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1、 一、矿山地质基础1.1 概述1.1.1 矿山地质的概念矿山地质是指矿床经过勘探以后，在矿山基建和矿山生产过程中，为保证矿山基建与生产工作的顺利进行，而对矿床所进行的一系列地质工作的总称。按其性质和任务的不同分为：基建地质、生产地质、闭坑地质和矿区勘察（深部、边部及外围）四部分。1.1.2 矿山地质的任务矿山地质的任务是进行矿床的开发勘探和研究工作，提高储量级别，扩大矿山资源远景，延长矿山服务年限，监督矿产资源的合理开发利用。1.1.3 矿山地质在矿山生产中的地位与作用1.2 地质作用所有引起矿物、岩石、矿床的产生和破坏，从而使地壳面貌发生变化的自然作用，统称地质作用。按自然力的来源分为;内力
2、地质作用；外力地质作用。1.2.1内力地质作用由地球转动能、重力能和放射性元素蜕变的热能产生的动力所引起的地质作用，主要是在地壳中和地幔中进行的，故叫内力地质作用。状态趋势：使地面产生起伏不平，形成山岳、盆地。表现方式：地壳运动、岩浆运动、变质作用、地震。形成产物：侵入岩、喷出岩、变质岩。1.2.2外力地质作用由地球范围以外的能源（太阳辐射热、地球及月球引力、地球重力等）所引起的地质作用。状态趋势：削高补低，使地面趋于平坦。表现方式：风化、剥蚀、搬运、沉积、成岩。形成产物：沉积岩、外生矿床。1.2.3内外力地质作用的相互关系1.2.3.1 地壳上升与剥蚀作用。1.2.3.2 地壳下降与沉积作用
3、。1.2.3.3 地壳物质组成的相互转化。1.3 地质构造地质构造是指岩层、岩体和矿体存在的空间形式、状态及相互关系，是地壳运动所造成的岩石或矿体发生了倾斜、弯曲和断裂等现象。基本形式：褶皱（背斜、向斜）和断裂（节理、断层）。研究目的：为矿山开采中的开拓设计、采矿方法选择、采场合理布置及解决水文地质、工程地质问题提供依据。1.3.1 岩层产状（如图 1-1）岩层产状三要素：走向、倾向、倾角。47水平线走向倾斜线倾向倾角图 1-11.3.2 褶皱构造褶皱构造是层状岩石经过变形后，形成弯弯曲曲的形状，但岩层的连续完整性基本没有遭到破坏的地质构造。褶皱是一系列皱曲组成的，皱曲是褶皱岩层的一个弯曲，是
4、褶皱构造的基本单位。1.3.2.1 皱曲的几何要素（如图 2）1.3.2.2 皱曲的基本形态（如图 1-2）背斜向斜背斜向斜BACFED皱曲要素与形态E-翼F-核ABCD-轴面AD-轴线BC-枢纽B-弧尖节理图 1-21.3.2.2 皱曲的类型根据皱曲产状，分四种：直立、倾斜、倒转、平卧。（图形以教科书做演示讲解）1.3.3 断裂结构断裂结构是指岩石受力后发生变形并达到一定程度，产生各种大小不一的断裂面，使岩石的连续完整性遭到破坏产生的构造。断裂结构包括节理和断层两种。1.3.31 节理（如图 1-2）节理是岩石发生断裂时，沿断裂面两侧的岩块没有显著位移的断裂构造，有时也称裂隙。按成因分三类：
5、原生节理、风化节理、构造节理。构造节理按力学成因分为张节理和剪节理。1.3.32 断层（如图 1-3）AD、BC断层线ABCD图 1-3正断层逆断层平移断层旋转断层下盘上盘断层面AB、DC位移断层是指岩层的连续性受到破坏，并发生了明显相对位移的断裂构造。1、断层要素：断层面、断层线、断盘、位移。2、断层类型：按两盘岩块相对位移的方向分四种；正断层、逆断层、平移断层、旋转断层。1.3.4 地质构造与成矿关系即影响成矿的地质条件，又决定矿产资源的分布规律。1.3.5 地质构造对矿山开采的影响1.3.51 褶皱构造与矿山采掘工作的关系1.3.52 节理（裂隙）与矿山采掘工作的关系1.3.53 断层与
6、矿山采掘工作的关系二、地下采矿概述2.1 矿床基本特征2.1.1 基本概念矿石；矿体；矿床；围岩；上、下盘围岩；顶板；底板；夹石；废石；品位；工业品位；边界品位。2.1.2 矿石种类按存在形态分：固相、气相、液相。按属性分：金属矿石、废金属矿石。金属矿石按所含矿物性质、组成及化学成分分：自然金属矿石、氧化矿石、硫化矿石、混合矿石。盐类矿床按化学组成分：氯化物盐类矿物、硫酸盐类矿物、碳酸盐类矿物、硝酸盐类矿物、硼酸盐类矿物。按有用成分多少分：富矿、中矿、贫矿。按有用成分价值分：高价矿、中价矿、低价矿。2.1.3 矿岩力学性质矿岩物理力学特性：硬度、坚固性、稳固性、结块性、氧化性、自燃性、含水性、
7、膨胀性。2.1.31 硬度：抵抗工具侵入的性能。2.1.32 坚固性：矿岩抵抗外力的性能。岩石坚固性大小用坚固性系数 f 表示。2.1.33 稳固性：矿岩采掘空间允许暴露面积的大小和允许暴露时间长短的性能。按稳固程度分五种：极不稳固、不稳固、中等稳固、稳固、极稳固。2.1.34 结块性：矿石从原矿体中分离、解体、破碎后，在遇水或受压后重新结成整体的性能。2.1.35 氧化性、自燃性：硫化矿石在水和空气作用下变为氧化矿石的性能叫氧化性。有些硫化矿石在与空气接触发生氧化并产生热量，当其热量不能向周围介质散发时，局部热量就不断聚集，温度升高到着火点时，会引起矿石自然，叫氧化性。2.1.36 含水性：
8、矿石吸收和保持水分的性能。2.1.37 碎胀性：矿石从原矿体上被崩落破碎后，因碎块之间有间隙，体积比原岩体积增大的性能。坚硬岩石碎胀系数为 1.21.6，一般为 1.5。2.1.4 矿床赋存要素2.1.4.1 走向及走向长度：矿体层面与水平面交线方向。2.1.4.2 矿体埋深及延深（图 2-1）2.1.4.2 矿床形状：1、按矿体形状分类：A、层状矿体：大多是沉积和沉积变质矿床（赤铁、硫铁、锰、磷、石膏） 。B、脉状矿床：大多是在热液和汽化状态下矿物质充填在岩体的裂隙中而形成的矿体（有色、稀有金属） 。C、块状矿床：主要是热液充填，接触交代，分离和汽化作用形成的（铜、铅、锌、大型铁矿和硫铁矿）
9、 。D、其它：网状矿床、透镜状矿床、巢状矿床。2、按矿体倾角分类：矿体中心面与水平面夹角叫倾角。（1） 、水平和微倾斜矿体；倾角 0 5。（2） 、缓倾斜矿体；倾角 5 30。（3） 、倾斜矿体；倾角 30 55。（4） 、急倾斜矿体；倾角 55。3、按矿体厚度（图 2-1）分类：（1） 、极薄矿体；矿体厚度 40m。45 水平线倾角图 2-1HhH-延伸深度h-埋藏深度1-矿体132ba2-矿体上盘 3-矿体下盘a-垂直厚度b-水平厚度2.1.5 矿床工业特性2.1.5.1 矿床赋存条件不确定2.1.5.2 品位变化大2.1.5.3 地质构造复杂2.1.5.4 矿床和围岩坚固2.1.5.5
10、矿岩含水2.2 矿床开采基本知识2.2.1 开采单元的划分2.2.1.1 矿区的划分（图 2-2）图 2-2矿区、矿田、井田夹皮沟黄金矿业公司北沟矿二道沟矿矿区矿山 矿田井田本区矿八家子矿二 道 沟 坑庙 岭 坑立 山 矿 坑下 戏 台 坑东 山 青 坑洪 沟 坑北 沟 矿八 家 子 矿阶段 盘区中段中段中段中段公司、矿区-矿山、矿田-坑口、井田-中段、阶段井田的划分应考虑矿床地质条件及矿井的规模和经济效益。2.2.1.2 矿段的划分矿段的划分应将其沿倾斜方向，按一定高度，再划分成若干个条带来开采，这个条带称为阶段，也叫中段。阶段范围：沿倾斜以上下两个相邻阶段的阶段运输平巷为界，沿走向则以井田
11、边界为界。阶段高度：上下两个相邻阶段运输平巷底板之间的距离，对于缓倾斜矿体也已相邻阶段运输平巷底板之间的斜长来表示，称阶段斜长。阶段高一般为 3050 米。阶段沿走向很长，根据采矿方法的要求，将矿体沿走向每隔一定距离划分成一个块段，称为矿块。2.2.1.3 分区的划分：开采近水平矿体采用盘区开拓。在矿体倾斜方向的中部，沿走向方向开掘一条主运巷， ；如主运巷采用中央并列式通风，还应平行开掘一条主要回风平巷，并与主井、风井相通。两条平巷将矿体划分为上山、下山两部分。在分别将上山、下山两部分矿体沿走向每 200400m 划分成一个盘区，盘区边界是井田的上下边界和主要运输平巷（主要回风平巷） 。盘区沿
12、走向很长时，要将盘区沿倾斜方向划分成若干个条带，称为采区。2.2.2 金属矿地下开采的顺序2.2.2.1 矿田内井田的开采顺序应遵循先近后远、先浅后深、先易后难、先富后贫、综合治理的原则。2.2.2.2 井田内阶段的开采顺序阶段的开采顺序通常采用下行式，即由上向下、由浅部向深部依次开采的顺序，这样可减少初期的开拓工程量和初期投资，缩短基建时间。特殊情况采用上行式。一个矿井中，同时回采的阶段数最好 12 个，最多不超过 34 个。2.2.2.3 阶段中矿块间的开采顺序前进式、后退式、混合式三种。1、前进式：从主井（主平硐）附近的矿块开始，向井田边界方向的矿块依次回采的开采顺序。2、后退式：从井田
13、边界的矿块开始，向主井（主平硐）方向依次开采的顺序。3、混合式：井田走向较长，初期急于投产，先采用前进式开采，待阶段运输平巷开掘到井田边界后改用后退式开采，或者两种方式同时进行。2.2.2.4 相邻矿体间的开采顺序（图 2-3）急倾斜矿体开采后，上下盘围岩都可能发生垮落和移动，其移动界限以移动角来表示，即上盘移动角 和下盘移动角 ，当矿体倾角 小于或等于下盘岩石移动角 时，下盘岩层就不移动。这种岩层移动对地表影响应从矿体最深部算起，而对相邻矿脉间开采的影响，则局限于一个阶段高度。崩落角=60移动角55移动角65崩落角70移动带 L崩落带 L 表土层塌落后表土层表土层表土移动角55塌落线崩落角=
14、60移动角55矿体倾角40移动带 L崩落带 L 表土层塌落后表土层表土层塌落线移动角50崩落角60上盘沿走向崩落角=80沿走向移动角75沿走向移动角75沿走向崩落角80移动带 L崩落带 L 表土层塌落后表土层表土层塌落线上 盘7500“表土移动角55表土移动角65表土移动角55表土移动角55表土移动角55崩 落 带 及 移 动 带 界 线图 2-3根据岩层移动规律，在开采近距离矿脉群时，当矿体倾角 小于或等于下盘岩石移动角 时，采用先采上盘矿脉，后采下盘矿脉的下行开采顺序，对下盘矿脉开采不会造成影响。若采用先采下盘矿脉，后采上盘矿脉的上行开采顺序，就会对上盘矿脉的开采造成影响和破坏。当矿体倾角
15、 大于下盘岩石移动角 时，或矿脉层间距较小的情况下，无论先采上盘矿脉还是先采下盘矿脉都会影响另一层矿脉的开采。如两条矿脉同时合采，则采取先采下盘矿脉后采上盘矿脉，即下盘矿脉采高超前上盘矿脉采高 2-3 层的方法。2.2.3 金属矿地下开采的步骤按照开拓、采准、切割、回采的步骤进行。1、开拓、采准、切割、回采的概念。2、三级矿量：开拓矿量、采准矿量、回采矿量的概念及保有年限。2.3 矿石损失与贫化2.3.1 矿石损失与损失率矿石损失是指在开采生产过程中，由于地质条件复杂、采矿方法不当或放矿、运输问题造成工业矿石未被全部采下或采下矿石丢失的现象。分为开采损失和非开采损失。设计采区的工业矿量 Q 与
16、开采后所得到的净矿石量Q之差叫矿石的损失或损失量。损失量与工业矿量的百分比叫损失率，用q表示。q = （Q - Q） Q 100%开采后所得到的矿石量 Q与矿石工业矿量 Q 的百分比叫回收率，用表示。= Q Q 100%2.3.2 矿石贫化与贫化率矿石贫化是指在开采生产过程中，由于地质条件和采矿技术等方面的原因，使采下的矿石中混入废石，或部分有用组分溶解和散失而引起工业矿石品位降低的现象。采下矿石的品位降低数与原矿体平均品位之百分比叫矿石贫化率。它表示矿石贫化的程度，有实际贫化率和视在贫化率之分。实际贫化率也叫废石混入率，是指混采下来的废石量 R 与采下的矿石量 Q（包括混入的废石）的百分比，用表示。= R Q 100%视在贫化率是指采下后的矿石品位降低的百分数。 用表示。= （a - a） a 100%a 原生工业矿石品位；a采下后矿石的品位。凡可直接进入采场进行管理
