礦山地質(zhì)與安全生產(chǎn)

../.第四章礦山地質(zhì)與安全生產(chǎn)本章學(xué)習(xí)要點：1．了解礦山地質(zhì)的相關(guān)概念2．理解地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)、地質(zhì)環(huán)境和礦巖物理力學(xué)性質(zhì)對礦山安全生產(chǎn)的影響3．掌握礦山開采對礦山地質(zhì)工程以及礦圖的要求第一節(jié)礦床的基本概念一、礦床、礦體和圍巖(1)礦床。地殼內(nèi)部或表面富集的有用礦物或組分，在質(zhì)和量上達(dá)到工業(yè)利用的要求，并在現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下能夠被開采利用的部位稱為礦床。礦床的空間范圍包括礦體和圍巖。(2)礦體。構(gòu)成床體的基本單位，是達(dá)到工業(yè)要求的含礦部分，又是開采的直接對象。礦體具有一定的大小、形狀和產(chǎn)狀。一個礦床可以由一個或多個礦體組成。(3)礦石。指含有有用礦物或組分并組成礦體的礦物集合體。礦石中通常包括礦石礦物和脈石礦物兩部分。礦石礦物指礦石中能提供有用元素或本身可以被直接利用的礦物，如銅礦石、石棉礦石等。脈石礦物指礦石中沒有用處的那些礦物，如銅礦石中的石英。礦石的品位是指單位礦石中所含有用元素、組分或礦物的含量（以質(zhì)量百分比、g/t、g/m3、g/L表示）o(4)圍巖。指圍繞在礦體周圍無經(jīng)濟(jì)價值的巖石。礦體和圍巖兩者界限有的清楚，有一的為漸變無明顯界限。一般在礦床中，將可以達(dá)到最低工業(yè)平均品位的部分當(dāng)作礦體，達(dá)不到的作為圍巖。隨著工藝技術(shù)的提高，最低工業(yè)品位可以降低，這樣圈定礦體的范圍也是可以擴(kuò)大的。二、礦床的分類礦床的礦體形狀、厚度及傾角，對于礦床開拓和采礦方法的選擇，有著直接的影響。因此，礦床一般按礦體形狀、傾角和厚度三個因素進(jìn)行分類。（一）按礦體形狀分類(1)層狀礦床。這類礦床多為沉積或變質(zhì)沉積礦床。其特點是礦床規(guī)模較大，賦存條件（傾角、厚度等）穩(wěn)定，有用礦物成分組成穩(wěn)定。其含量較均勻。(2)脈狀礦床。此類礦床主要是由于熱液和汽化作用。將礦物充填于地殼的裂隙中生成的礦床。其特點是礦脈與圍巖接觸處有蝕變現(xiàn)象，礦床賦存條件不穩(wěn)定'有用成分含量不均勻。(3)塊狀礦床。這類礦床主要是充填、接觸交代、分離和汽化作用形成的礦床。它的特點是：礦體大小不一；形狀呈不不規(guī)則的透鏡狀；礦巢、礦株等產(chǎn)出；礦體與圍巖的界限不明顯。（二）按礦床傾角分類(l)水平和微傾斜礦床，傾角小于50。(2)緩傾斜礦床，傾角為50～300。(3)傾斜礦床，傾角為300～550。(4)急傾斜礦床，傾角大于550。礦體的傾角與采場的搬運方式有著密切關(guān)系。在開采水平和微傾斜礦床時，各種有軌或無軌搬運設(shè)備可以直接進(jìn)入采場。在緩傾斜礦床中搬運礦石，可采用人力或電耙、運輸機(jī)等機(jī)械設(shè)備，在傾斜礦床中，可借助溜槽、溜板或爆力拋擲等方法，利用重力搬運礦石。（三）按礦體厚度分類礦體的厚度是指礦體上盤與盤間的垂直距離或水平距離。前者叫做垂直厚度或真厚度，后者叫做水平厚度。三、礦體的形狀與產(chǎn)狀礦體的形狀和產(chǎn)狀是由多種因素決定的，其中最主要的是礦床的成因，其次則是構(gòu)造條件及圍巖性質(zhì)等。礦床的成因不同，其礦體形狀也往往不同。如沉積礦床的礦體形狀多為層狀，而熱液礦床的礦體則多呈脈狀；層狀和脈狀礦體又各有不同的產(chǎn)狀。礦體形狀和產(chǎn)狀的研究，對于找礦、勘探以及開采工作都具有極其重要的意義。特別是采礦工作者，必須準(zhǔn)確掌握礦體的形狀和產(chǎn)狀才能制定出合理的開采方案。1．礦體的形狀每一個礦體都有三個可以量取的方向，根據(jù)這3個方向的發(fā)育情況，礦體的形狀大致可分成等軸狀礦體、板狀礦體、柱狀礦體3種。(l)等軸狀礦體：即在3個方向上均衡發(fā)育的礦體。按其直徑大小的不同，又可分為礦瘤、礦囊、礦巢等。其直徑分別為>20m，20～10m，<lOm。(2)板狀礦體：是向兩個方向延伸而第三個方向很不發(fā)育的礦體。這類礦體最為常86見的是礦脈和礦層。礦脈是充填在巖石裂隙中的熱液成因的板狀礦體。礦脈的大小變化很大，大者可長達(dá)幾千米，一般在幾十米至幾百米之間；厚度大者可達(dá)幾米至十幾米，個別可達(dá)幾十米，小者只有幾厘米。礦層是與層狀圍巖產(chǎn)狀相一致的沉積成因或沉積變質(zhì)成因的板狀礦體，亦常稱作層狀礦體。礦層通常厚度較穩(wěn)定，在走向和傾向方向都延伸較遠(yuǎn)。(3)柱狀礦體：是向一個方向延伸（大多數(shù)是上下方向延伸），而其余兩個方向不發(fā)育的礦體，如礦柱、礦筒等?？傊匀唤绲V體的形狀是多種多樣的，以上所述只是比較常見的幾種。如果礦體受到成礦后的構(gòu)造變動影響，從而發(fā)生斷裂和褶皺，在形狀上就更為復(fù)雜了。2．礦體的產(chǎn)狀礦體的產(chǎn)狀包括礦體的產(chǎn)狀要素、礦體與圍巖的關(guān)系、礦體與侵入巖體的空間位置關(guān)系等5個方面。(1)礦體的產(chǎn)狀要素：礦體的產(chǎn)狀要素主要是用來確定板狀礦體的空間位置，其表示方法與一般巖層的表示方法相同，即用走向、傾向和傾角來表示。但對某些具有大延伸和透鏡狀截面的礦體如柱狀礦體、透鏡狀礦體之類，則除了用走向、傾向和傾角來表示外，還要測量它們的側(cè)伏角和傾伏角，以確切控制其最大延伸方向。所謂側(cè)伏角系指礦體最大延伸方向（礦體的軸線）與礦體走向線之間的夾角；傾伏角系指礦體最大延伸方向與其水平投影線之間的夾角。礦體的產(chǎn)狀、側(cè)伏角、傾伏角等產(chǎn)狀要素對開拓設(shè)計、采礦方法和礦石運輸具有重要意義。(2)礦體與圍巖的關(guān)系：是指礦體的圍巖是巖漿巖、變質(zhì)巖還是沉積巖，礦體是平行于圍巖的層理或片理產(chǎn)出的，或是截穿它們的。(3)’礦體與侵入巖體的空間位置關(guān)系：是指礦體是產(chǎn)在巖體內(nèi)部的，還是產(chǎn)在圈巖與侵入巖的接觸帶中，或是產(chǎn)在距接觸帶有一定距離的圍巖中。(4)礦體埋藏情況：指礦體是出露在地表的或是隱伏地下的盲礦體，以及礦體的埋藏深度等。盲礦體又分為隱伏礦體（未曾出露到地表）和埋藏礦體（曾出露到地表，后被掩埋）。(5)與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系：指一系列有成因聯(lián)系的礦體在褶皺、斷裂構(gòu)造內(nèi)的排列方向和賦存規(guī)律。第二節(jié)礦巖的基本性質(zhì)及其與礦山安全生產(chǎn)的關(guān)系一、礦巖的基本性質(zhì)礦巖的性質(zhì)，是指礦巖的硬度、堅固性、穩(wěn)固性、結(jié)塊性、氧化性、自燃性、含水87性及碎脹性等。(l)硬度。硬度是指礦巖抵抗工具侵入的性能。礦巖的硬度取決于礦巖的組成，即取決于礦巖顆粒的硬度、形狀、大小、晶體結(jié)構(gòu)以及顆粒間膠結(jié)物的情況等。(2)堅固性。礦巖的堅固性也是一種抵抗外力的性能，但它與礦巖的強(qiáng)度是兩種不同的概念。強(qiáng)度是指礦巖抵抗壓縮、拉伸、彎曲及剪切等單向作用力的性能。而堅固性抵抗的外力，卻是一種綜合的外力，即鍬、鎬、機(jī)械破碎、炸藥爆炸等作用下的力。堅固性的大小，常用堅固性系數(shù)f表示。反映礦巖的極限抗壓強(qiáng)度、鑿巖速度、炸藥消耗量等值的平均值。(3)穩(wěn)固性。穩(wěn)固性是礦石或巖石在空間允許暴露面積的大小和暴露時間長短方面的性能。影響礦巖穩(wěn)固性的因素十分復(fù)雜。它不僅與礦巖的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、節(jié)理狀況、風(fēng)化程度以及水文地質(zhì)條件等有關(guān)，還與開采過程中所形成的實際狀況有關(guān)。穩(wěn)固性和堅固性既有關(guān)聯(lián)又有區(qū)別。一般在節(jié)理發(fā)育、構(gòu)造破碎地帶，礦巖的堅固性雖好，但其穩(wěn)固性卻大為下降。因此，不能將二者混同起來。(4)結(jié)塊性。結(jié)塊性是指采下的礦石，在遇水和受壓并經(jīng)過一段時間后，又聯(lián)結(jié)成整塊的性質(zhì)。一般可能使礦石結(jié)塊的因素有：①礦石中含有黏土質(zhì)物質(zhì)，受濕及受壓后黏結(jié)在一起；．②高硫礦石遇水后，由于礦石表面氧化，形成硫酸鹽薄膜，受壓后聯(lián)結(jié)在一起。(5)氧化性。礦巖的氧化性是指硫化礦石，在水和空氣的作用下，變?yōu)檠趸V石的性質(zhì)。(6)自燃性。高硫礦石（含硫量為18%～20%）具有自燃性。硫化礦石在空氣中氧化，并放出熱量，經(jīng)過一定時間后，礦石溫度升高，會引起地下火災(zāi)。(7)含水性。礦巖吸收和保持水分的性能，稱為含水性。含水性隨礦巖的孔隙度和節(jié)理而變化。(8)脹性。是指礦巖在破碎后，碎塊之間有較大的空隙，其體積比原體積大。破碎后的體積與原巖體積之比，稱為碎脹系數(shù)（或松散系數(shù)）。碎脹系數(shù)的大小，主要取決于破碎后礦巖的粒度組成和塊度的形狀。一般堅硬礦巖的碎脹系數(shù)為1.2～1.6。礦巖性質(zhì)的好壞與礦山安全生產(chǎn)有著直接的關(guān)系。如礦巖的性質(zhì)復(fù)雜，礦床賦存條件不穩(wěn)定，給探礦和采礦帶來了很大的困難，更為重要的是在露天礦開采中，會導(dǎo)致邊坡或采場臺階滑坡、坍塌事故；地下采礦，在掘進(jìn)鑿巖、爆破時易發(fā)生片幫和冒頂事故。二_、巖石的堅固性與礦山安全生產(chǎn)的關(guān)系巖石的堅固性是巖石抵抗各種物理力學(xué)能力的綜合表現(xiàn)。不同的巖石具有不同的堅固性。同一種巖石由于其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造和風(fēng)化程度不同，其堅固性也有所不同。目前常采用普氏320表示巖石的堅固性，用f表示巖石的堅固性系數(shù)。常見的巖石堅固性系數(shù)介于o．3～20之間，共分為十級，見表4-1。巖石的堅固性系數(shù)越大，其強(qiáng)度和硬度也較大，巖石越堅固。所以鑿巖速度慢，炸藥消耗量大。88表4-1普氏巖石堅固性系數(shù)分級表三、巖石的穩(wěn)固性與礦山安全生產(chǎn)的關(guān)系穩(wěn)固性是指礦石或巖石的空間允許暴露面積的大小和暴露時間長短的性能。影響礦石穩(wěn)固性的因素十分復(fù)雜，它不僅與礦石的成分、結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、節(jié)理狀況、風(fēng)化程度以及水文地質(zhì)條件有關(guān)，還與開采過程所形成的實際狀況有關(guān)（如巷道的方向及其形狀、開采深度等）。穩(wěn)固性和堅固性既有聯(lián)系又有區(qū)別，一般在節(jié)理發(fā)育、構(gòu)造破碎地帶，巖石的破碎性雖好，但其穩(wěn)固性卻大為下降。確定巖石的穩(wěn)固性，首先要考慮巖體的結(jié)構(gòu)。巖體結(jié)構(gòu)有整體結(jié)構(gòu)、塊狀結(jié)構(gòu)、層狀結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)和松散結(jié)構(gòu)等幾種類型。礦巖按穩(wěn)固性分成極不穩(wěn)固、不穩(wěn)固、中等穩(wěn)固、穩(wěn)固、極穩(wěn)固五級。(1)極不穩(wěn)固：是指掘進(jìn)巷道或開辟采場時，不允許有暴露面積，否則可能產(chǎn)生冒頂片幫現(xiàn)象。在巷道掘進(jìn)時，須用超前支護(hù)進(jìn)行維護(hù)。(2)不穩(wěn)固：在這類礦巖石中，允許有較小的不支護(hù)的暴露空間，一般允許的暴露面積在50m2以內(nèi)。89(3)中等穩(wěn)固：是指不支護(hù)的暴露面積為50～200IT12。(4)穩(wěn)固：是指不支護(hù)的暴露面積為200～800m2。(5)極穩(wěn)固：是指不支護(hù)的暴露面積800m2以上。礦巖的穩(wěn)固性對采礦工程中正確選擇采礦方法、合理確定礦山工程的支護(hù)、維護(hù)以及施工設(shè)計有重要意義。礦體圍巖的穩(wěn)固程度與礦山安全生產(chǎn)的關(guān)系極為密切。采場頂?shù)装宓姆€(wěn)固程度主要取決于巖性和巖層壓力兩個因素。當(dāng)頂板的巖性較松軟，巖層壓力較大時，就容易發(fā)生冒頂片幫事故。如果圍巖較穩(wěn)固，巖層壓力也不大，則不易破裂冒落。因此，在礦山井巷開采和工作面掘進(jìn)前，既要查清圍巖的穩(wěn)固性，又要摸清巖層壓力大小，以便為礦山安全生產(chǎn)提供依據(jù)。在巷道掘進(jìn)時，遇到巖石松軟，節(jié)理發(fā)育，斷層裂隙較多，有破碎帶時，必須及時加以支護(hù)，以防冒頂片幫事故。四、巖石的物理化學(xué)性質(zhì)與礦山安全生產(chǎn)的關(guān)系(l)放射性。地球內(nèi)部放射性元素含量很少，但分布很廣，且多聚集在地殼上部的花崗巖中，向地心則逐漸減少。地球所含放射性元素主要是鈾、釷、鐳，此外，鉀、銣、釤等也具有放射性同位素，氡及其子體，當(dāng)劑量超過允許值時，也會影響人體健康。(2)氧化性和自燃性。礦石的氧化性是指硫化礦石在水和空氣的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)，變?yōu)檠趸V石的性質(zhì)。高硫礦石的含硫率在18%～20%以上時，即具有自燃性，在地面或地下貯存時間過長就會被氧化。硫化礦石在空氣中氧化，并放出熱量，如果散熱不良，經(jīng)過一定時間后，礦石溫度將升高，發(fā)生自燃，引起內(nèi)因火災(zāi)。(3)有害物質(zhì)。在礦山開采過程中常產(chǎn)生粉塵并浮游在空氣中，其中有些粉塵對人體危害很大。粉塵對人體的危害不僅取決于其化學(xué)成分，還與粉塵的礦物組成、顆粒形狀及粒度等有關(guān)。如引起塵肺病的粉塵，不僅取決于其中硅的含量，更主要的是取決于硅是游離的二氧化硅（石英等），還是其他硅酸鹽礦物，引起矽肺病的主要是游離的二氧化硅。砷、汞等金屬能引起人員中毒。在礦山開采過程中還可能逸出一些對人體有毒有害的氣體，如氡及其子體、S02、CO、CH4、H2S等。在礦山生產(chǎn)過程中，應(yīng)對上述有害物質(zhì)進(jìn)行調(diào)查，以便采取適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施，保護(hù)工人的身體健康。第三節(jié)礦床地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及其對礦山安全生產(chǎn)的影響一、礦床地質(zhì)構(gòu)造（一）地質(zhì)構(gòu)造地質(zhì)構(gòu)造，是指承受地殼運動的巖層或巖體，在地應(yīng)力的作用下發(fā)生形變的結(jié)果。90地應(yīng)力的方式和結(jié)果有三類：(1)壓應(yīng)力使巖石發(fā)生擠壓作用，形成壓性構(gòu)造。(2)張應(yīng)力使巖石發(fā)生拉伸作用，形成張性構(gòu)造。(3)扭應(yīng)力使巖石發(fā)生扭曲作用，形成扭性構(gòu)造。巖石的形變，除與應(yīng)力的大小、方向、性質(zhì)和作用時間的長短有關(guān)外，還與巖石本身的理化表現(xiàn)有關(guān)，基本的構(gòu)造類型有：水平構(gòu)造、傾斜構(gòu)造、褶皺構(gòu)造和斷層構(gòu)造等，其規(guī)模有大有小，形態(tài)亦多種多樣。1．水平構(gòu)造原始巖層一般是水平的，它在地殼垂直運動影響下未經(jīng)褶皺變動而仍保持水平或近似水平的產(chǎn)狀者，稱為水平構(gòu)造。2．傾斜構(gòu)造傾斜構(gòu)造是指巖層經(jīng)構(gòu)造變動后巖層層面與水平面間具有一定的夾角。傾斜巖層常是褶曲的一翼，斷層的一盤，或者由不均勻的升降運動引起的。3．褶皺構(gòu)造巖層在側(cè)方壓應(yīng)力作用下發(fā)生的彎曲叫褶曲。褶曲又指巖層的單個彎曲，而巖層的連續(xù)彎曲則稱為褶皺。褶皺的形態(tài)可用褶曲要素表示。4．?dāng)鄬訕?gòu)造斷層構(gòu)造是指巖石受應(yīng)力作用而發(fā)生變形，當(dāng)應(yīng)力超過一定強(qiáng)度時，巖石便發(fā)生破裂，甚至沿破裂面發(fā)生錯動，使巖層的連續(xù)性、完整性受到破壞而形成的構(gòu)造。按斷層的規(guī)模和破裂程度，可分為劈理、節(jié)理、斷層等基本類型。（二）礦床地質(zhì)構(gòu)造礦床地質(zhì)構(gòu)造，是指埋藏在地殼里的礦體與各種巖石單體所自然形成的礦床。采礦工作中常見礦床的成因類型為石灰?guī)r、砂巖、各種板巖、石英巖、矽卡巖、混合巖、閃長巖、花崗巖等。礦床地質(zhì)構(gòu)造的地應(yīng)力作用的方式、基本的構(gòu)造類型，與其地質(zhì)構(gòu)造相同。巖石是礦物結(jié)晶顆粒的集合體。由于顆粒大小不同，顆粒間聯(lián)結(jié)方式不同，巖石具有不同的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造。巖石結(jié)構(gòu)是指：巖石的組成部分（顆粒）的大小、形狀、表面特征、顆粒相互關(guān)系、膠結(jié)類型特征等。而巖石的構(gòu)造是指：巖石組成部分在空間排列的情況。如巖石的層面構(gòu)造、層理構(gòu)造等。構(gòu)成礦物的各種化學(xué)元素的原子（離子）在空間按一定規(guī)律重復(fù)排列，使其具有規(guī)則的幾何形狀的固體稱為晶體。二、地質(zhì)構(gòu)造對礦山開采的影響（一）地質(zhì)構(gòu)造與成礦的關(guān)系地殼中礦產(chǎn)資源的形成主要受到兩個因素的控制：其一要有成礦物質(zhì)的來源；其二要有成礦物質(zhì)運移的通道，以及使成礦物質(zhì)有沉淀、賦存的場所。巖漿和氣水熱液是攜帶成礦物質(zhì)的重要介質(zhì)。當(dāng)?shù)貧み\動使地殼發(fā)生各種構(gòu)造變動時，形成褶皺、斷裂和節(jié)理裂隙，往往伴有大規(guī)模的巖漿活動。含礦的巖漿或氣水熱液便在這些構(gòu)造中運移，并在合適的構(gòu)造部位沉淀礦質(zhì)，富集成礦，形成所謂的內(nèi)生礦產(chǎn)。由于地殼運動產(chǎn)生了構(gòu)造隆起帶和凹陷帶，構(gòu)造隆起帶長期遭受風(fēng)化剝蝕，一些成礦物質(zhì)被流水?dāng)y帶搬運至凹陷帶，在一定的條件下也可發(fā)生沉淀富集，形成所謂的外生礦產(chǎn)。地質(zhì)構(gòu)造不僅影響成礦的地質(zhì)條件，而且也決定了礦產(chǎn)資源的分布規(guī)律?？刂瞥傻V的構(gòu)造因素，按其規(guī)模大小，可以劃分為大、中、小三級。大型的構(gòu)造因素是大地構(gòu)造；中型的是褶皺和斷層構(gòu)造；小型的是節(jié)理（裂隙）及劈理構(gòu)造。中小型構(gòu)造比大型構(gòu)造對成礦的控制更為直接，中小型構(gòu)造能控制礦床或礦體的形成、分布和產(chǎn)狀。對中小型成礦構(gòu)造的研究，是在一個礦田或礦床范圍內(nèi)進(jìn)行的。因此，一個礦田或礦床范圍內(nèi)的中小型成礦構(gòu)造，又稱為礦田和礦床構(gòu)造。礦田是指一系列在空間上、時間上和成因上有密切聯(lián)系的礦床組合的一個成礦地區(qū)。1．褶皺與礦產(chǎn)的關(guān)系褶皺與沉積礦產(chǎn)的形成及其空間分布特征有密切的關(guān)系。例如一些構(gòu)造盆地同時就是沉積盆地，它們無疑為煤、石油和天然氣、鐵、鋁、錳、磷等沉積礦產(chǎn)提供了沉積發(fā)育的場所。在沉積礦產(chǎn)形成之后，含礦地層會因經(jīng)受褶皺作用而變形。在變形過程中，有些礦產(chǎn)經(jīng)歷改造而發(fā)生二次富集作用，其空間賦存的特點將隨著褶皺的類型和形態(tài)而變化。比如在相似褶皺中，原來均勻分布的礦產(chǎn)會高度集中到褶皺核部。這是因為在相似褶皺作用過程中，物質(zhì)從兩翼向轉(zhuǎn)折端流動，在形成頂厚褶皺的同時，在核部形成了厚度也較大的礦層。在因變形作用形成的頂薄褶皺的過程中，成礦物質(zhì)會從轉(zhuǎn)折端向兩翼流動，此時兩翼成礦的可能性也就無疑要大于褶皺的核部位置。褶皺構(gòu)造有時也可成為各種沉積礦產(chǎn)的屏蔽構(gòu)造。如背斜核部或穹窿頂部之下，常常是石油和天然氣田的大型儲集場所；向斜核部則多可以成為良好的儲水構(gòu)造。在褶皺作用過程中會形成伴生斷層、節(jié)理和層間虛脫構(gòu)造。這些構(gòu)造部位往往成為內(nèi)生型礦床遷移的通道和最終富集的場所。2．?dāng)鄬优c礦產(chǎn)的關(guān)系斷層的發(fā)育與演化，和許多基礎(chǔ)地質(zhì)及應(yīng)用地質(zhì)研究有密切的關(guān)系。(l)斷層對沉積礦產(chǎn)形成的影響：世界上許多大型的斷陷盆地同時也是重要的沉積盆地。盆緣斷裂的發(fā)展，對這些盆地本身的演化和盆地的沉積過程都有十分重要的影響。比如，盆緣斷層的長期持續(xù)發(fā)展，可以使盆地內(nèi)的沉積物長期保持沉積補(bǔ)償?shù)臓?2態(tài),當(dāng)這些沉積物是有用礦產(chǎn)時，就使得其儲量和品位都遠(yuǎn)遠(yuǎn)地超過了正常沉積盆地中發(fā)育的同類型礦產(chǎn)。有的時候，盆緣斷層的運動幅度不同，使盆地呈一種掀斜式振蕩，沉陷中心和沉積中心也隨之不斷遷移，從而使相應(yīng)沉積礦產(chǎn)的分布范圍擴(kuò)大，儲量和品位卻反而降低。(2)斷層對巖漿和變質(zhì)礦產(chǎn)形成的影響：斷層在地下的分布和連通狀態(tài)，對于巖漿和變質(zhì)型的礦產(chǎn)而言，是一種極為重要的成礦和控礦條件。比如，我國山東招遠(yuǎn)地區(qū)的黃金儲量為全國第一，其主要礦床幾乎全部都發(fā)育在前寒武系的大型斷裂帶內(nèi)，礦床的成因類型就是（斷層）構(gòu)造蝕變巖型。也就是說，礦床的富集過程就是由于斷層的活動所啟動的。由于斷層構(gòu)造巖恰好就是由含金的蝕變礦物和巖石組成的，所以斷層的發(fā)育與演化過程也就決定了黃金的富集和最終成礦過程。又如，我國小秦嶺地區(qū)的黃金儲量占全國第二位，其主要黃金礦床絕大多數(shù)為巖漿一變質(zhì)類型，礦床和礦體多由含金石英脈所組成，而后者就賦存于太古變質(zhì)巖系的斷裂網(wǎng)絡(luò)之中。在預(yù)測、勘探和開采當(dāng)?shù)亟鸬V時，只要是搞清了控礦斷裂構(gòu)造，對礦床的分析和推斷就比較準(zhǔn)確。(3)斷層活動對各種礦產(chǎn)的改造和破壞作用：已經(jīng)形成的各種礦產(chǎn)賦存于地下深處，有的會因斷層的活動而被抬升至地表；反過來，一些發(fā)育于地表的沉積礦床，也可能因斷層活動而深埋地下。斷層會造成礦體的多層疊置；也會造成礦層的缺失和分離，因而斷層對礦床的評價起著重要影響。另一些時候，斷層的活動對礦產(chǎn)有著明顯的破壞作用，比如，對于石油、天然氣等類型的礦產(chǎn)來說，后期發(fā)育的斷層往往切穿了含礦地層，使之四下溢散，從而使礦產(chǎn)發(fā)生流失。（二）圍巖的性質(zhì)對礦山安全的影響圍巖是礦體周圍的巖石。礦山生產(chǎn)首先要在圍巖中布置一系列的開拓、采準(zhǔn)工程，由于巖層性質(zhì)的不同，開拓條件和穩(wěn)固程度也就不同，所以地質(zhì)工作既要查清礦體本身的情況，也要摸清圍巖的性質(zhì)，以防止礦山生產(chǎn)中的冒頂、片幫和塌方等事故，確保開采安全。礦體圍巖的堅固穩(wěn)定程度與礦山生產(chǎn)的安全關(guān)系極為密切。一般在巷道掘進(jìn)時，遇到巖石松軟、節(jié)理發(fā)育、斷層裂縫較多、有斷層破碎的時候，如不及時加以支護(hù)，或采場缺少支架，均易引起冒頂片幫事故。采場頂?shù)装宓姆€(wěn)固程度主要取決于巖性和礦山壓力兩個基本地質(zhì)因素。特別在巖層是否是含水層這一關(guān)鍵問題上，更直接關(guān)系到礦床的開采。當(dāng)頂板的巖性較松軟，礦山壓力較大時，就容易發(fā)生冒落事故。如果巖層較穩(wěn)固，礦山壓力也不大時，則不易破裂冒落，因此，在礦山井巷或工作面采掘前，既要查清圍巖的穩(wěn)固程度，又要摸清礦山壓力的大小，以便為安全生產(chǎn)提供依據(jù)。（三）地質(zhì)構(gòu)造對礦山采掘工作的影響地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)的關(guān)系十分密切，它控制礦產(chǎn)的空間分布、礦體的空間形態(tài)。采礦的對象是礦產(chǎn)，因此，地質(zhì)構(gòu)造對礦山開采影響也很大。1．褶皺構(gòu)造對礦山采掘工作的影響(1)成礦前形成的褶曲，對礦床的形成、礦體分布、空間形態(tài)、產(chǎn)狀等常起控制作用。在“層間剝離”等部位的礦體，形態(tài)較為簡單，產(chǎn)狀與圍巖產(chǎn)狀基本一致；在褶曲鞍部破碎帶、伴生斷裂等內(nèi)賦存的礦體，一般形態(tài)比較復(fù)雜、產(chǎn)狀多變。而礦體的形狀、產(chǎn)狀直接影響開拓系統(tǒng)、采礦方法等的選擇。(2)成礦后形成的褶曲，常使礦體形態(tài)復(fù)雜化，給勘探和采礦工作帶來麻煩，這是對采掘工作不利的因素。當(dāng)?shù)V層受到褶曲作用后，其厚度可發(fā)生變化，尤其是強(qiáng)度小、塑性大的礦層，厚度變化更為顯著，一般在礦層鞍部或核部厚度相對變大，兩翼礦層的厚度相對變小。因此，當(dāng)沉積或沉積變質(zhì)礦床受到褶曲構(gòu)造影響時，在一定范圍內(nèi)礦量相對集中，這樣可以減少巷道的總長度，便于開采。(3)在背斜核部頂壓一般較小，對采掘工程有利，但是背斜核部的頂部巖層中，張裂隙較發(fā)育，對采掘工程又是不利因素，尤其是張裂隙發(fā)育可能導(dǎo)致礦山涌水量增加，造成采礦困難。在向斜核部，頂壓一般較大，對采掘工程不利。(4)褶曲可使礦層的產(chǎn)狀發(fā)生變化，若礦層的傾角變化適當(dāng)時，可采用重力搬運，對礦內(nèi)運輸有利。2．節(jié)理（裂隙）對礦山采掘工作的影響(1)在節(jié)理發(fā)育的巖石中打炮眼時，要注意打眼的位置，不要沿節(jié)理面打眼，尤其是張節(jié)理面，否則容易卡鉆；沿節(jié)理面布炮眼，由于裂縫易漏氣，影響爆破效果。因此要注意節(jié)理的走向、發(fā)育程度及延伸情況。(2)節(jié)理面的方向有時會影響巷道掘進(jìn)方向，使其偏離中線。例如，某礦在掘進(jìn)中，由于有一組張節(jié)理斜交中線方向，按正規(guī)布置炮跟，爆破后巷道總是偏離中線方向；若改變炮眼排列，有意識地使其稍為偏斜，反而使掘進(jìn)方向能按中線方向前進(jìn)。(3)在露天開采中，在節(jié)理發(fā)育地段，要特別注意邊坡角的選擇，以防止滑坡、塌方等事故。(4)節(jié)理密度大，而節(jié)理面是多方向的地段，巖石就比較破碎，容易冒落，要加強(qiáng)支護(hù)工作。但在支護(hù)中必須注意節(jié)理的產(chǎn)狀，有時可根據(jù)節(jié)理的方向來選擇適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)方式，從而減小工作量及材料消耗。(5)地下水發(fā)育地區(qū)，節(jié)理也是地下水的良好通道，尤其是張節(jié)理。規(guī)模大的張節(jié)理若與采礦巷道貫通，有發(fā)生突水事故的危險。為此，在考慮礦山防排水措施時，要對節(jié)理的發(fā)育和分布規(guī)律予以重視。(6)節(jié)理影響采礦方法的選擇，在節(jié)理特別發(fā)育的區(qū)段，某些采礦法選擇要慎重，如不適于使用空場法等，另外，在某些壁式崩落法采場，在節(jié)理很發(fā)育地段，須適當(dāng)縮小放頂距。3．?dāng)鄬訉ΦV山采掘工作的影響(1)成礦后斷層對礦山探礦工作影響很大，因為成礦后斷層常把礦體切成幾部分，94使礦體的分布、形狀和產(chǎn)狀復(fù)雜化。這樣就增加了探礦工作量，必須多打鉆孔、坑道等才能探明礦體的形態(tài)和產(chǎn)狀。(2)斷層影響礦床開拓系統(tǒng)的布置。由于大斷層的影響，經(jīng)常使開拓系統(tǒng)復(fù)雜化，需要增加開拓巷道的數(shù)量和總長度，并造成施工中的許多困難。因此，在開拓設(shè)計中，對于主要開拓巷道所經(jīng)過地段，應(yīng)弄清較大斷層的情況，并使開拓巷道的位置盡量避開這些斷層破碎帶，尤其是應(yīng)避開與巷道平行或成小角度斜交的斷層破碎帶。(3)斷層影響采場設(shè)計及回采工作。地下開采的礦山，在采場中遇到斷層，對回采工作很不利。因此，在采場設(shè)計中如遇見斷距較大的斷層應(yīng)盡可能把它作為劃分采場的邊界，以減少它對回采工作的影響。(4)斷層影響井巷掘進(jìn)。在平巷掘進(jìn)中，若遇到稍大的斷層，有時就須考慮使巷道拐彎，以保證平巷和礦體底板的距離。而巷道的拐彎會增加巷道的長度，同時給運輸造成不便，給各種管道工程的鋪設(shè)也帶來困難。此外，在掘進(jìn)中碰到斷層的破碎帶較大，還必須加強(qiáng)支護(hù)，甚至要采取特殊措施才能通過斷層。斷層對掘進(jìn)工作危害很大，所以各種井巷工程都應(yīng)盡量避免沿著斷層面掘進(jìn)。(5)斷層影響礦坑涌水。斷層破碎帶多數(shù)是地下水的良好通道，因此，在大斷層附近礦坑水的涌水量常增大，甚至造成突然涌水事故。(6)斷層對采掘工作的有利因素。斷層對礦山采掘工作危害很大，但在一定條件下，又有積極因素。例如，有些逆斷層可使礦體局部變厚或造成礦層局部重復(fù)；又如易于發(fā)生礦石自燃的礦床，當(dāng)斷層把礦體分割成許多斷塊時，能實行分區(qū)開采，采完后可及時封閉，以防止礦石自燃或火區(qū)蔓延。因此，斷層對礦山的采掘工作有害因素，要采取措施防止；對其有利因素又要充分利用。三、水文地質(zhì)自然界中的水存在于大氣中、地殼表面和地殼內(nèi)。大氣中的水以水蒸氣及云、霧、雨、雪和冰雹等形態(tài)存在于空氣中。地殼表面的水分布在河流、湖泊和海洋中，或呈冰雪覆蓋于高山頂部。地殼里的水，存在于巖土空隙中，也有氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)等三種不同的形態(tài)。大氣中的水叫做大氣水，地殼表面的水叫做地表水，地殼內(nèi)的水則叫做地下水。專門研究地下水的成因、分類、物理性質(zhì)、化學(xué)成分及其運動規(guī)律的科學(xué)稱為水文地質(zhì)學(xué)。因此，常把與地下水有關(guān)的問題稱為水文地質(zhì)問題，把與地下水有關(guān)的地質(zhì)條件稱為水文地質(zhì)條件。巖土中的空隙是地下水存在的環(huán)境，環(huán)境的好壞，即巖石空隙的大小、多少、聯(lián)通程度和分布狀況等決定地下水的存在和運動規(guī)律。根據(jù)巖土空隙的成因和結(jié)構(gòu)的不同，巖土的空隙可分為三種類型：孔隙、裂隙和巖溶溶洞。（一）地下水的分類及各類地下水的特征地下水存在和運動于巖石的空隙中。由于各地區(qū)的自然地理因素和地質(zhì)條件的不同，必然會影響到地下水的化學(xué)成分、物理性質(zhì)、循環(huán)條件及其動態(tài)變化等。為了便于掌握地下水各方面的特征，在生產(chǎn)實踐中更合理地利用地下水和有效地防治它的危害，95對地下水進(jìn)行分類是很有必要的。近年來我國水文地質(zhì)工作者，根據(jù)我國地下水各方面的特征，采用了按埋藏條件和含水層空隙性質(zhì)的綜合分類（表4-2）方法。表4-2按埋藏條件和含水層空隙性質(zhì)的地下水分類表首先按地下水埋藏條件劃分為上層滯水、潛水和承壓水（自流水）三類；其次按含水層空隙性質(zhì)的不同，又分為孔隙水、裂隙水和巖溶水三類。通過兩種分類的不同組合，便可以得出九類不同特征的地下水，如孔隙一上層滯水、裂隙一潛水、巖溶一承壓水，等等。1．按埋藏條件分類的各類地下水特征(1)上層滯水。它是埋藏在離地表不深，包氣帶中局部隔水層上的重力水。上層滯水一般分布不廣。季節(jié)性存在，雨季出現(xiàn)，干旱季節(jié)消失，其動態(tài)變化與氣候及水文因素的變化密切相關(guān)。由于上層滯水距地表近，直接受降雨補(bǔ)給，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致。一般只有當(dāng)包氣帶厚度較大時，上層滯水才易出現(xiàn)，當(dāng)其下部隔水層范圍較廣時，上層滯水存在時間也較長。上層滯水通常在包氣帶中的孔隙、裂隙或巖溶溶洞內(nèi)，具有局部隔水層（黏性凸透鏡體）的部分形成，因其范圍有限、厚度小、水量少、季節(jié)性存在，一般只能作小型或暫時性供水水源，對采礦來說幾乎沒有影響。(2)潛水。它是埋藏在地表以下第一個穩(wěn)定隔水層上具有自由水面的重力水。潛水在自然界分布極廣，一般埋藏在第四系松散沉積層的孔隙、堅硬基巖的裂隙及可熔巖的巖溶溶洞內(nèi)。潛水的自由表面稱為潛水面，潛水面至地表的距離稱為潛水埋藏深度，自潛水面至隔水層頂面的距離叫潛水含水層厚度，潛水面上任一點的標(biāo)高叫該點的潛水位。潛水面以上一般無隔水層存在，含水層可通過包氣帶與地表相連通，因此，大氣圈和地表的各種氣象、水文條件的變化可以直接影響到潛水的動態(tài)變化。潛水主要由大氣96降水、凝結(jié)水和地表水補(bǔ)給，在大多數(shù)情況下，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致。由于潛水具有自由水面，不承受靜水壓力，為無壓水，它只能在重力作用下，由潛水位較高處向潛水位較低處流動。潛水被人們廣泛地利用，一般的水井就打在潛水層中，這是因為潛水距地面較近的緣故，另一方面，它卻容易受到人為因素的污染。對于采礦來說，潛水是礦坑充水的重要水源之一，必須引起重視。潛水在重力作用下流動的結(jié)果，使?jié)撍婢哂幸欢ǖ钠露?，形成了不同形狀的潛水面。潛水面的坡度變化很大，一般情況下與地形變化一致，但潛水面的坡度一般總小于地面坡度；如果潛水面是傾斜的，潛水就發(fā)生流動，稱為潛水流；當(dāng)潛水面成水平時，潛水處于靜止?fàn)顟B(tài)稱為潛水湖。(3)承壓水（自流水）。承壓水是充滿于兩個穩(wěn)定隔水層間的重力水。由于巖層大多數(shù)為傾斜狀態(tài)，這時承壓水因具有高差而形成靜水壓力，它可以沿著巖石裂隙、鉆孔等涌出地面，所以又稱作自流水。承壓水的形成主要決定于地質(zhì)構(gòu)造條件。在適當(dāng)?shù)牡刭|(zhì)構(gòu)造條件下，無論孔隙水、裂隙水和巖溶水，均可以形成承壓水。最適宜形成承壓水的構(gòu)造條件有向斜（或盆地）構(gòu)造和單斜構(gòu)造。由于承壓水含水層與地表之間有不透水層相隔，因此承壓水受地面氣候影響較小，動態(tài)變化比較穩(wěn)定，水質(zhì)不易受到污染，補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)不一致；由于承壓水充滿于兩個隔水層之間，承受靜水壓力，其壓力大小由測壓水位決定，承壓水的運動是由側(cè)壓水位高的地方流向側(cè)壓水位低的地方。當(dāng)?shù)叵滤疀]有充滿兩個隔水層之間時，稱為無壓層間水。其特征除具有自由水面而不承壓外，基本上與承壓水特征相同。2．按含水層空隙性質(zhì)分類的各類地下水特征(1)孔隙水?？紫端嬖谟谒缮r層的孔隙中，這些松散巖層包括第四系及部分第三系沉積巖和堅硬基巖的風(fēng)化殼?？紫端拇嬖跅l件和特征取決于巖土的孔隙情況，因為巖土孔隙的大小和多少，不僅關(guān)系到巖土透水性的好壞，而且也直接影響到巖土中地下水量的多少以及地下水在巖土中的運動條件和地下水的水質(zhì)。一般情況下，顆粒大而均勻，則含水層孔隙也大，透水性好，地下水水量大，運動快，水質(zhì)好；反之，則含水層孔隙小，透水性差，地下水運動慢，水質(zhì)差，水量也小。孔隙水因埋藏條件的不同，可形成上層滯水、潛水或承壓水，即分別稱為孔隙一上層滯水、孔隙一潛水和孔隙一承壓水。(2)裂隙水。藏在基巖裂隙中的地下水稱為裂隙水。它主要分布在山區(qū)和第四系松散覆蓋層下面的基巖中，裂隙的性質(zhì)和發(fā)育程度決定了裂隙水的存在和富水性，因此在研究裂隙水時，應(yīng)首先對裂隙水存在的空間——裂隙進(jìn)行研究。巖石的裂隙按成因可分為風(fēng)化裂隙、成巖裂隙和構(gòu)造裂隙三種類型，相應(yīng)地也將裂隙水分為三種，即風(fēng)化裂隙水、成巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。①風(fēng)化裂隙水：是賦存在風(fēng)化裂隙中的水。風(fēng)化裂隙是由巖石的風(fēng)化作用現(xiàn)成的，97其特點是廣泛地分布于出露基巖的表面，延伸短，無一定方向，發(fā)育密集而均勻，構(gòu)成彼此連通的裂隙體系，一般發(fā)育深度為幾米到幾十米，少數(shù)也可深達(dá)百米以上。風(fēng)化裂隙水絕大部分為潛水，具有統(tǒng)一的水面，多分布于出露基巖的表層，其下新鮮的基巖為含水層的下限。風(fēng)化裂隙水的補(bǔ)給來源主要為大氣降水，其補(bǔ)給量的大小受氣候及地形因素的影響很大，氣候潮濕多雨和地形平緩地區(qū)，風(fēng)化裂隙水較豐富，一般可做飲用水。②成巖裂隙水：成巖裂隙為巖石在形成過程中所產(chǎn)生，一般常見于巖漿巖中。噴出巖類的成巖裂隙尤以玄武巖最為發(fā)育，這一類裂隙無論在水平或垂直方向上，都較均勻，亦有固定層位，彼此相互連通。侵入巖體中的成巖裂隙，通常以其與圍巖接觸的部分最為發(fā)育。而賦存在成巖裂隙中的地下水稱為成巖裂隙水。噴出巖中的成巖裂隙常呈層狀分布，當(dāng)其出露地表，接受大氣降水補(bǔ)給時，形成層狀潛水：它與風(fēng)化裂隙中的潛水相似。所不同的是分布不廣，水量往往較大，裂隙不隨深度減弱，而下伏隔水層一般為其他的不透水巖層。侵入巖中的裂隙，特別是在與圍巖接觸的地方，常常由于裂隙發(fā)育而形成富水帶。成巖裂隙中的地下水水量有時可以很大，無論在疏干和利用上，皆不可忽視，特別是在開采金屬礦床時，更應(yīng)予以重視。③構(gòu)造裂隙水：構(gòu)造裂隙是由于巖石受構(gòu)造運動應(yīng)力作用所形成的，而賦存于其中的地下水就稱為構(gòu)造裂隙水。由于構(gòu)造裂隙較為復(fù)雜，構(gòu)造裂隙水的變化也較大，一般按儲存地下水的裂隙分布的產(chǎn)狀，又將構(gòu)造裂隙水分為層狀裂隙水和脈狀裂隙水兩類。在斷層破碎帶規(guī)模大，張開性好，亦有經(jīng)常性補(bǔ)給水源時，就可能成為涌水量大而穩(wěn)定的富水帶，對礦床開采造成威脅。但如斷層連通性不好，又無經(jīng)常性補(bǔ)給水源時，其水量往往不大，即使在采礦時遇到這類斷層，開始時涌水可能較大，但不久就會逐漸減少以至于枯竭。因此，研究斷層破碎帶的富水性對采礦工作具有很大意義。(3)巖溶水?！皫r溶”是發(fā)育在可溶性巖石地區(qū)的一系列獨特的地質(zhì)作用和現(xiàn)象的總稱，也稱它為喀斯特。獨特的地質(zhì)作用包括地下水的溶蝕作用和沖蝕作用，而獨特的地質(zhì)現(xiàn)象，就是由這兩種作用所造成的各種溶洞和溶蝕地形等。埋藏于溶洞中的重力水稱為巖溶水或稱喀斯特水，也稱溶洞水。其主要特點是巖溶水水量大、運動快、在垂直和水平方向上都具有分布不均勻的特性。此外，巖溶水，特別是巖溶潛水的動態(tài)變化顯著。這是因為巖溶溶洞較其他巖石中的孔隙、裂隙要大得多，降水易于滲入，以至于在巖溶強(qiáng)烈發(fā)育的地區(qū)，即使是暴雨也很難形成地表徑流，降水幾乎全部滲入地下。一般在巖溶比較發(fā)育的地區(qū)，40%～so%的降水滲入地下是很常見的。巖溶溶洞不僅迅速接受降水滲入，而且?guī)r溶水在溶洞或暗河中運動也很快，動態(tài)變化受氣候影響顯著，水位年變化幅度有時可達(dá)數(shù)十米之差，這是由于巖溶水徑流暢通，由高處向低處迅速排泄的結(jié)果。因而巖溶水埋藏很深，在高峻的巖溶山區(qū)常缺少地下水露頭，甚至連地表水也沒有，造成缺水現(xiàn)象。因為巖溶水一般水量大、水質(zhì)好，故可作為大型供水水源；但另一方面，它對采礦來說有嚴(yán)重的威脅。98（二）影響礦床含水量的因素造成礦床充水的原因錯綜復(fù)雜，主要有自然因素和人為因素兩大方面。1．自然因素(1)大氣降水。降水滲透是造成礦床含水量增大的一個主要原因之一，在雨量較大的地區(qū)，礦井的涌水量就大，而干旱地區(qū)則較小。這種情況尤其在地勢較低的礦井中表現(xiàn)明顯。雨季礦井涌水量會較平均涌水量增大20%～40%，有的甚至大2～3倍。(2)地形。礦床含水量與地形有著密切關(guān)系，沼澤和低洼地區(qū)的礦床，一般含水較多。(3)地表水和地下水的分布。地表河流、水庫、湖泊等水量豐富的貯水體對其周圍的礦床的含水量會有較大的影響。另外，地下水的賦存和分布狀態(tài)對礦床含水量將有更大的影響，如礦床與巖溶水鄰近，就會增加礦床含水量，突水的危險性也將隨之增加。(4)地質(zhì)構(gòu)造。礦井地層的巖石構(gòu)造中的導(dǎo)水巖層、斷裂構(gòu)造及隔水層等對礦床含水量有著直接的影響；如果礦床上部有較為穩(wěn)定的隔水層，其含水量就較小；如果導(dǎo)水?dāng)鄬印⑵扑閹л^多，就有可能加大礦床的含水量，增加礦井開采的涌水量。(5)巖層的透水性。巖層的透水性隨深度變化而變化，一般情況下，深部巖石的裂隙會逐漸減少，從而巖層的透水性也將減弱。2．人為因素(1)礦井的采空區(qū)及廢棄巷道常會成為井下涌水的貯存空間，如果在開掘過程中不慎與這些巷道溝通，將會造成大量老空水涌入井巷，導(dǎo)致嚴(yán)重的后果。(2)地質(zhì)勘探時未封閉的鉆孔，會成為地面水和地下水涌入礦井的通道。(3)采礦方法的影響。如果采礦方法選用不當(dāng)，對礦井的涌水將造成較大的影響。如礦層埋藏較淺而采用陷落法采礦時，容易引起地表塌陷，在地表出現(xiàn)裂隙或漏斗，造成地表水大量涌人礦井巷道。掌握礦井水文地質(zhì)知識，能夠根據(jù)礦井不同的水文地質(zhì)特征，選擇正確的采礦方法，合理布置采掘巷道，實施有效的預(yù)防性防水措施，減少或控制礦井水害對開采的影響。這對礦山的安全生產(chǎn)有著非常重要的意義和作用。（三）地質(zhì)水文對礦山開采的影響礦山建設(shè)和生產(chǎn)時期，地下水、地表水和大氣降水便通過巖石的空隙，以滴水、淋水、涌水和突然涌水等方式流人礦坑和巷道里。這種進(jìn)入露天礦坑和地下巷道中的水，統(tǒng)稱為礦坑水，礦坑水的危害主要表現(xiàn)在以下幾個方面：(1)在建井時期，當(dāng)涌水量過大時，需要有治理措施，否則增加投資，妨礙施工速度，影響建井質(zhì)量。(2)具有侵蝕性的礦坑水，能腐蝕露天礦坑和井巷中的各種金屬設(shè)備，如軌道、支架和各種采掘機(jī)械等，污染作業(yè)環(huán)境。．(3)降低坑道的頂板、底板和邊幫的穩(wěn)固性，增加支護(hù)和維護(hù)困難。00(4)在露天礦山，地下水往往破壞邊坡的穩(wěn)定，造成邊坡崩塌或滑坡事故，影響正常生產(chǎn)，甚至被迫停產(chǎn)。(5)當(dāng)?shù)刭|(zhì)情況不清，突然遇到大量涌水時，會造成井筒、巷道和采場淹沒，人員傷亡，設(shè)備毀壞的水害事故。四、水文地質(zhì)對礦山安全生產(chǎn)的影響由于水文地質(zhì)的影響，巖石的產(chǎn)狀和褶皺、斷層等構(gòu)造對地下水的靜貯量、地表與地下水間的水力聯(lián)系影響很大。水平巖層不利于地下水的匯集，而單斜構(gòu)造就有利于地下水的運動和聚集。褶曲緊密的背斜構(gòu)造頂部，一般裂隙比較發(fā)育，因而在山區(qū)，背斜構(gòu)造就不利于匯集地下水，卻常常成為地下水的補(bǔ)給區(qū)。向斜構(gòu)造尤其是軸部最利于地下水的聚集和貯存。因此，埋藏在向斜盆地構(gòu)造區(qū)里的礦床，地下水的天然貯量（靜貯量）就會較大。含水較少的礦床，由于斷層或其他破碎帶的影響而與含水豐富的巖層溝通，會增加礦床的含水量。斷層破碎帶是地下水的導(dǎo)水通路，也經(jīng)常是礦山涌水的渠道。因水文地質(zhì)多方面因素對礦床構(gòu)造的影響，使礦山地下積水、涌水，將給礦山生產(chǎn)、安全造成如下主要影響：(1)降低設(shè)備效率和使用壽命。如挖掘機(jī)在有水的工作面上作業(yè)時，其工作時間利用系數(shù)一般只達(dá)正常挖掘機(jī)的1/2～1/3。對于汽車和機(jī)車不僅降低生產(chǎn)效率，而且嚴(yán)重威脅行車安全。(2)降低礦山工程下降速度。采場底部匯水受淹時掘溝，會降低掘溝速度，給新水平的準(zhǔn)備造成很大困難。(3)破壞邊坡的穩(wěn)定性。水是促使滑坡的一個主要因素，它能使巖體的內(nèi)摩擦角和黏聚力等物理性能指標(biāo)降低，從而削弱了邊坡巖體的抗剪強(qiáng)度。大面積的滑坡會切斷采場內(nèi)的運輸線路并掩埋作業(yè)區(qū)，使生產(chǎn)中斷，或?qū)е掳l(fā)生人身傷亡事故。(4)引起事故、災(zāi)害，直至淹沒礦井。如山東省張家洼鐵礦南風(fēng)井施工時，在井深427m處遇到突然涌水。最大涌水量達(dá)256m3/h，致使井筒施工設(shè)備全部淹沒在井中，造成停工一年之久，嚴(yán)重影響了礦井建設(shè)周期。又如1989年遼寧省金州石棉礦豎井施工中，由于地下水的溶浸和沖刷，使溶洞泥涌入井內(nèi)，造成當(dāng)場死亡10人的重大事故。(5)惡化礦山環(huán)境，形成公害。在巖溶充水礦床地區(qū)，由于長期排水，大量細(xì)顆粒泥沙從溶洞內(nèi)流失，破壞洞內(nèi)原有的力學(xué)平衡，使第四紀(jì)沖擊層失去支撐力而塌陷，地表水、雨水又通過塌洞灌人礦井導(dǎo)致礦井淹沒。如1986年湖南常寧水口山鉛鋅礦一次地表水通過塌洞向礦內(nèi)灌入150萬Ir13，致使該礦井停產(chǎn)1個月。(6)軟化圍巖，降低礦山巷道、采場頂板的穩(wěn)定性。巖石、特別是軟巖，受水浸濕后會改變其物理形態(tài)，內(nèi)部顆粒間的表面能，導(dǎo)致強(qiáng)度降低。例如砂巖含水量增至4%時，強(qiáng)度約降低so%。泥質(zhì)板巖水分增到1.5%時，強(qiáng)度降低7%。由于巖石的強(qiáng)度降低，當(dāng)掘進(jìn)鑿巖、爆破作業(yè)震動時，就會導(dǎo)致巷道發(fā)生冒頂、片幫事故。從上述情況看出，在礦山采礦作業(yè)過程中，水的危害是很大的，因此，礦山企業(yè)必100須做好防、排水工作。第四節(jié)礦山地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)災(zāi)害環(huán)境地質(zhì)問題是指由于人類從事技術(shù)經(jīng)濟(jì)活動或自然因素所產(chǎn)生的地質(zhì)災(zāi)害。人類在開發(fā)利用礦產(chǎn)資源過程中所帶來的環(huán)境地質(zhì)問題日益明顯，日趨嚴(yán)重。目前，人類每年開采利用的礦產(chǎn)資源總量超過1．O×1011t。其中金屬和非金屬礦山大部分是露天開采．造成極其巨大的礦山剝離量。隨著地表礦產(chǎn)資源的銳減，礦產(chǎn)資源開采深度越來越大，對環(huán)境的影響、破壞的深度和廣度也不斷增大。由于巨大的采礦工程活動，引起各種各樣的環(huán)境地質(zhì)問題，如水土流失、滑坡、崩塌、地面沉降塌陷、礦井熱害、誘發(fā)地震、污染水體和空氣等，給人們生命財產(chǎn)造成巨大損失。一、米礦引起的地表環(huán)境地質(zhì)問題1．地貌景觀破壞、耕地面積減少無論是露天開采還是地下采礦，采掘工程活動對地貌景觀的破壞都十分顯著。大片的土地被占用，林木被砍伐，植被、土壤被破壞，巖石大面積裸露，水土大量流失，河流改道。隨著尾礦庫面積的不斷擴(kuò)大和尾礦堆的逐漸干涸，土地沙漠化程度也不斷增加。我國金屬礦山大部分是露天開采，每年剝離巖土約2.2億～2.6億t，是造成水土流失、植被破壞，乃至沙漠化災(zāi)害的重要因素之一。2．廢礦和矸石堆積引起災(zāi)害事故地下或露天采掘出的廢礦、矸石和尾礦堆積量日益增加，已達(dá)到惡化地質(zhì)環(huán)境的程度。目前，我國煤礦每年排出矸石量近2×108t，加上歷年積存的十多億噸，數(shù)量相當(dāng)大，占用大片土地農(nóng)田。廢礦、矸石長期棄置，引起風(fēng)化、自燃，溫度可達(dá)數(shù)百度，并產(chǎn)生大量有害氣體，如H2S、S02、C02和粉塵，污染空氣。大氣降水滲入廢石堆，溶解某些有害化學(xué)物質(zhì)，然后排人地表水體和滲入土壤地下水中，使水體受到污染。地下水礦化、硬度增加，土壤鹽分升高，導(dǎo)致鹽堿化，致使農(nóng)作物生長發(fā)育嚴(yán)重受阻，礦區(qū)部分土地棄耕。我國金屬礦山每年排出尾礦約2億t，為了少占土地，解決日益緊張的用地矛盾，尾礦壩構(gòu)筑高度不斷增加，每逢雨季或暴雨，潰壩成為礦山一大隱患。此外，地表廢礦、矸石堆積還可能引起崩塌、滑坡和泥石流等災(zāi)害。二、露天開采引起的環(huán)境地質(zhì)問題隨著露天開采深度的增加，邊坡的規(guī)模也不斷擴(kuò)大，既嚴(yán)重破壞了地應(yīng)力的自然平衡，又導(dǎo)致了人工邊坡的變形、破壞和滑移。其破壞形式主要是崩塌和滑坡。1．崩塌崩塌是斜坡巖體在重力作用下快速移動，突然崩落，堆積在邊坡腳下的一種破壞形101式。它可發(fā)生在露天采場的邊坡上，也可發(fā)生在山體陡坡處。例如，我國鄂西鹽池河磷礦發(fā)生巨型山崩，其堆積體厚約20m，最厚達(dá)38m，堆積土石方達(dá)106Il13，造成了巨大人員傷亡和財產(chǎn)損失。2．滑坡滑坡是邊坡局部巖體沿某一平面或曲面整體滑動的另一種破壞形式。影響露天邊坡失穩(wěn)的因素除邊坡巖體結(jié)構(gòu)條件和所處地質(zhì)環(huán)境（如大氣降水、風(fēng)化作用和地震作用）外，主要是人為誘發(fā)因素。例如，不合理的剝采比引起滑坡。剝采比越低，邊坡角越大，一個大型露天礦的總邊坡角增加10，可減少剝巖量數(shù)千萬噸，節(jié)省費用數(shù)千萬元。然而邊坡角過陡，往往會使邊坡產(chǎn)生蠕滑變形，導(dǎo)致重大滑坡事故。露天爆破震動既增加了邊坡的滑動，又破壞了邊坡巖體，降低了巖體的強(qiáng)度，使雨水、地下水易于沿爆破裂隙滲透，加速巖體風(fēng)化，從而降低了邊坡的穩(wěn)定性。三、地下開采引起的環(huán)境地質(zhì)問題地下開采引起的環(huán)境地質(zhì)問題主要是采空區(qū)塌陷和地?zé)嵛：Α?．采空區(qū)塌陷地下礦體大面積采空后，由于其上部巖層失去支撐，平衡被破壞，因而產(chǎn)生彎曲、塌落，以致發(fā)展到地表下沉變形和塌陷。如湖南錫礦山是開采上百年的地下礦山，開采深度達(dá)300～400m，曾多次發(fā)生井下冒頂事故，1971年發(fā)生的大面積地壓活動，空區(qū)容積達(dá)227.4萬m3，井下冒落16.9萬m3，使地表移動達(dá)79.4萬m3。由于人為采礦活動破壞了坑道頂、底板巖石穩(wěn)定性，降低了坑道圍巖的強(qiáng)度，產(chǎn)生一系列的裂隙或薄弱帶，為各種充水水流進(jìn)入礦井提供了重要的途徑和通道。當(dāng)這些裂隙或通道與上覆含水層或地表水體溝通，或者由于強(qiáng)度降低的坑道頂、底板不能承受地表（或地下）水體壓力時，就會導(dǎo)致礦井突然涌水，造成井下水災(zāi)。我國煤礦、金屬礦礦井水災(zāi)時有發(fā)生，人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重，如廣西南丹大廠礦區(qū)拉甲坡礦特大透水事故，造成81人死亡。2．地?zé)岬責(zé)崾且环N地質(zhì)現(xiàn)象，其熱源主要來自于放射性元素蛻變時析出的熱和元素化學(xué)反應(yīng)放出的熱。地表以下的巖層的溫度分布為變溫帶、恒溫帶和增溫帶。變溫帶一般在20m以內(nèi)，其溫度受地表變化影響很大。恒溫帶距地表一般約20～30m，其溫度的變化比當(dāng)?shù)啬昶骄鶜鉁丶s高1～2℃。恒溫帶以下是增溫帶，巖層溫度隨深度的增加而有規(guī)律的增加。地球上大部分地區(qū)從恒溫帶向下平均每加深100m，溫度升高3℃左右。對采礦工作而言，地?zé)釋?dǎo)致礦山井下環(huán)境溫度升高，對礦山開采是不利的。特別是當(dāng)開采工作進(jìn)入深水平時，要充分考慮地?zé)嵋蛩?，及時調(diào)整通風(fēng)系統(tǒng)，加強(qiáng)通風(fēng)措施，改善勞動條件，并采取有效辦法適當(dāng)利用熱能。四、礦山開采誘發(fā)的地震活動礦山開采誘發(fā)的地震活動（亦稱礦震）是一種危害較大的地下型人工誘發(fā)災(zāi)害。根據(jù)其成因，礦震可分為誘發(fā)構(gòu)造型礦震、誘發(fā)塌陷型礦震以及工作面巖爆或煤爆誘發(fā)礦震。1．誘發(fā)構(gòu)造型礦震誘發(fā)構(gòu)造型礦震有兩種，一種是由于采礦使地下應(yīng)力失去平衡誘發(fā)的地震，這種礦震的震中位于深采區(qū)，震源很淺，震級較低；另一種是采礦抽水誘發(fā)的地震。由于抽水前的水壓作用，斷裂面受水浸潤，而一旦失去水壓，沿斷裂面發(fā)生卸壓作用，形成偏差應(yīng)力，當(dāng)該應(yīng)力大于斷面的抗剪強(qiáng)度時，從而誘發(fā)地震。例如，湖南恩斗橋礦區(qū)抽水疏干后，相繼發(fā)生了16次有感地震活動。2．誘發(fā)塌陷型礦震礦區(qū)誘發(fā)地震大多屬于這一類型，是由采空區(qū)或頂板垮落而引起的。我國南方某些巖溶充水礦床開采時，由于大量抽水，排水疏干，引起坑道塌陷也曾發(fā)生過規(guī)模不大的礦震。3．工作面巖爆誘發(fā)礦震礦山采掘工作面上礦巖像炸彈爆炸一樣突然飛出，并伴有巨響、氣浪和震動，破壞井巷工程設(shè)施或造成人員傷亡事故，這種現(xiàn)象稱為巖爆，又稱沖擊地壓。我國曾多次發(fā)生地下巷道巖爆，如四川綿竹礦在采掘中發(fā)生過多次巖爆，其中一次將20多噸煤拋出20m以外。五、礦山地質(zhì)災(zāi)害的危害礦山地質(zhì)災(zāi)害是由人為的采礦活動所直接引起或誘發(fā)的，發(fā)生于巖石圈內(nèi)或其表面的，對生態(tài)環(huán)境和自然資源造成破壞，對人民生命和財產(chǎn)安全構(gòu)成威脅或造成危害后果的地質(zhì)現(xiàn)象或地質(zhì)事件。礦山地質(zhì)災(zāi)害往往造成嚴(yán)重的人員傷亡和高額財產(chǎn)損失，它對資源、環(huán)境的破壞作用和社會影響正日趨嚴(yán)重，已不容忽視。其主要危害主要有：(1)采礦活動中直接疏干排放的地下水，改變了地下水流自然的滲流或徑流條件。(2)采礦活動產(chǎn)生的廢石、廢土或矸石等固體廢棄物的堆放，侵占了大量土地資源，其中有毒有害物質(zhì)或放射性物質(zhì)，還會污染地表水體、土壤和農(nóng)田等。(3)一些廢棄礦山建筑物，尤其是一些年深日久的瀕危尾礦庫壩，在雨季時，則構(gòu)成對下游人們的生命財產(chǎn)安全的嚴(yán)重威脅。(4)采空區(qū)地面變形主要有地裂和塌陷，其破壞農(nóng)田、建筑物，對人民生活和安全構(gòu)成威脅。(5)對旅游資源的破壞。103六、礦山地質(zhì)災(zāi)害產(chǎn)生的原因礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的原因，可歸納為兩種：一種是客觀上的原因，另一種是主觀上的原因。1．客觀原因采礦前的地球表面和巖石圈是平衡的。采礦過程中，從地殼內(nèi)部挖出了大量的礦石和巖石。不論采礦的手段是鉆采、坑采、露天開采，還是液采，實際上都是在肢解地殼的機(jī)體，都是從地殼機(jī)體中挖“肉”，“肉”挖出后，留下千瘡百孔的空洞。這就使本來呈自然平衡的地殼，出現(xiàn)了新的不平衡和不諧調(diào)，導(dǎo)致了地殼物質(zhì)的不穩(wěn)固性。這是誘發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害的本質(zhì)原因。采礦，特別是地下采礦，必須要排凈礦坑下積水和處理地層漏水，這又造成地下水的不平衡，進(jìn)而導(dǎo)致地層的不平衡性和不穩(wěn)定性。在采礦過程中，如果不按科學(xué)手段進(jìn)行，濫采亂挖，必然會導(dǎo)致礦坑突水、冒頂、片幫等災(zāi)害的發(fā)生。礦業(yè)活動不僅是采礦過程，而且還包括選礦和冶煉加工。采礦，尤其是選礦和冶煉小可避免的要用水和火來處理。因此，礦業(yè)過程，必然產(chǎn)生“三廢”，即廢氣、廢水和廢渣。三廢的排放和堆積，對周圍環(huán)境、農(nóng)田、森林、草地、濕地、地表水、地下水和人類的健康都會造會成極大的危害，從而也加劇了地殼的不穩(wěn)固性。2．主觀原因相當(dāng)長時期以來，地方和民營小煤礦、小金屬礦等如雨后春筍般發(fā)展，它們與國營大礦山爭奪資源，單獨或寄生于國營大礦山之上。每個小礦山在大礦山上挖一個洞，宛如一個個瘡疤，極易發(fā)生瓦斯泄露和透水等事故。近年來，礦山腐敗現(xiàn)象滋生，有的國營礦山也變相地轉(zhuǎn)為私人承包，不注意安全生產(chǎn)。這是礦山地質(zhì)災(zāi)害頻繁發(fā)生的一個不可忽視的原因。七、礦山地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防措施在當(dāng)前的社會經(jīng)濟(jì)條件下，應(yīng)當(dāng)采用法律的、行政的、經(jīng)濟(jì)的和新科技的多種方式和綜合手段來防治礦山地質(zhì)災(zāi)害。1．完善立法防治礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要手段之一是依法治理。我國現(xiàn)行的資源環(huán)境法律體系中，涉及可以原則調(diào)整礦山地質(zhì)災(zāi)害的法律主要有：《礦產(chǎn)資源法》、《環(huán)境保護(hù)法》、《海洋環(huán)境保護(hù)法》、《水污染防治法》、《大氣污染防治法》、《固體廢物污染防治法》、《防洪法》和<水土保持法》。但是，這些法律均沒有具體的適用條款，且涉及的行政主體過多，可操作性不強(qiáng)。因此，現(xiàn)行的資源環(huán)境法律體系有待進(jìn)一步充實、完善。2-強(qiáng)化礦山地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)督管理，嚴(yán)格控制礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生各級政府地礦行政主管部門是礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)督管理的行政主體。這既符合法律和國務(wù)院法規(guī)的規(guī)定，也符合歷史的沿革。近期的工作目標(biāo)應(yīng)當(dāng)是：(l)盡快將這項監(jiān)督管理職能延伸至市、縣（地）礦行政主管部門，并使監(jiān)管的權(quán)能和職責(zé)到位；(2)依法建立一套行之有效、可操作性強(qiáng)的監(jiān)督管理辦法和監(jiān)督管理信息共享機(jī)制；(3)采取多種方式盡快提高行政主體工作人員業(yè)務(wù)素質(zhì)。3．用經(jīng)濟(jì)杠桿啟動礦山地質(zhì)災(zāi)害防治主要可以由以下途徑實現(xiàn)：(1)在礦山設(shè)計時，必須考慮礦山地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生及防治，應(yīng)當(dāng)按基本建設(shè)投資一定比例，預(yù)先提取防治費用，以基金形式管理使用；(2)建立礦山地質(zhì)災(zāi)害防治保證金制度，由政府調(diào)度使用；(3)增加現(xiàn)行的資源稅或資源補(bǔ)償費的功能，用于礦山地質(zhì)災(zāi)害防治。4．做好地質(zhì)勘探工作礦山建設(shè)之前的地質(zhì)勘探工作質(zhì)量好壞，是決定礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的一個前提條件。礦床地質(zhì)勘探工作的成果是礦山設(shè)計的基本依據(jù)。地質(zhì)勘探工作不僅要查明確切的礦石儲量，而且還要查明礦床的地質(zhì)構(gòu)造背景，尤其是新構(gòu)造運動的條件，還要查明礦床周圍的地理環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和水文地質(zhì)條件?？傊?，礦床地質(zhì)勘探工作報告的評定審查，必須要根據(jù)規(guī)范，嚴(yán)格進(jìn)行。否則，后果是不堪設(shè)想的。5．增加土地復(fù)墾率礦山大量侵占可耕地，礦業(yè)活動致使水土流失、土壤沙化以及鹽堿化，這是個嚴(yán)重問題。當(dāng)前首要的任務(wù)是將采空區(qū)土地及廢渣堆放場地進(jìn)行復(fù)墾，要切實做好該項工作：一是要提高認(rèn)識，二是要認(rèn)真組織，三是要增加資金投入，提高復(fù)墾率。6．加強(qiáng)科研工作探索礦山地質(zhì)災(zāi)害防治的新方法新技術(shù)，加強(qiáng)對尾礦的綜合利用和安全處置。第五節(jié)礦山開采對礦山地質(zhì)礦圖的要求一、礦山開采對礦山地質(zhì)工程的要求地質(zhì)資料是礦山設(shè)計、建設(shè)和生產(chǎn)的依據(jù)，其完備程度和可靠性與礦山企業(yè)的建設(shè)和生產(chǎn)有直接關(guān)系，并直接影響著礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益和安全生產(chǎn)。如果沒有可靠的地質(zhì)資料和對礦床的完整性了解，盲目上馬，將會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和發(fā)生重大人身傷亡事故。因此，礦山設(shè)計時應(yīng)有系統(tǒng)而完整的地質(zhì)資料。根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)和安全生產(chǎn)的需要，工程地質(zhì)資料應(yīng)包括以下內(nèi)容：(1)礦區(qū)環(huán)境。包括礦區(qū)位置及主要交通情況，自然地理及氣象特征（包括最高氣溫和最低氣溫，年平均氣溫，最大降雨量和最小降雨量，年平均降雨量等），經(jīng)濟(jì)概況及動力水源等情況。(2)區(qū)域地質(zhì)方面。包括區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造特征，礦床在區(qū)域構(gòu)造單元中的位置。(3)礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造及礦床特征方面。包括：①礦區(qū)地層和巖石組成，褶曲和斷裂構(gòu)造的性質(zhì)、分布及其對礦體產(chǎn)狀的影響；較大斷層、破碎帶、滑坡、泥石流的性質(zhì)和規(guī)模。②礦體產(chǎn)狀、規(guī)模及其埋藏條件，礦體厚度及其沿走向、傾向的變化情況，礦體傾角及其變化情況，礦體出露情況及其埋藏深度。③上下盤圍巖性質(zhì)及其與礦體的接觸關(guān)