产储量分为两类： （1）能利用（表内）储量：是符合当前生产技术经济条件的储量。 （2）暂不能利用（表外）储量：是由于有益组分或矿物含量低；矿体厚度薄；矿山开采技术条件或水文地质条件特别复杂；或对这种矿产加工技术方法尚未解抉，不符合当前生产技术、经济条件，工业上暂不能利用而将来可能利用的储量。 2、储量分级和级别条件 金属矿产储量可分为A、B、C、D四级，各级储量的工业用途和条件如下： A级 矿山编制采掘计划依据的储量；由生产部门探求。其条件是： （1）准确控制矿体的形状，产状和空间位置 （2）对于影响开采的断层、摺皱、破碎带已准确控制。对于夹石和破坏矿体的火成岩的岩性、产状及分布情况，己经确定。 （3）对于矿石工业类型和品级的种类及其比例和变化规律己完全确定。在需要分采和地质条件可能的情况下，应圈出矿石工业类型和品级。 B级 矿山建设设计依据的储量，又是地质勘探阶段探求的高级储量，并可起到验证C级储量的作用。一般分布在矿体的浅部——矿山初期开采地段。 其条件是在C级储量的基础上： （1）详细控制矿体的形状、产状和空间位置。 （2）在B级范围内对破坏和影响矿体较大的断层、褶皱、破碎带的性质、产状已详细控制。对夹石和破坏主要矿体的主要火成岩的岩性、产状和分布情况已基本确定。 （3）对矿石工业类型和品级种类及其比例和变化规律己详细确定。在需要分采和地质条件可能的情况下，应圈出主要矿石工业类型和品级 C级 矿山建设设计依据的储量。其条件是： （1）基本控制矿体的形状、产状和空间位置。 （2）对破坏和影响主要矿体的较大断层、摺皱、破碎带的性质和产状已基本控制。对夹石和破坏主要矿体的主要岩浆岩的岩性、产状和分布规律己大致了解。 （3）基本确定矿石工业类型和品级的种类及其比例和变化规律。 D级 此级储量的用途有：①为进一步布置地质勘探工作和矿山建设远景规划的储量；②对于复杂的较难求到C级储量的矿床，一定数量的D级储量可作为设计的依据； ③对一般矿床、部分的D级储量，也可为矿山建设设计所利用，其条件是： （1）大致控制矿体的形状、产状和分布范围。 （2）大致了解破坏和影响矿体的地质构造特征。 （3）大致确定矿石的工业类型和品级。 （八）矿石损失与贫化计算 矿石损失与贫化，既造成矿产资源损失，又降低矿床开采的经济效果，在矿山企业设计和实际生产中，必须认真考虑回收的矿石量和质量指标。 1、矿石损失与贫化的原因 （1）矿石损失的原因 ①地质原因 ②水文地质原因 ③留保安矿柱为了保护井巷和地面设施，留保安矿柱，引起矿石损失。 ④采矿工作不正确 如违反合理的开采顺序，回采工作不及时，留不适当的矿柱，矿山地质、测量工作不正确或不及时，引起矿石损失。 ⑤运输和装载矿石引起的损失 在运输和装载矿石过程中，撒落矿石（特别是粉矿），引起的矿石损失。 ⑥与采矿方法有关的损失 现用的采矿方法，都不可避免地产生一定数量的矿石损失。 ⑦地下火灾、水灾、岩层移动及其它原因 由于地下火灾、水灾、岩石移动等的影响，致使一部分矿石不能采出，而引起的矿石损失。 （2）矿石贫化的原因 ①采矿过程中，废石及非工业矿石的混入。 ②采矿过程中，富矿粉损失。 ③矿床开采过程中，有用成分被析出等。 1）矿石贫化率 它是工业矿石有用成分含量与采出矿石有用成分含量之差，对工业矿石有用成分含量之比，即： α－α＇ α＇ ρ＝———— ＝（1－ —— ）×100% α α 式中 ρ—— 矿石贫化率，％； α—— 工业矿石有用成分含量，％； α＇—— 采出矿石有用成分含量，％； （2）有用成分回收率 它是采出矿石中有用成分数量，对工业储量中有用成分数量之比：
Ty T·α＇ T E＝—— ＝—— ＝—（1－ρ）×100％ Qy Q·α Q
Ty——采出矿石中有用成分数量，吨； Qy——工业储量中有用成分数量，吨； T——采出矿石数量，吨； Q——矿床工业储量，吨。 （3）废石混入率 它是混入采出矿石中的废石量，对采出矿石量之比。 根据矿床开采结果，可以列出矿石数量和有用成分数量平衡的方程组： T＝Q－Q0＋R （A） Tα＇＝(Q－Q0) α＋Rα＂ （B） 式中 Q0——开采过程中损失的工业储量，吨； R——混入采出矿石的废石量，吨； α＂——废石中的有用成分含量，%。 解方程组（A）和（B），得
ρ'＝—— ＝———— ＝（1－———— ）×100％ T α－α＂ α－α＂
式中 ρ'——废石混入率，%。 （4）工业矿石回收率 它是工业储量减去开采损失的工业储量，对工业储量之比，即： Q－Q0 Q0 K＝———— ＝（1－——）×100％ Q Q 式中 K——工业矿石回收率，%。 由方程组（A）及（B）得 ： T K＝——（1－ρ'）×100％ 第四节 岩石的物理力学性质 一、岩石的物理力学性质 （一）岩石的弹性、塑性和脆性 （二）岩石的硬度和韧性 （三）岩石的强度 （四）岩石的比重和容重 （五）岩石的孔隙度 （六）岩石特征阻抗 二、岩石的坚固性及分级 普氏分级法，为了从数量上表示岩石的坚固性，用 （f）来表示岩石坚固性系数。坚固性愈大的岩石，坚固性系数也愈大。常见的岩石坚固性系数介于0.3～20之间，共分成十级，如下表所列。 普氏岩石坚固性分级表
测定岩石坚固性系数 （f）的方法很多，最简单的方法是用5×5×5厘米的立方体岩石试样，使其受单向压缩，设其极限抗压强度为R（f克/厘米2），将R值以100除之，得一抽象数，此数即为f值。
普氏坚固性系数的缺点是过于概括、笼统，它只能在大的范围内判定岩石的坚固程度，用来作数值上的计算时误差范围较大。 第五节 矿床勘探 一、勘探阶段的划分 矿床勘探是在普查找矿的基础上，以建矿和矿山生产的实际需要出发，综合运用地质理论和采用多种手段，对矿床进行全面揭露和调查研究的地质工作。以矿床投入勘探到矿山生产结束，可将矿床勘探分为三个阶段 1、初步勘探 是在普查的基础上，对矿床作进一步的评价工作。其主要任务是大致查明矿床的分布范围、矿床的形状产状以及地质构造和矿石的质量、技术加工特性，计算矿床远景储量。 初步勘探所获得的资料，可以作为确定详细勘探地段的依据，或作为矿山企业初步设计的依据。 2、详细勘探 经过初步勘探，对矿床工业价值已经作出肯定结论之后进行的，主要任务是较详细地查明矿床地质构造、矿体的形状和产状、充分查明矿石质量和技术加工特性以及各类型矿石的分布情况。 详细勘探所获得的资料，移交工业部门作为矿山企业技术设计的依据 3、生产勘探 是在详细勘探的基础上，在矿山建设阶段和投产以后所进行的地质工作。其目的和任务如下： （1）生产勘探可取得较详细、较可靠的地质资料，可提高储量级别，为矿山的开采设计，为编制采掘进度计划，为指导施工和生产提供地质依据。 （2）生产勘探将使储量不断升级并扩大工业储量，间接地保证三级矿量的平衡。 （3）生产勘察是合理开发地下资源，开展矿产综合利用，减少矿石损失贫化的重要保证。 二、勘探类型及工程间距 （一）矿床勘探类型 勘探类型是按勘探工作的难易程度对矿床划分的类型。正确确定和划分矿床的勘探类型，是合理地选择勘探方法和布置工程的重要的依据。
（二）勘探工程间距 工程间距（或称工程密度）是指每个截穿矿体的勘探工程所控制的矿体面积，或是一定面积内的勘探工程的数量。合理确定勘探工程间距，不仅是一个技术问题，而且也是一个经济问题。 1、影响勘探工程间距的因素 工程间距的选择主要取决于矿床不同的勘探类型矿床规模大，矿体形态、厚度、质量变化小，地质构造简单的，工程间距可以大一些。其次是选择间距要足以使相邻工程和相邻剖面的资料可以相互联系与对比。第三是预计矿山首期投产地段，工程间距要密一些。第四是当使用坑探时，坑道间距应尽可能与预计开采中段和开采块段相一致，或为其倍数，以便勘探坑道能为开采所利用。 2、确定勘探工程间距的方法 常采用类比法来确定工程间距。 在矿床勘探的中期阶段，一般用“抽稀法”来进一步验证确定合理的工程密度。即选择矿床中的某一典型地段，先布置较密的工程，用取得的资料作出地质剖面图，并计算出该地段的矿石储量及平均品位，然后有意将这些工程抽稀一倍、两倍甚至三倍的间距。再进行作图及储量计算，与放稀前进行对此。若前后两次所作图件中的矿体形态、位置相差不大，两次计算所得储量及平均品位也很相近，就说明今后勘探可按抽稀后的工程间距进行工程布置。反之，则不能抽稀，只能按原有密度进行勘探
三、矿床勘探技术手段 目前，常用的探矿手段有坑探工程、钻探工程、深孔凿岩和穿孔机探矿等。 （一）地表坑探工程 包括浅井、小圆井、探槽等。常用于地表浅部的勘探，借以揭露、追索和圈定浅部矿体、被覆盖的地质界线以及查清地质构造。 1、槽探 是较重要的地表坑探工程，广泛用来揭露2~2.5米浮土下的岩石和矿体。在露天开采平台可配合穿孔机探矿，以进一步圈定矿体边界和划分矿石类型。探槽宽度一般为0.7~1.0米。深度一般不超过3米，长度决定于用途，可由数米到数十米。探槽布置方向应垂直矿体或岩层走向。 2、浅井 指断面为长方形或正方形的地表垂直坑道，多用于勘探风化壳或浮土掩盖不深的层状、似层状矿体或砂矿床。 3、小圆井 断面为圆形的浅井，用于浮土稳定，不需支护的地段。 二）地下坑探工程（简称坑探） 包括平窿、石门、沿脉、穿脉、竖井和斜井等。 水平的坑探工程 平窿 是地表有出口的水平坑道，只在地形有起伏的条件下才能应用。 石门 是在地表没有出口，在围岩中掘进，而且大致与矿体走向垂直的水平坑道。 沿脉 是指在地表无直接出口，在矿体内沿矿体走向掘进的水平坑道。 穿脉 大致垂直矿体走向，横穿矿体厚度，地面没有直接出口的水平坑道。 竖井 是地表没有出口的重型垂直坑道，与浅井不同之处在于断面大、尝试大，并有较正规的提升、通风等设备；竖井的下部用石门与矿体相连接，勘探竖井常布置在矿体的下盘，以便将来采矿时作为副井或通风井用 倾斜的坑探工程 斜井 是地表设有出口的倾斜坑道，用以勘探产状稳定和倾角较小（<45º）的矿体，其优点在于节省石门。 天井 是地表没有直接出口的垂直或陡倾斜坑道。用于贯通上下两层水平坑道或揭露矿体沿倾斜方向的变化。 （三）钻探 是矿床勘探中最重要的技术手段，在勘探的各个阶段都被广泛使用。它主要用来追索圈定矿体，了解矿化深度及矿化范围，了解深部地质构造，研究矿石质量特征以及地下含水情况等。 目前，广泛使用的是岩芯钻探，不受地形条件的影响，且可打任何方向、任何倾斜角度的钻孔。不仅适用于地表（地面钻），也适用于在坑道中进行钻探（坑内钻），既可垂直探矿，也可倾斜或水平探矿。探矿成本比坑道低。钻孔直径一般为90毫米和110毫米，也有更大直径和小口径的岩心钻。 为了保证钻探质量，要求岩芯采取率不低于60%，顶底顶和矿芯采取率不低于70%。钻进过程中，还需系统测量天顶角和方位角，大量钻具长度。钻探结束后要进行严格封孔。 四、勘探报告的编制 矿床地质勘探工作结束后，应向有关部门提交地质勘探报告。勘探阶段不同，提交的地质报告内容也不同。其中，最终储量报告是编制矿山开采设计的依据。一部完整的地质报告，应包括文字资料、图件和表格等。 第六节 地质勘查作业安全 地质勘查作业因其作业的特殊性，如作业场地较分散，作业环境较艰苦，井巷施工与爆破工作中又存在许多不安全因素，在生产过程中存在发生事故的概率，如果对不安全因素重视不够、控制措施不利，可能发生安全事故，导致人员伤亡、财产损失。地质勘查作业中作业强度大、危险性较大的作业主要有坑探作业、钻探作业、爆破作业、驾驶作业和槽井探作业等。在上述矿床勘探作业以及其它辅助作业中，易出现的事故类型大致有物体打击、机械伤害、高处坠落、坍塌、冒顶片帮、放炮、火药爆炸、车辆伤害、触电或雷击、火灾、锅炉爆炸、中毒或窒息。而前七种事故类型的事故相对更容易发生、事故危害更大，需引起高度重视的事故类型。 一、事故预防 1、井巷施工 井巷施工是在岩（矿）体中掘进各种形式井巷，破坏了岩（矿）体的原始应力平衡状态，出现各种地压现象。在施工过程中，应根据产生的不同地压现象，采取相应措施进行地压管理，如井巷支护、井巷维护等，以保安全生产。 在施工过程中，根据岩石稳固程度、地质赋存条件等，采取相应措施防止局部冒落和大面积岩石移动（片帮）。 2、高空作业 井下作业和钻塔安装与拆缷等作业场所其作业都有一定的高差，作业人员一定带好安全带，防止坠落或跌落事故；要认真检查高处的机械、设备及零部件是否稳固，设备检修和安装后应检查是否有工具或其它物品遗留在上面，以防设备在启动时由于震动导致落物伤人；在进行钻塔安装和拆缷的高处工作时，应张挂安全网；施工前应认真检查脚手架、操作台是否坚固、牢靠，跳板、梯子是否有滑动现象等。 3、爆破作业 爆破作业一定要严格按爆破安全操作规程进行操作，在炸药的使用、存放、运输过程中尤其重要，严防发生意外爆炸。爆破器材严格出入库制度。 4、机械作业 将有危险的部件隔离。如将电动机皮带、联轴器等旋转体周围设置防护罩。 采用警告指示灯、警告牌，提醒作业人员不要靠近危险源。 采取遥控和自动控制措施，防止在有尘、毒和存在易爆危险作业场所，对近距离操作作业人员的伤害。 5、用电作业 主要是防止触电事故及电流通过易燃易爆物时，引起燃烧爆炸事故。 在变电所和开关箱等电气设备周围安装隔离栅栏、防护罩和绝缘板等。在切断电源时要挂牌警示。 要经常检查、检测电器设备的绝缘性能，防止引起漏电伤人。 防止电线电流过载、发热引起火灾。 防止可燃气体、蒸气因静电火花引起爆炸、燃烧事故。 第七节 矿山地质灾害与预防 矿山地质灾害，除地下涌水已于矿山水文地质部分介绍外，其它地质灾害表现形式为：地震、地热、泥石流、岩爆、滑坡、坍塌等。 一、地震 二、地热 三、泥石流 四、岩爆 五、岩石滑坡与坍塌 |
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