金属非金属矿山地质安全课件.ppt

1,金属非金属矿山地质安全,2,矿山地质安全,采掘业的特征,没有固定的工作空间和场所,工作环境条件受工程地质和水文地质状况的影响较大,判断题矿山地质对安全 生产没有影响，地质构造不会影响地下矿山的稳定性。,判断题矿山地质灾害是矿山安全事故的主要内因。,为了保证采矿活动的顺利进行，必须了解矿山地质构造、水文地质以及岩石的性质等对矿山开采安全的影响。,3,第一单元 矿床的基本概念,第二单元 矿岩性质和对矿山安全生产的影响,第三单元 地质构造及其与矿山安全生产的关系,第四单元 矿床水文地质和对矿山安全生产的影响,第五单元 矿山地质环境与地质灾害,第六单元 矿山开采对矿山地质工程的要求,培训内容,4,第一节 矿床的基本概念,一、矿床、矿体和围岩,二、成矿作用和成矿作用的分类,三、非煤矿床的分类,四、矿体的产状,5,一、矿床、矿体和围岩,1.矿床,矿床的空间范围包括矿体和围岩。,地壳内部或表面富集的有用矿物或组分，在质和量上达到工业利用的要求，并在现有技术经济条件下能够被开采利用的部位称为矿床。,判断题 矿床是指地壳内部或表面富集的有用矿物或组分,矿床的空间范围只包括矿体不包括围岩。,一个矿床往往是由多个矿体组成。,6,2.矿体,构成床体的基本单位，是达到工业要求的含矿部分。,一个矿床可以由一个或多个矿体组成。,判断题矿体是指达到工业要求的含矿部分。,判断题矿体是指埋藏在地壳内能为人类所利用的有用矿物或矿物集合体。,判断题矿体具有一定的大小、形状和产状(走向、倾向、倾角)，是开采的直接对象。,7,3.矿石,指含有有用矿物或组分并组成矿体的矿物集合体。,矿石中通常包括矿石矿物和脉石矿物两部分。,矿石矿物指矿石中能提供有用元素或本身可以被直接利用的矿物。,脉石矿物指矿石中没有用处的那些矿物。,判断题矿石是有用矿物或组分并组成矿体的矿物集合体，矿石包括矿石矿物不包括脉石矿物。,矿石的品位是指单位矿石中所含有用元素、组分或矿物的含量（以质量百分比、克每吨、克每立方米，克每升表示）。,8,4.围岩,矿体和围岩两者界限有的清楚，有的为渐变无明显界限。,判断题围岩就是指围绕在矿体周围无经济价值的岩石。,一般在矿床中，将可以达到最低工业平均品位的部分当作矿体，达不到的作为围岩。,9,1.成矿作用,二、成矿作用和成矿作用的分类,成矿作用是把地壳中的有用成分(元素或化合物)和其余成分分离开来，在局部集中富集形成矿床的地质作用。,判断题成矿作用是指地壳中的有用组分和其余成分分离,在局部富集形成矿床的地质作用。,2. 成矿作用的分类,局部富集的过程是极为复杂的，因而成矿作用也是多种多样的。从成矿地质作用和成矿物质的来源考虑，成矿作用可分为三大类。,10,(1)内生成矿作用,判断题成矿作用分为内生成矿作用、外生成矿作和变质成矿作用 。,是由内动力地质作用所引起的，直接或间接与岩浆活动有关。,由内生成矿作用在高温高压下所形成的矿床称为内生矿床。,内生矿床主要是在岩浆活动过程中成矿物质得到局部富集而形成的。,(2)外生成矿作用,发生在地球表面，是由外动力地质作用所引起的。,11,外生矿床的成矿物质主要来源于地表的岩石或原生矿床，是在风化、搬运和沉积过程中得到局部富集而形成的。,由外生成矿作用在地表常温常压下所形成的矿床称为外生矿床。,(3)变质成矿作用,发生在地壳的内部，多数是由内动力地质作用中的区域变质作用所引起的。,由变质成矿作用使原内生和外生矿床在地表深处，受到温度、压力、气体和热液等新物化条件作用，使其成分、结构发生变化而形成新的矿床叫变质矿床。,单选题( )主要是在岩浆活动过程中成矿物质得到局部富集而形成的。 a.变质成矿作用 b.内生成矿作用 c.外生成矿作用,12,三、非煤矿床的分类,矿床的矿体形状、厚度及倾角，对于矿床开拓和采矿方法的选择，有着直接的影响。,1.按矿体的形状分,非煤矿床指煤、石油和天然气以外的其余矿床，包括金属和非金属矿床。,判断题按矿体的形状，可以把矿床分为层状、脉状、块状矿床。,（a）层状矿床（b）脉状矿床（c）网脉状矿床（d）透镜状矿床（e）块状矿床（f）巢状矿床,13,矿床规模较大，赋存条件(倾角、厚度等)稳定，有用矿物成分组成稳定，其含量较均匀。,矿脉与围岩接触处有蚀变现象，矿床赋存条件不稳定，有用成分含量不均匀。,矿体大小不一；形状呈不规则的透镜状；矿体与围岩的界限不明显。,14,2.按矿体倾角分,矿体与水平面的夹角。,5,1 -矿体，2 -矿体下盘，3 -矿体上盘， -矿体倾角,530,3055,55,矿体的倾角与采场的搬运方式有密切关系。,15,3.按矿体厚度分,矿体的厚度是指矿体上盘与下盘之间的垂直距离或水平距离。,0.8,a -垂直厚度(垂直厚度或真厚度)b-水平厚度(水平厚度),a = b sin,0.85,515,1550,50,1 -矿体 2 -矿体下盘 3 -矿体上盘,16,四、矿体的产状,矿体的形状与产状是由多种因素决定的，其中最主要的因素是矿床的成因，其次是构造条件及围岩的性质。,矿体的产状包括以下几个方面。,1.矿体的产状要素,主要用来确定板状矿体的空间位置。,表示方法与一般岩层的表示方法相同，即用走向、倾向、倾角来表示。,对于柱状矿体、透镜状矿体等，还要测量它们的倒伏角和倾伏角。,17,判断题矿体的产状要素是其用来确定板状矿体的空间位置,通常用走向不用倾向、倾角来表示。,2.矿体与围岩的关系,一是指矿体产于何种岩石之中；二是指矿体与围岩是平行还是斜交的。,判断题矿体与围岩的关系是指矿体产于哪种岩石之中。,3.矿体与侵入岩体的空间位置关系,是指矿体是产于岩体的内部的，还是产于围岩与侵入岩石的接触带中，或是产生在距离接触带有一定距离的围岩中。,18,4.矿体埋藏情况,判断题矿体的埋藏情况是指矿体是出露在地表或是隐伏在地下，以及矿体的埋藏深度等。,1-矿体，h-埋藏深度，H-延伸深度（垂直高度）,5.矿体的排列方向,指一系列有成因联系的矿体的排列方向和规律。,19,第二单元 矿岩的性质及其与矿山安全生产的关系,一、矿岩的基本物理力学性质,二、矿岩的坚固性和稳固性,三、矿岩的物理化学性质,20,一、岩石的基本物理力学性质,判断题岩石的基本力学性质有:弹性、塑性、脆性、硬度、韧性、强度、容重、比重、碎胀性和特征阻抗等。,判断题岩石的基本物理力学性质影响采矿方法的选择、采矿工程部署和爆破工作。,有些性质往往与采掘工作的安全有关。,21,1.岩石的弹性、塑性和脆性,(1)岩石的弹性,是指受到外力作用的岩石，在除去外力后恢复原来的形状和体积的性质。,(2)岩石的塑性,是指岩石在解除外力后发生变形而不被破碎的性质。 如含水的黏土或泥质灰岩等。,判断题弹性大的岩石在爆破时容易破碎。,不易,判断题塑性大的岩石在爆破时易使炮眼扩大，爆破效果差。,22,(3)脆性,是指岩石受力后变形很小就发生碎裂的性质。,判断题岩石的脆性越大就越不容易被爆破所破碎。,2.岩石的硬度和韧性,(1)岩石的硬度,是指岩石抵抗外物侵入的能力。,硬度大的岩石往往比较脆，易爆破。,(2)岩石的韧性,又称作动力硬度，是指岩石抵抗外力保持整体状态的属性。,它的大小与岩石的组织和构造有关，韧性大的岩石，凿岩爆破就比较困难。,23,3.岩石的强度,强度只是用来说明岩石坚固性的一个方面。,判断题岩石的强度是指完整的岩石开始被破坏时的极限应力值。,判断题岩石的强度分为抗压强度、抗拉强度和抗剪强度。,受力性质不同,通常情况下：抗压抗剪抗拉强度。,岩石怕拉不怕压。在巷道或采场中，以及当露天边坡过陡或形成伞岩时，岩体处于拉伸或剪切状态，容易发生冒顶片帮和岩体坍塌事故。,判断题坚硬矿物稳定、抗风化能力强, 强度较高的矿石构成的边坡,其稳固性一般较好。,24,4.岩石的比重和容重,是指单位体积的致密岩石(除去孔隙)的质量，也称相对密度(真密度) 。,(1)岩石的比重,(2)岩石的容重,是单位体积原岩(包括孔隙)的质量，也称视密度。,判断题岩石容重越大,爆破时所需炸药越少。,岩石容重的大小与岩石的组成成分、密度、空隙大小和含水量有关，是评价岩石密实程度和坚固性的指标。,多,岩石的容重对爆破、特别是抛掷爆破的影响比较大，容重越大，所需炸药越多。,25,5.岩石的孔隙度,是指岩体中空孔隙的体积与岩石体积之比，常用百分数来表示。,单选题 孔隙度大的岩层其特征往往表现为()。 a.坚硬b.含水较多注意防水c.稳固,孔隙度大的岩层爆破效率较低，空隙中往往含水较多，因此要注意防排水工作。,26,6.岩石的碎胀性,是指岩石破碎后，其体积比原岩体积增大的性质。,通常，坚硬而致密的岩石的碎胀系数比松软的岩石的碎胀系数大。,几种岩石的碎胀系数如下表所示。,在掘进和采矿工作中，要充分考虑岩石的碎胀系数。,例如，为了容纳破碎后体积增大的岩石，需留出足够的空间；相反，为了提高爆破效果，可适当减小爆破空间，形成挤压爆破。,判断题岩石破碎后,其体积比原岩体积增大。,27,7.岩石的特征阻抗,岩石的密度与纵波在岩石中传播速度的乘积。,特征阻抗的大小反映了岩体对纵波传播的阻力大小，也称波阻抗。,实验证明，炸药的特征阻抗与岩石的特征阻抗愈接近，则炸药爆炸时传给岩石的能量愈多，爆破效果越好。,空气的特征阻抗比岩石和炸药的特征阻抗都要小得多，当炸药能量从炸药传给空气再传给岩石时，能量损失极为严重。,28,二、矿岩的坚固性和稳固性,1.岩石的坚固性,是岩石抵抗各种物理力学能力的综合表现。,矿岩抵抗工具侵入和爆破破碎。,不同的岩石具有不同的坚固性。同一种岩石由于其结构、构造和风化程度不同，其坚固性也有所不同。,目前常采用普氏分级法表示岩石的坚固性，用f表示岩石的坚固性系数。,单选题岩石的坚固性系数介于0.320之间，共分为( )级。a.十级 b.八级 c.五级,29,岩石的坚固性系数f越大，其强度和硬度也较大，岩石越坚固。,单选题坚固性系数越大的岩石，下列说法正确的是 ( ) 。a.凿岩速度快 b.炸药消耗量小 c.强度和硬度较大,矿岩的坚固性系数是选择破岩和井巷维护方法的科学依据。,判断题根据岩石普氏硬度分级，f=10的岩石比f=7的岩石坚硬。,30,2.矿岩的稳固性,是指矿石或岩石在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。,影响矿石稳固性的因素十分复杂，它不仅与矿石的成分、结构、构造、节理状况、风化程度以及水文地质条件有关，还与开采过程所形成的实际状况有关(如巷道的方向及其形状、开采深度等)。,稳固性和坚固性既有联系又有区别，一般在节理发育、构造破碎地带，岩石的破碎性虽好，但其稳定性却大为下降。,判断题岩体的坚固性系数越大，其稳固性越好 。,31,单选题 岩石的稳固性分为( ) 。a.中等稳固、稳固两级 b.极不稳固、不稳固两级c. 极不稳固、不稳固、中等稳固、稳固、极稳固,矿岩稳固性分级,不允许有暴露面积,允许的暴露面积在50m2以内,不支护的暴露面积50-200m2,不支护的暴露面积200-800m2,不支护的暴露面积800m2以上。,掘进巷道或开辟采场时，不允许有暴露面积，否则可能产生冒顶片帮现象。在巷道掘进时，须超前支护进行维护。,在这类矿岩中，允许有较小的不支护的暴露空间。,32,单选题在某岩层中掘进巷道或开辟采场时，不允许有暴露面积，否则可能产生冒顶片帮现象。在巷道掘进时，须超前支护进行维护。该岩层的稳固性属于( )。a.稳固 b.中等稳固 c.极不稳固,稳固性对采矿工程中正确选择采矿方法、合理确定矿山工程的支护、维护及施工设计有重要意义。,判断题确定岩石的稳定性，首先要考虑岩体的结构。,岩体结构有整体结构、块状结构、层状结构、碎裂结构和松散结构等类型。,33,矿体围岩的稳固程度与矿山安全生产的关系极为密切。,采场顶板的稳固程度主要取决于岩性和岩层压力两个因素。,单选题同种岩石影响边坡稳定性的决定因素是 ( )。a.岩石的容重 b.岩层的结构面 c.岩石的生成年代,判断题当顶板的岩性较松软，岩层压力较大时，就容易发生冒顶片帮事故。,如果围岩较稳固，岩层压力也不大，则不易破裂冒落。,34,在矿山井巷开采和工作面掘进前，既要查清围岩的稳固性，又要摸清岩层压力大小，为矿山安全生产提供依据。,在巷道掘进时，遇到岩石松软，节理发育，断层裂隙较多，有破碎带时，必须及时加以支护，以防冒顶片帮事故。,35,三、矿岩的物理化学性质,1.放射性,地球内部放射性元素含量很少，但分布很广，且多聚集在地壳上部的花岗岩中，向地心逐渐减少。,地球所含放射性元素主要是铀、钍、镭；此外，钾、铷、钐等放射性同位素，还有氡及其子体。,当剂量超过允许值时，会影响人体健康。,36,2.氧化性和自燃性,矿石的氧化性是指硫化矿石在水和空气的作用下，发生氧化还原反应，变为氧化矿石的性质。,降低选矿回收率，导致结块或自燃。,硫化矿石在空气中氧化，并放出热量，如果散热不良，经过一定时间后，矿石温度将升高，发生自燃，引起内因火灾。,高硫矿石的含硫率在1820以上时，即具有自燃性，在地面或地下贮存时间过长就会被氧化。,对采矿方法的选择有影响，即采下矿石不能在采场大量长时间堆放。,37,5.有害物质,在矿山开采过程中常产生粉尘,尘肺病。,砷、汞等金属能引起人员中毒,开采过程中还可能逸出一些有毒有害气体,如氡及其子体、SO2、CO、CH4、H2S等。,在矿山生产过程中，应对上述有害物质进行调查，以便采取适当的防护措施，保护矿工的身体健康。,38,第三单元 地质构造及其与矿山安全生产的关系,一、地质构造,二、岩层的产状,三、褶皱与断裂构造,39,一、地质构造,1.地质构造的定义,地壳运动形成的各种构造形迹。,是指地质体(岩层、岩体、矿体等)存在的空间形式、状态及相互关系，是地质作用(地壳运动等)所造成的岩层(或矿体)发生变形、变位等现象，主要包括褶皱、断层、裂隙等。,40,2.地质构造的类型,水平构造、单斜构造、褶皱构造、断裂构造。常见的是后三种。,基本保持水平状态的沉积岩层（倾角50 ） 。,与水平面有一定交角的岩层（50倾角850）。如果岩层向一个方向倾斜，而倾角又近于相等。,41,二、岩层的产状,是指岩层在空间产出的状态和方位。,1.水平岩层和倾斜岩层,沉积物在大区域内沉积时都是近于水平的层状分布。,一般把倾角小于5度岩层称为水平岩层，倾角大于5度的岩层称为倾斜岩层。,如果岩层向一个方向倾斜，而倾角又近于相等，则称之为单斜岩层。,42,2.岩层的厚度和出露宽度,岩层的厚度分为真厚度和铅直厚度。,岩层顶面和底面之间的垂直距离称为真厚度。,岩层顶面和底面之间的铅直距离，称为铅直厚度。,h-真厚度H-铅直厚度,单选题 岩层顶面和地面之间的垂直距离称为( )。,a.真厚度b.铅直厚度c.最低厚度,岩层露出地表的水平投影的宽度称为岩层的出露宽度。,43,3.岩层的产状及产状要素,岩层的产状是指岩层在空间产出的状态。,确定一个岩层的产状有三个要素，即：走向、倾向和倾角。,走向线：岩层面与水平面的交线叫该岩层的走向线，即同一岩层面上等高的两点的连线。,走向：走向线的方向。,表示岩层在空间的延伸方向。,走向线的两头各指一方，例如一头指东，一头则指西，该岩层的走向就是东西向。,44,倾斜线：在岩层面上垂直岩层走向线叫岩层的倾斜线。,倾向：倾向线所指的方向就是岩层的倾向。,岩层的走向和倾向相差90度。,倾角：倾斜线和倾向线的夹角，称为岩层的倾角。,45,三、褶皱与断裂构造,1.褶皱构造,层状的岩石经过变形后形成波浪起伏的弯曲形态，但其连续性和完整性没有受到破坏的地质构造。,褶曲是褶皱中的一个弯曲，是褶皱的基本单位。,判断题褶皱构造的连续性和完整性受到了破坏。,没有,46,褶曲的两种基本形态：,背斜,是两翼岩层倾向相背，形态上是岩层向上弯曲的褶曲，其核部岩层较老，两翼岩层较新。,天然拱形、结构稳定，不易储水。,向斜,两翼岩层倾向相向，形态上是岩层向下弯曲的褶曲，其核部岩层较新，两翼岩层较老。,底部低凹，易汇集水，承受静水压力。,47,判断题在向斜核部，顶压一般不大，不易出现冒顶片帮事故。,顶压一般较大，也易出现冒顶片帮事故。,判断题在背斜核部顶压一般较小，对采掘工程一般有利，但背斜核部的顶部岩石裂隙发育，比较破碎，在生产过程中易发生冒顶片帮和透水等事故。,判断题褶曲使矿层的产状发生变化，有时可利用重力搬运，对矿内运输有利，但对矿山安全生产不利。,48,2.断裂构造,岩石受力后发生变形并达到一定程度，使岩石的连续完整性受到破坏，产生各种大小不一的断裂和错动的地质构造。,断裂构造的两种基本形态：,岩石发生断裂时，沿断面没有显著位移的断裂构造称为节理(或称裂隙)，有显著位移的称为断层。,49,(1)节理(裂隙),节理就是岩石中的裂隙，断裂面称为节理面。,节理面可以是平坦的，也可以是不平坦的，甚至是弯曲的。,岩层中节理主要表现长短不等、疏密不定、或相互平行、或纵横交错的裂隙。,节理按形成的力学性质不同可分为张节理和剪节理两类。,判断题对顶板节理发育的巷道，要采用密集棚架支护要，顶柱要平行与节理的主要方向安置。,在褶皱构造的核部最为发育，其特点是裂口稍长，断裂面粗糙不平，面上无擦痕。,特点是裂缝平直、延伸方向稳定、裂隙面平整光滑；通常切穿岩石中的颗粒；有两组同时出现，相交呈“X”形；多为闭合性节理。,不能,影响节理发育程度的原因：岩石性质、岩层厚度、局部应力集中情况。,50,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。,单选题 节理发育的端帮对露天开采的影响是( )。 A.边坡稳定 B .边坡不稳定 C.端帮比较稳定,在露天矿山开采时，如果节理发育，特别是受爆破和地下水与地表水的影响，往往影响边坡的稳定性，容易发生滑坡和坍塌事故，所以要注意边坡角的选择。,在节理发育地段进行采掘作业时，容易发生冒顶片帮事故，必须加强支护和顶板管理。支护时应根据节理的密度和方向，选择适当的支护方式。对顶板节理发育的巷道，工作面支架不能用顶柱，而要用棚子，且支架要密，顶柱不能平行与节理的主要方向安置。,51,(2)断层,断层是岩石在构造应力作用下，发生了断裂构造，两侧岩层有明显位移（错动）。,断层的规模大小不一，小的断层延长只有几米，相对位移只有几厘米，大的断层可延续几百公里至几千公里。,52,断层破碎带,断层的要素,断层面,两侧岩块发生相对位移的断裂面。,多数的断层其断裂面附近的岩石被构造应力挤碎，形成具有一定宽度的带状碎裂岩石。,断层线,断层面与地面的交线。断层在地表的出露线。,断盘,断层面两侧的岩体。,当断层面倾斜时，位于断层面上方的称为上盘；位于断层面下方的称为下盘。,断距,断层两盘沿断层面相对移开的距离。,53,单选题一般在节理发育、构造破碎地带,岩石的特性为( )。a.稳固性好 b.破碎性好 c.稳固性下降利于安全,单选题岩层发生断裂时没有显著位移的断裂构造称为( )。a.节理或裂隙 b.断层 c.断裂,单选题断裂构造对露天矿山的影响是 ( )。a.便于布置台阶 b.工作线可随意布置c.影响边坡稳定,54,根据断层两盘在空间的相对运动情况，断层可分为：,对露天矿山，断裂构造影响边坡的稳定性。,对地下矿山，断裂构造是井下发生冒顶片帮事故的重要原因，在选择采矿方法时应加以充分考虑，某些采矿方法如空场法、长壁采矿法不能应用，必须采用充填法和房柱法。,单选题某矿矿体断层、破碎带发育，其不能采用的采矿法是( )。 a.充填法 b.空场法 c.房柱法,55,在矿床开采过程中，地下水经常涌入坑道，或是引起一部分地表水流入矿坑，使采掘工作复杂化，甚至可能造成严重的生产安全事故。,对于矿山工作者应掌握一定的矿床水文地质知识，根据矿井不同的水文地质特征，选择正确的采矿方法，合理布置采掘巷道，实施有效的预防性防水措施，减少或控制矿井水害对开采的影响。,第四单元 矿床水文地质和对矿山安全生产的影响,一、矿坑水及其对矿山生产的危害,二、矿坑充水因素分析,四、矿坑充水的原因分析,三、矿坑充水的水源,56,一、矿坑水及其对矿山生产的危害,1.矿坑水,矿山建设和生产时期，地下水、地表水以及大气降水通过岩石的空隙，以滴水、淋水、涌水和突然涌水等方式流入露天矿坑和地下巷道中，这种水叫矿坑水。,矿坑水除了增大建设投资和生产成本外，还给矿山安全生产造成危害。,2.矿坑水对矿山生产的危害,(1)在建井时期，当涌水量过大时，需要采取治理措施，增加投资，妨碍施工进度，影响建井质量。,57,(2)具有侵蚀性的矿坑水能腐蚀露天矿坑和井巷中的各种金属设备（如轨道、支架和各种采掘机械），污染作业环境。,(3) 矿坑水降低坑道的顶板、底板和边帮的稳固性，增加支护和维护的难度。,(4)在露天矿山，地下水往往破坏边坡的稳定，造成边坡坍塌和滑坡事故，影响正常生产甚至被迫停产。,(5)当地质情况不清，突然遇到大量涌水时，会造成井下采场、巷道淹没事故，造成大量人员伤亡和设备毁坏。,判断题 在同等条件下，潮湿巷道的稳定性要比干燥巷道的稳定性差。,58,二、矿坑充水因素分析,是计算涌水量、预测突水、矿床疏干和矿井排水设计的重要依据。,矿坑充水的因素主要包括：,59,矿坑充水的水源包括：地下水、地表水、大气降水和废旧矿坑积水等。,1.地下水,地壳里的水统称为地下水。,某些矿床的矿体本身就含有较大的空隙，充满了地下水。,某些矿体的围岩具有较大的空隙，也充满了地下水。,(1)地下水的概念,(2)地下水的分类,按含水层的空隙性质，地下水可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。,三、矿坑充水的水源,60,孔隙水,是松散沉积岩层中所含的水，以及岩石孔隙中所含的水。,这种水源的水量一般比较小。,在开采松散沉积层中或接近松散沉积层内的矿产时，常遇到这种水源。,裂隙水,是埋藏于坚硬岩石裂隙中的地下水。,坑道揭露含有裂隙水的矿体和围岩时，裂隙水便会涌入坑道，形成矿坑涌水。,当裂隙水和其他水源无联系时，矿坑的涌水量会逐渐减少，甚至干涸；当有联系时，则会造成淹井事故。,我国大部分金属矿床都分布有层状及脉状裂隙水。,裂隙水和岩溶水相比，涌水量较小，但水压很高。,61,岩溶水,是埋藏于岩溶性溶洞中的水。我国岩溶水分布较普遍。,岩溶水具有埋藏深、水量大、水压高、来势猛、涌水量稳定、不易排干和突水规律受岩溶发育状况控制等特点。,判断题岩溶水是存在于溶洞中的水，其埋藏深、水量大、水压高、来势猛、涌水量稳定、不易排干，对矿床开采威胁大。,判断题矿坑涌水的来源只有大气降水、地表水、老窖水、地下孔隙水、裂隙水四种。,62,2.地表水,地壳表面的水统称为地表水。,开采位于海、河、湖泊和水库等地表水体影响范围内的矿产时，在一定的条件下，成为矿坑充水甚至淹井的水源。,在研究地表水对矿坑充水的影响时，要注意研究地表水与坑道之间的地层和构造的关系，以及所采用的采矿方法。,地表水对采矿的威胁较大，在勘探及采矿时，要对地表水体加以足够重视。,63,3.大气降水,大气中的水叫大气水。,大气降水的渗入是多数矿区矿坑充水的经常性补充水源之一。,判断题大气降水有明显的季节性，夏天雨季降水量大，山区可能形成洪水，威胁矿山生产安全。,开采处于低地且埋藏较浅的矿床，在无其他水源的情况下，大气降水将是矿坑充水的主要来源；,开采高于河谷地段的矿床，大气降水将是矿坑充水的惟一水源。,64,4.废旧矿坑积水,废旧矿坑和巷道由于长期停止排水，而积聚的水，这种水叫废旧矿坑积水，也叫老窿水、老窑水。,当生产坑道接近它的时候，这些水便成为突水的水源。,这类水源突水的特点是短时涌水量大，来势猛，具有很大的破坏性，容易造成淹井事故。,这类水源的水的酸性强，具有腐蚀性，常伴随有毒有害气体涌出，对安全生产的危害性很大。,单选题下列涌水量大是( )。a.孔隙水 b.裂隙水 c.岩溶水,65,四、矿坑充水的原因分析,矿坑充水的原因是很复杂的，既受充水水源的影响，同时还受岩性、矿区地表地形和地质构造以及人为等因素的影响。,1.地质构造及岩性对矿坑充水的影响,(1)地下水流入坑道与矿坑揭露的围岩的性质有关。,流沙层、松散岩层和带孔隙的岩层是地下水进入坑道的良好通道。孔隙度越大，透水性越强。,(2)岩层的各种裂隙往往是地下水集中的地方，对地下水的径流起到控制作用。,当各种裂隙和地下水源相连通时，它是矿坑充水的主要通道。,66,(3)断层分为隔水断层和透水断层。,隔水断层主要由压力及部分扭力或后期被充填、胶结而形成，本身不含水，还可切断某些断水层，对分区疏干起到有利作用。,透水断层与其他水源有水力联系时，很容易造成的矿坑突水。,当与其他水源无联系时，断层内水储量有限，突水开始时水量很大，以后逐渐减小，甚至干涸。,单选题断层分为( )。,a. 隔水断层和溶洞,b. 隔水断层和透水断层,c.透水断层和暗河,67,(4)岩溶溶洞。,是细小的溶孔或是巨大的溶洞，可以彼此连通，形成巨大的地下河，可储存大量的地下水或沟通其他水源，当采掘工作接近或揭露它们时，易造成灾难性突水。,(5)一般地，随着岩层深度的增加，岩石的裂隙逐渐减少，涌水量也逐渐减少；但是，由于地下岩层压力或地下水的静水压力的作用，或者它们联合作用的结果，可促使坑道底板产生裂隙，沟通底板下部的含水层、含水断层带或溶洞水，使矿坑水增加或造成突水事故。,68,2.大气降水和地表水体对矿坑充水的影响,(1)汇水面积大小决定了大气降水渗入矿坑水量的大小。,受矿区地形、矿体埋藏深度及透水基岩出露程度和隔水层厚度的影响。,露天矿坑和采用崩落法采矿的地下矿坑，露天坑和地表陷落区的大气降水的汇水面积直接决定了矿坑的大气降水渗入量。,(2)地势的高低决定了大气降水和地表水进入矿坑水量的大小。,一般沼泽、低洼地区容易汇水，该场所的矿坑有大气降水和地表水引起的涌水也较多。,69,(3)大气降水和地表水渗入量随开采深度的增加，地表水渗入矿坑的水量逐渐减少。,若覆盖层的稳定厚度超过5m，地下水几乎不能向下渗透。如有巨大通道,如断裂、流沙层时，则易发生灾难性的突水。,矿坑涌水量的大小取决于透水基岩山露程度和能使含矿层与地表水隔绝的亚粘土质和粘土质覆盖层的厚度。,(4)地表水体距矿坑(矿体)越近，充水越严重，矿坑涌水也越严重。,当常年存在的地表水体为涌水水源时，水体越大，矿坑涌水量越大且稳定，当淹井时，不易恢复；季节性水体为涌水水源时，对矿坑涌水量的影响程度随季节变化。,70,(5)矿坑涌水量随季节变化以及区域降水量的影响明显，雨季坑道涌水量较平均涌水量大2040，有时甚至大23倍；降水量大、长时间降小雨对渗入有利。,(6)随开采深度增加，大气降水对深处矿坑涌水的影响幅度减小，涌水量高峰的出现后延。,判断题矿坑涌水量随季节变化不明显,预计不需要采取防水措施。,71,3.人为因素对矿坑充水的影响,(1)不适当的开采方式,(2)地质勘探钻孔不封闭或封闭不严,也会成为沟通矿坑顶、底板含水层或地表水的通道。,单选题水文地质条件复杂地下矿山，应考虑( )事故发生的可能性。,a.涌水 b.透水 c.充水,判断题不适当的开采方式，如( )，会造成地表裂隙、坍塌，使地下水、地表水以及大气降水渗入或涌入矿坑，造成突水以及矿体的埋藏深度等。,a.崩落法 b.充填法 c. 房柱法,72,第五单元 矿山地质环境与地质灾害,一、采矿引起的地表环境地质问题,二、露天开采引起的环境地质问题,三、地下开采引起的环境地质问题,四、矿山开采诱发的地震活动,五、矿山地质灾害的危害,73,一、采矿引起的地表环境地质问题,环境地质问题：是指由于人类从事技术经济活动或自然因素所产生的地质灾害。,由于巨大的采矿工程活动，引起各种各样的环境地质问题，如水土流失、滑坡、崩塌、地面沉降塌陷、矿井热害、诱发地震、污染水体和空气等，给人们生命财产造成巨大损失。,1.地貌景观破坏、耕地面积减少,我国金属矿山大部分是露天开采，每年剥离岩土约2.22.6亿t，是造成水土流失、植被破坏，乃至沙漠化灾害的重要因素之一。,74,地下或露天采掘出的废矿、矸石和尾矿堆积量日益增加，已达到恶化地质环境的程度。,我国金属矿山每年排出尾矿约2亿吨，为了少占土地，解决日益紧张的用地矛盾，尾矿坝构筑高度不断增加，每逢雨季或暴雨，溃坝成为矿山一大隐患。,2.废矿和矸石堆积引起灾害事故,地表废矿、矸石堆积还可能引起崩塌、滑坡和泥石流等灾害。,地表废矿、矸石堆积还可能引起崩塌、滑坡和泥石流等灾害。,75,二、露天开采引起的环境地质问题,随着露天开采深度的增加，边坡的规模也不断扩大，既严重破坏了地应力的自然平衡，又导致了人工边坡的变形、破坏和滑移。其破坏形式主要是崩塌和滑坡。,1.崩塌,山体崩塌是指陡峭斜坡上的岩体或土体，在重力作用下突然脱离母体，快速移动，突然崩落、滚动的现象或过程。,它可发生在露天采场的边坡上，也可发生在山体陡坡处。,76,2.滑坡,滑坡是边坡局部岩体沿某一平面或曲面整体滑动的另一种破坏形式。,单选题影响露天边坡失稳的因素是( )。A.岩体结构条件、地质环境和人为诱发因素B.大气降水、风化和地震C.剥采比太低,剥采比越低，边坡角越大，往往会使边坡产生蠕滑变形，导致重大滑坡事故。,露天爆破震动既增加了边坡的滑动，又破坏了边坡岩体，降低了岩体的强度，使雨水、地下水易于沿爆破裂隙渗透，加速岩体风化，从而降低了边坡的稳定性。,主要是人为诱发因素,77,2.滑坡,滑坡是边坡局部岩体沿某一平面或曲面整体滑动的另一种破坏形式。,影响露天边坡失稳的因素除边坡岩体结构条件和所处地质环境（如大气降水、风化作用和地震作用）外，主要是人为诱发因素。,例如，不合理的剥采比引起滑坡。边坡角过陡，往往会使边坡产生蠕滑变形，导致重大滑坡事故。,露天爆破震动既增加了边坡的滑动，又破坏了边坡岩体，降低了岩体的强度，使雨水、地下水易于沿爆破裂隙渗透，加速岩体风化，从而降低了边坡的稳定性。,78,三、地下开采引起的环境地质问题,地下开采引起的环境地质问题主要是采空区塌陷和地热危害。,1.采空区塌陷,地下矿体大面积采空后由于其上部岩层失去支撑，平衡被破坏，因而产生弯曲、塌落，以致发展到地表下沉变形和塌陷。,由于人为采矿活动，破坏了坑道顶、底板岩石稳定性，降低了坑道围岩的强度，产生一系列的裂隙或薄弱带，为各种充水水流进入矿井提供了重要的途径和通道。当这些裂隙或通道与上覆含水层或地表水体沟通，或者由于强度降低的坑道顶、底板不能承受地表（或地下）水体压力时，就会导致矿井突然涌水，造成井下水灾。,79,2.地热,地热是一种地质现象，其热源主要来自于放射性元素蜕变时析出的热和元素化学反应放出的热。,地表以下的岩层的温度分布为变温带、恒温带和增温带。,变温带一般在20m以内，其温度受地表变化影响很大。,恒温带距地表一般约2030m，其温度的变化比当地年平均气温约高12。,恒温带以下是增温带，岩层温度随深度的增加而有规律的增加。,判断题地球上大部分地区从恒温带向下平均每加深100m，温度升高 3o左右。,判断题对采矿工作而言，地热导致矿山井下环境温度升高，对矿山开采是不利的。,80,四、矿山开采诱发的地震活动,矿山开采诱发的地震活动(亦称矿震)是一种危害较大的地下型人工诱发灾害。,根据其成因，矿震可分为诱发构造型矿震、诱发塌陷型矿震及工作面上的岩爆、煤爆诱发矿震 。,1.诱发构造型矿震,诱发构造型矿震有两种。,一种是因采矿使地下应力失去平衡诱发的地震。,另一种是采矿抽水诱发的地震。,这种矿震的震中位于深采区，震源很浅，震 级较低。,81,2.诱发塌陷型,是由采空区或顶板突然大量垮落冲击底板而引起的，矿区诱发地震大多属于这一类型 。,我国南方某些岩溶充水矿床开采时，由于大 量抽水，排水疏干，引起坑道塌陷也曾发生过规模不大的矿震。,3.工作面岩爆诱发矿震,矿山采掘工作面上矿岩像炸弹爆炸一样突然飞出，并伴有巨响、气浪和震动，它会破坏井巷工程设施或造成人员伤亡事故，这种现象称为岩爆，又称冲击地压。,82,矿山地质灾害是由人为的采矿活动所直接引起或诱发的，发生于岩石圈内或其表面的，对生态环境和自然资源造成破坏，对人民生命和财产安全构成威胁或造成危害后果的地质现象或地质事件。,五、矿山地质灾害的危害,1.地质灾害的类型,主要有山体崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝和地面沉降等。,2.地质灾害的防治原则,判断题 地质灾害的防治原则是“预防为主、避让与治理相结合和全面规划、突出重点的原则。,83,单选题 矿山地质灾害是( )。A.由人为采矿活动直接引起或诱发的B.不可抗力直接引起的C.无法确定,单选题露天开采诱发地质灾害的本质原因是( )。 A.透水事故 B. 爆破事故 C.是开采活动破坏了地壳物质的稳固性,84,第六单元 矿山开采对矿山地质工程的要求,地质资料是矿山设计、建设和生产的依据，其完备程度和可靠性与 矿山企业的建设和生产有直接关系，并直接影响着矿山企业的经济效益 和安全生产。,根据技术经济和安全生产的需要，工 程地质资料应包括以下内容。,85,1.矿区环境,包括矿区位置及主要交通情况，自然地理及气象特征，经济概况及 动力来源等情况。,2.区域地质方面,包括区域地质构造特征，矿床在区域构造单元中的位置。,单选题矿山开采对区域地质要求是( ) 。,a.区域地质构造特征,b.矿床在区域构造单元中的位置,c.构造特征和矿床在区域构造单元中的位置等,86,3.矿区地质构造及矿床特征方面,(1)矿区地层和岩石组成，褶曲和断裂构造的性质、分布及具对矿体严重的影响；较大断层、破碎带、滑坡、泥石流的性质和规模。,（2）矿体产状、规模及其埋藏条件，矿体厚度及其沿走向、倾向的变化情况，矿体倾角及其变化情况，矿体出露情况及其埋藏深度。,（3）上下盘围岩性质及其与矿体的接触关系，地表松散沉积物厚度 及其覆盖情况。,87,4.矿石质量特征方面,包括矿石的主要及次要矿物成分，矿石组织结构；矿石的工业品位 及其空间的分布规律：矿石组合分析及其化学分析的鉴定，以及对矿物 中有益或有害成分的评价和叙述；矿石以工业开采的经济价值。,5.矿石和围岩的物理力学性质及开采技术条件方面,建筑材料和石材矿山，应根据需要确定矿石及围岩的抗压强度、硬度系数、松散系数，以及围岩和矿体的裂隙、节理发育分布规律和岩石的稳定性。,88,6.矿床水文地质条件方面,包括含水层和隔水层的岩性、层厚、产状；各含水层之间，地表水和地下水之间的水力联系；地下水的潜水位、水质、水量和流向；地面水流系统和有关水利工程的疏水就以及当地历年降水量和最高洪水位；矿区内的小矿井、老井、老采空区、现有生产矿井的积水层、含水层、岩溶带、地质改造等。,