矿山地质学课件.ppt

矿山地质学 第一讲绪论 矿山地质学是应用地质学的一个分支 地质学研究的对象是地球 地壳中矿产的形成都和地球表面以及地球内部的地质作用有关 地质学基础知识 则着重说明地壳的物质组成 发展变化以及各矿物产资源的蕴藏规律 通过对各种地质作用 地质现象 地层层序 矿物岩石 地质构造等的了解 为掌握成矿理论 矿床类型 矿床水文地质 勘探方法等打下基础 目录1 第一讲绪论2 第二讲矿床地质与矿山地质图件3 第三讲矿床勘探4 第四讲矿床开发利用相关地质工作5 第五讲专门性地质工作 地球是太阳系的一员 地球是个旋转的椭球体 赤道半径约为6378公里 极半径约为6357公里 地球表面积约为5 1亿平方公里 其中海洋占71 地壳是地球表面的坚硬外壳 平均厚33公里 表面5 为沉积岩 上部岩石成分相当于花岗岩类 岩石化学成分富含硅 铝 又称硅铝层 下部岩石成分相当于玄武类岩石 化学成分除硅铝外 铁 镁相对增多 又叫硅镁层 地幔 地壳以下至2900公里深处的一个圈层 又称中间层 以900 1000公里深处为界面又分为上 下地幔 上地幔主要由硅酸盐组成 下地幔主要由镁 镍金属的氧化物和硫化物组成 在上地幔上部 深约60 250公里的范围内 因放射性元素大量集中 蜕变生成热能使这一带有局部的熔融状态物质存在 一般认为这是岩浆的发源地 地核 2900公里以下的中心部分 地核的组成物质为铁 镍金属的氧化物和硫化物 目前 根据钻探资料显示 在地深20公里范围内的大部分地区 从常温带以下 平均加深100米 温度升高3 C左右 深于20公里后 地温增幅会大大变缓 据推测 地球中心温度不超过2000 3000 C 第一节矿山地质专业术语定义 地质学 geology 是关于地球的物质组成 内部构造 外部特征 各层圈之间的相互作用和演变历史的知识体系 是研究地球及其演变的一门自然科学 矿山地质学 mininggeology 是一门介于地质与采矿学科之间的边缘应用学科 它研究矿床开采阶段为保证矿山有计划持续正常生产 资源合理利用以及扩大矿山规模 延长服务年限所需进行的各项地质工作的基本原理和方法 是应用地质学的一个分支 矿山企业的地质部门完成矿山地质的各项工作 它起着矿山生产技术管理和采掘生产技术监督的作用 矿床 mineraldeposit 地表或地壳里由于地质作用形成的并在现有条件下可以开采和利用的矿物的集合体 有开采利用价值的有用矿物的聚集地 包括了地质的和经济的双重含义 矿床是地质作用的产物 但又与一般的岩石不同 它具有经济价值 矿床的概念随经济技术的发展而变化 19世纪时 含铜高于5 的铜矿床才有开采价值 随着科技进步和采矿加工成本的降低 含铜0 2 的铜矿床已被大量开采 矿体 含有足够数量矿石 具有开采价值的地质体 它有一定的形状 产状和规模 矿体周围的无经济意义的岩石是矿体的围岩 矿体与围岩的界限有的清楚截然 有的逐渐过渡 在后一种情况下 矿体的界限需根据采样的成分分析所查定的边界品位 见矿产工业指标 加以确定 矿体中与矿石伴生的无用岩石 称为夹石或脉石 矿石 是指在目前技术 经济条件不可从中提取有用元素 有用组分或有用矿物的矿物集合体 矿石中常包括有用矿物 又名矿石矿物 和脉石矿物两类矿物 有用矿物是指能提供有用元素 或组分 或本身可直接被利用的矿物 脉石矿物是指矿石中没有用处的那些矿物 随着技术和经济的发展 某种矿物集合体是否可作为矿石是可以变化的 相应地矿床的概念也是可变的 矿物 mineral 指由地质作用所形成的天然单质或化合物 它们具有相对固定的化学组成 呈固态者还具有确定的内部结构 它们在一定的物理化学条件范围内稳定 是组成岩石和矿石的基本单元 绝对的纯净物是不存在的 所以这里的纯净物是指物质化学成分相对单一的物质 品位 矿石中有用元素 有用组分或有用矿物的含量称为品位 金属矿石的品位是指其中有用金属元素或组分的含量 非金属矿石品位常指其中有用矿物或有用组分的含量 最低工业品位 是指单个勘探工程所揭露的矿段主要有用组分平均含量的最低要求 或者说它是可供工业利用的矿段或矿体的最低平均品位 第二节矿山地质学的学科性质与特点 矿山地质学研究内容 矿山建设阶段的地质工作 生产勘探 生产矿山矿石质量研究与管理 矿山储量计算与管理 矿石贫化与损失的计算与管理 采掘 剥 地质指导与采矿单元结束的地质工作 矿山环境地质 矿产资源保护和综合利用 矿山矿产资源核算与评价 矿山隐伏矿床 矿体 寻找与预测 矿山地质学的特点 1 实践性 2 综合性 3 经济性 性质 应用经济地质学 第三节矿山地质工作的基本任务及内容 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 矿山地质工作的基本任务 为矿山的生产和建设服务 主要包括 利用探矿及采矿坑道 深入细致地研究矿体产状 矿石质量及影响采矿的地质条件 以提高对矿产储量的控制程度 及时掌握储量变动情况 保证采掘计划均衡进行 指导采掘工作的方向 参与探 采工程的施工管理与验收 矿山资源的合理开采和利用 测定及检查矿石的损失与贫化 检查 验收矿石的质量和产量 以及伴生有益组分的回收利用等 开展矿山深部和外围探矿 为扩大矿山的生产能力或延长生产年限 增补所需要的矿产储量 及时解决水文地质 工程地质 如边坡稳定 采空区塌陷 等影响矿山安全生产的各种地质问题 充分利用矿山生产所提供的丰富资料及有利条件 进行矿床地质理论等方面的研究 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 矿山地质工作内容 生产勘探 矿山经常性生产中的地质管理 及时对各项采矿和探矿工程进行编录和取样 经综合整理编制为矿山生产所需的一整套图件 矿山资源保护和综合利用 在矿山设计和生产各个环节都要考虑资源的合理和充分利用问题 在生产中 低品位矿石或表外矿的利用途径 回收利用伴生有益组分的工艺矿物学 废石做为补充资源利用途径等的研究都将对矿山经济效益和资源充分利用起到重要的作用 矿山环境地质研究 防止生态环境污染 特别是注意含有害物质的尾矿和废水的处理研究 矿山岩体移动 露天采矿边坡稳定等工程地质 水文地质的综合及专门观测和研究 是防止大面积采空区塌陷和露天采场边坡滑落而造成生产损失和人员伤亡的重要矿山地质问题 在勘探矿床已获得的成矿规律认识的基础上 通过开采过程中不断观察编录和综合研究 进行矿床预测 组织开展矿山深部和外围找矿 扩大矿产资源远景及增加新储量 延长矿山服务年限或扩大生产规模 矿山地质经济研究 主要研究矿产资源的经济评价 矿山地质与生产中的经济活动规律 以求降低成本 提高经济效益 矿山地质学有其特点 它可以在开采过程中观察到很多此后无条件保存的地质现象 对矿床地质学理论起到重要作用 在勘探方面它可进行探采对比 总结经验 指导矿床勘探工作 矿山地质学有其指导和监督采矿和选冶工作最优化进行的大量研究内容 近年来 矿山地质学在不断发展 一些问题仍是今后重要研究方向 如 矿山工艺矿物学 矿山环境地质 矿产补充资源 矿产资源保护 矿石合理工业指标和矿山地质技术经济以及深部盲矿预测等 第四节矿山地质在矿山企业中的地位与作用 1 服务生产2 管理生产3 监督生产4 提供资源5 延长矿山服务年限6 环境保护7 地质灾害预防 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 第二讲矿床地质与矿山地质图件 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 第一节成矿作用 1 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 2 变质作用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 1 接触变质矿床 石墨矿床 红柱石矿床 硅灰石矿床 大理石矿床2 区域变质矿床 大部分玉矿3 混合岩化矿床 金矿 铀矿 铜矿及稀有和稀土矿床 矿床特点 1 矿床分布于区域变质带中 不限于岩体附近或与其无直接的成因联系 2 控矿因素是含矿原岩建造和变质程度 相 矿床规模取决于富矿质原岩建造 3 变质范围和变质程度矿化受构造裂隙控制 常伴有明显的围岩蚀变 3 沉积作用被搬运物质由于搬运介质能力减弱 搬运介质物理化学条件的变化或在生物作用下 从搬运介质中分离出来 形成沉积物的过程叫沉积作用 沉积作用方式有机械沉积 化学沉积及生物沉积三种 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 由此形成的矿床主要有1 机械沉积矿床2 化学沉积矿床3 生物化学沉积矿床 机械沉积矿床 砂金矿 砂磁铁矿 砂金矿 石英砂 金刚石蒸发沉积矿床 盐湖矿床 石膏矿胶体化学沉积矿床 河北宣龙式 宣化龙关 铁矿床 广西下雷锰矿床 广西平果铝土矿矿床生物 化学沉积矿床 沉积磷块岩矿床 黄铁矿矿床 自然硫矿床 生物灰岩矿床 矿床特点 1 矿床受地层及岩相 岩性控制 2 矿体呈层状 似层状 凸镜状顺层产出并与上下围岩呈整合接触关系 同生矿床 矿体规则 稳定 3 矿石常具沉积结构构造 碎屑结构 生物结构 胶状结构 层理构造 条纹 带 构造 鲕状构造 4 沉积矿床的分布范围广 储量规模大 矿石品位均匀 易于勘探开采 例如煤 石油 天然气等 在国民经济中具有重要意义 第二节矿山地质构造 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 1 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 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 倾角 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 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 2 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 3 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 2 断层岩层的连续性受到破坏 并发生了相对位移的断裂构造 称为断层 断层是地壳中广泛发育的一种地质构造 这种地质构造不仅控制了一个地区地貌形态的发展过程 还对后期成矿作用 水文地质条件 工程地质条件以及地震的发生都有密切关系 断层是影响矿山生产的一个主要地质因素 断层的空间形态用断层要素表示 断层要素主要有断层面 断层线和断盘等 如图2所示 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 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1 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 2 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 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 3 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 4 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 5 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 6 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 酸性岩类 中性岩类 基性岩类 超基性岩类 脉岩类 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 碎屑岩类 粘土岩类 化学岩及生物化学岩类3 变质岩 第四节主要地质图件 1 勘探线剖面图2 储量计算图3 中段平面图4 钻孔柱状图5 坑道素描图6 槽探素描图7 斜井素描图8 地形地质图 一 勘探线剖面图编制1 勘探线剖面图的作用和表达的信息1 地层信息2 构造信息3 蚀变信息4 矿体的信息矿体的产状 边界矿体的控制程度5 探矿工程信息6 常见的比例尺 1 1千 1 2千 1 5千 2 作图的程序勘探线剖面的主要要素 1 坐标系统 2 地层 岩体 构造系统 3 探矿工程 4 测试数据表系统 5 图例系统 6 标签系统 7 其它 水文 环境 储量计算级别 边界 采样位置局部放大图 探采对比图 1 坐标系统垂直坐标系统剖面方向的选择坐标线的选取地形线的切取水平坐标系2 地层 岩体 构造系统地表界线深部推测界线工程控制界线 下面重点讲 3 探矿工程的上图 1 钻探工程上图钻探位置线用钻孔弯曲图计算数据上图 推荐 用法线法较正天顶角与方位角上图标志面界面线 矿体用底板 坑探工程用顶板 测试数据的标志矿体部位局部放大表示 编制程序 2 坑探工程上图1 在中段平面图上用垂直投影法将坑道轮廓线上到剖面图上 通常情况下 勘探线剖面反映穿脉工程情况 沿脉工程仅是一个口子 2 各种标志面界线的界线用走向投影法上图3 测试数据上图 穿脉表示法 3 槽探工程上图 4 浅井工程上图 5 各种标志层界线联线4 测试表格 图例 图签等上图5 图形美化最后成图6 质量检查分门别类建立系统检查表格及检查程序 二 储量计算图的编制地质块断法常用矿体投影图来计算储量 常用的储量计算图有垂直纵投影图及水平投影图二种将矿体按某种方法投影到一个理想的平面上 常用比例尺1 1千 1 2千 其它1 5百或 5千矿体倾角 60度常用垂直纵投影图 矿体倾角 60度常用水平投影图垂直纵投影的编制序1 主要是根据勘探线剖面图资料2 确定纵投影图的定位及方向 垂直勘探线剖面图 3 确定矿体界线 三 中段地质平面图的编制比例尺常用1 200 1 500 中段地质图也可称断面图 资料主要是坑道平面图及勘探线剖面图 编制程序1 绘制坐标系统和勘探线系统2 绘制坑道轮廓图 在坑道轮廓中可根据坑道素描图综合性的绘岩性符号 确定矿体边界线并绘矿体符号 3 上与矿体有关的断裂构造及岩体4 上坑道取样位置及水平钻位置及取样位置及样号5 可根据勘探线推测各类界线6 上测试数据表7 上图签 美化等8 质量检查 二 钻孔柱状图 在钻探过程中 根据判层 岩芯描述 测井曲线 简易水文观测等资料按一定比例沿钻孔深度方向绘制成的柱状图 主要内容包括 地层时代 钻孔柱状 层厚 倾角 真厚 累计深度 累计真厚 岩性描述 测井柱状 测井曲线 综合柱状 层厚 倾角 真厚 累计深度 累计真厚等 六 地形地质图 1 概念地形地质图是表示研究区的地形特征 地层 矿层分布 岩层产状及地质构造特征的图件 在新地层覆盖区 把上覆岩层揭去 反映基岩面的各种地质现象的地质图件称为基岩地质图 2 地形地质图的内容 1 地形地物地形等高线 地面建筑物 构筑物 地表水体 公路 铁路 桥梁 车站 三角点 高压线 经纬线及指北方向等 2 地质界限各时代的地层分界线 不整合面界线 滑坡范围 标志层 矿层露头线 褶曲轴线 断层线及岩层产状等 3 勘查工程包括钻孔 坑探工程 探槽 探井 探巷 井筒位置 主要老窑等 4 其它包括井田边界 剖面线 勘查线及其编号 井筒标高 矿体采掘范围 最高洪水位线 图名 图签 图例和比例尺等 3 地形地质图的编制方法 1 地形地质图的填绘野外地质填图 2 利用地质剖面图编制 P282 A绘制经纬网格线B投放勘探工程C投放隐伏地质点D分析连线 3 勘探工程包括钻孔 坑探工程 井筒位置 主要硐口等 4 其它包括矿权边界 剖面线 勘探线及其编号 井筒标高 矿体采掘范围 最高洪水水位线 图名 图签 图例和比例尺等 第三讲矿床勘探 按我国现行体制 对固体矿产勘查工作分为预查 普查 详查 勘探4个阶段 矿山地质是依据矿山生产建设发展的需要而开展的直接或间接为生产服务的全部地质工作 是普查找矿与地质勘探在生产条件下的继续和深化 又是生产的重要组成部分 以矿床投入勘探到矿山生产结束 其工作贯穿于矿山资源开发的始终 是地质工作中时间最长而又是最后的一个阶段 第一节矿产勘查的目的任务 矿产勘查最终目的是为矿山建设设计提供矿产资源 储量和开采技术条件等必须的地质资料 以减少开发风险和获取最大的经济效益 各阶段任务如下 1 预查是通过对区内资料的综合研究 类比及初步野外观测 极少量的工程验证 初步了解预查区内矿产资源远景 提出可供普查的矿化潜力较大地区 并为发展地区经济提供参考资料 2 普查是通过对矿化潜力较大地区开展地质 物探 化探工作和取样工程 以及可行性评价的概略研究 对已知矿化区作出初步评价 对有详查价值地段圈出详查范围 为发展地区经济提供基础资料 3 详查是对详查区采用各种勘查方法和手段 进行系统的工作和取样 并通过预可行性研究 作出是否具有工业价值的评价 圈出勘探区范围 为勘探提供依据 并为制订矿山总体规划 项目建设书提供资料 4 勘探是对已知具有工业价值的矿区或经详查圈出的勘探区 通过应用各种勘查手段和有效方法 加密各种采样工程以及可行性研究 为矿山建设在确定矿山生产规模 产品方案 开采方式 开拓方案 矿石加工选冶工艺 矿山总体布置 矿山建设设计等方面提供依据 各阶段任务及特点表见表 2 固体矿床各勘查阶段目的任务 任务 阶段 备注 详查或勘探阶段的矿床 也可只进行概略研究 第二节生产勘探 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 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 有色金属矿床勘探类型 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 铁矿床勘探工程间距表 铜矿床勘探工程间距表 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 探槽和浅井等 地表探矿工程包括浅井 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 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 盲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 45 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 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 生产勘探阶段主要以地表钻探和坑内钻探为主 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 第三节储量计算 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 一 储量计算的一般程序 1 确定储量计算的工业指标 2 依据工业指标圈定矿体或划分储量计算块段 3 在储量计算图上测定被圈定矿体或块段的面积 S 计算其平均厚度 矿石平均体重 矿石平均品位 4 计算各矿体或矿段的体积 V 5 计算矿体或块段的矿石量 Q 6 计算有用组分的储量 P 储量计算公式 平均品位的计算方法 算术平均法 用于采样工程间距和采样长度基本相等或接近 而矿石品位变化均匀 加权平均法 采样工程间距和采样长度不等 或矿体厚度与品位间有正比或反比关系 矿产资源储量计算方法1 平行水平断面法 2 不平行水平断面法 3 垂直挤压法 4 克里格法 各种矿产储量种类及计算单位矿产储量的种类分体积储量 矿石储量和金属 或有用组分 储量三类 多数矿产以重量计算 通常单位为千克 如黑色金属 铁 锰 铬 一般非金属 磷灰石 钾盐 石棉等 稀有分散元素 铌 钽 锗等 一般有色金属 铜 铅 锌等 稀少的贵金属 金 银等 一般建筑材料 石英砂等非金属矿通常只计算体积 单位为立方米 各种矿产都要计算矿石储量 而有色金属 贵金属及稀有分散元素还要同时计算金属储量 二 矿产资源储量分类 以往根据国家 金属矿床地质勘探规范总则 和 非金属矿床地质勘探规范总则 按照对矿体不同部位的控制程度 将矿产储量分为A B C D四级 按GB T17766 1999 固体矿产资源 储量分类 国家标准 保有矿产资源储量包含 基础储量 资源量 控制的内蕴经济资源量 122b333 估算的预测资源量 334 对应关系 基础储量 A B级 控制的内蕴经济资源量 C级 估算的预测资源量 D级 矿产资源储量分类及类型条件矿产资源储量分类根据矿产资源储量的经济意义 可行性评价阶段和地质可靠程度 将固体矿产资源储量分为储量 基础储量和资源量三大类16种类型 1 分类的依据 1 经济意义 对地质可靠程度不同的查明矿产资源 经过不同阶段的可行性评价 按照评价当时经济上的合理性可以划分为经济的 边际经济的 次边际经济的 内蕴经济的 经济的 其数量和质量是依据符合市场价格确定的生产指标计算的 在可行性研究或预可行性研究当时的市场条件下开采 技术上可行 经济上合理 环境等其它条件允许 即每年开采矿产品的平均价值能足以满足投资回报的要求 或在政府补贴和 或 其它扶持措施条件下 开发是可能的 边际经济的 在可行性研究或预可行性研究当时 其开采是不经济的 但接近于盈亏边界 只有在将来由于技术 经济 环境等条件的改善或政府的给予其它扶持的条件下可变成经济的 次边际经济的 在可行性研究或预可行性研究当时 开采是不经济的或技术上不可行 需大幅度提高矿产品价格或技术进步 使成本降低后方能变为经济的 内蕴经济的 仅通过概略研究做了相应的投资机会评价 未做预可行性研究或可行性研究 由于不确定因素多 无法区分其是经济的 边界经济的 还是次边界经济的 经济意义未定的 仅指预查后预测的资源量 属于潜在矿产资源 无法确定其经济意义 3 地质可靠程度反映了矿产勘查阶段工作成果的不同精度 分为探明的 控制的 推断的和预测的四种 预测的 是指对具有矿化潜力较大地区经过预查得出的结果 在有足够的数据并能与地质特征相似的已知矿床类比时 才能估算出预测的资源量 推断的 是指对普查区按照普查的精度大致探明矿产的地质特征以及矿体 矿点 的展布特征 品位 质量 也包括那些由地质可靠程度较高的基础储量或资源量外推的部分 由于信息有限 不确定因素多 矿体 点 的连续性是推断的 矿产资源数量的估算所依据的数据有限 可信度较低 控制的 是指对矿区的一定范围依照详查的精度基本探明了矿床的主要地质特征 矿体的形态 产状 规模 矿石质量 品位及开采技术条件 矿体的连续性基本确定 矿产资源量估算所依据的数据较多 可信度较高 探明的 是指在矿区的勘探范围依照勘探的精度详细查明了矿床的地质特征 矿体的形态 产状 规模矿石质量 品位及开采技术条件 矿体的连续性已经确定 矿产资源量估算所依据的数据详尽 可信度高 2 分类的类型 1 储量是经过详查或勘探 达到了控制的或探明的程度 在进行了预可行性或可行性研究 扣除了设计和采矿损失 能实际采出的数量 经济上表现为在生产期内 每年的平均内部收益率高于行业基准内部收益率 储量是基础储量中的经济可采部分 又可分为可采储量 111 探明的预可采储量 121 及控制的预可采储量 122 3个类型 基础储量是经过详查或勘探 达到控制的和探明的程度 在进行了预可行性或可行性研究后 经济意义属于经济的或边际经济的那部分矿产资源 基础储量分为经济基础储量和边际经济基础储量 经济基础储量是每年的内部收益率大于行业基准内部收益率的那部分 并未扣除设计和采矿损失的那部分 又可分为3个类型 探明的 可研 经济基础储量 111b 探明的 预可研 经济基础储量 121b 控制的经济基础储量 122b 边际经济基础储量是平均内部收益率介于行业基准内部收益率与零之间的那部分 也有3个类型 即探明的 可研 边际经济基础储量 2M11 探明的 预可研 边际经济基础储量 2M21 控制的边际经济基础储量 2M22 资源量分为内蕴经济资源量 次边际经济资源量和预测的资源量三部分 内蕴经济资源量是自普查至勘探 地质可靠程度达到了推断的至探明的 可行评价只进行了概略研究 尚分不清其真实经济意义的资源量 又分为3各类型 探明的内蕴经济资源量 331 控制的内蕴经济的资源量 332 推断的内蕴经济资源量 333 次边际经济资源量是经过详查或勘探 进行了预可行性或可行性研究后 其年均内部收益率呈负值 在当时开采是不经济的 只有在技术上有了很大进步 产品能大幅度降低成本或生产资料大幅度降价时 才能使其变为经济的那部分矿产资源 也可分为3个类型 探明的 可研 次边际经济资源量 2S11 探明的 预可研 次边际经济资源 量 2S21 控制的次边际经济资源量 2S22 预测资源量是经过预查工作 依据已有资料分析 类比 估算的资源量 334 也是资源量的一种 属于潜在的矿产资源 矿产资源储量分类表见表 3 表 3矿产资源储量分类表 地质可靠程度 分类类型 经济意义 说明 表中所用编码 111 334 第1位数表示经济意义 1 经济的 2M 边际经济的 2S 次边际经济的 3 内蕴经济的 经济意义未定的 第2位数表示可行性评价阶段 1 可行性研究 2 预可行性研究 3 概率研究 第3位数表示地质可靠程度 1 探明的 2控制的 3 推断的 4 预测的 b 未扣除设计 采矿损失的基础储量 生产矿山的矿产储量除地质储量和生产矿量两大分类体系外 还有根据矿产统计的需要 划分为 矿山总储量 可采储量 保有储量 新增储量 升级储量 三 矿体边界线及其圈定 储量计算中必须划分正确的矿体边界线 主要方法 零点边界线 可采边界线 暂不能开采边界线 储量级别边界线 矿石类型边界线 矿石品级边界线 无论采用那种方法圈定矿体边界线 都必须重视矿体的赋存地质条件的研究 在正确认识地质条件基础上才可能圈定出确切的矿体边界 才可能为储量计算提供正确可靠的基础资料 矿体断面上 如果出现多个矿体 必须注意 不能单凭一组断面图进行对应 必须结合另一组与其垂直的断面图 对矿体进行对应和圈定必须弄清控制矿体是断裂 褶皱 还是受岩层层面 不整合面控制 必须搞清这些构造的产状圈定矿体时 注意分析矿体的产状变化和控制矿体岩层产状变化以及成矿后的构造形迹 否则易产生圈定矿体的错误 连接矿体时 忽视了岩层产状变化 错误地将一个矿体圈成了两各矿体 a 不正确 b 正确 第四节勘探报告的编制 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 第四讲矿床开发利用相关地质工作 矿山开发程序及地质工作阶段按我国现行体制 矿山开发一般有下述程序 普查找矿 矿区评价及地质勘探 矿山设计 矿山基建 矿山生产 矿山结束 各阶段任务及特点表见表 1 表 1我国矿山开发程序及地质工作阶段简表 备注 表中各阶段工作有可能交叉进行或存在过度阶段 第一节矿床开采的步骤 矿床开采步骤和三级矿量开采金属矿床必须遵循的原则是 地下矿山工程应按计划逐步展开 并在时间 空间上保持一定的超前关系 形成一定的储量储备 以保证矿山企业正常持续地进行生产 1 矿床开采步骤金属矿床地下开采一般分为开拓 采准 切割 回采四个步骤进行 采准 切割工作关系极为密切 也有主张合作为一个步骤的 这些步骤反映了不同的工作阶段 1 矿床开拓是指从地面开掘一系列巷道通达矿体 是地面与矿体之间形成一个完整的通路 以建立提升 运输 通风 排水 供电 供水 行人等系统工程的总称 为开拓目的而掘进的巷道称为开拓巷道 2 矿块采准是指在已完成开拓工程的阶段 或盘区 内 掘进采准巷道 将阶段划分为矿块 或采区 并形成矿块的行人 通风 凿岩 出矿等系统 为这一目的而掘进的巷道称为采准巷道 3 切割工作是指在已完成采准工作的矿块里 掘进切割 拉底巷道 辟大受矿漏斗等 为大规模落矿开辟自由面和补偿空间 为矿块放矿创造良好的受矿条件 4 回采工作是指在做好以上工作的矿块里 直接进行大量采矿的工作 回采工作主要包括落矿 运搬等管理工作 上述矿床开采的四个步骤 在空间和时间上都必须密切配合 他们之间在基建时期可以是依次进行 在正常生产时期应是下阶段开拓和上阶段采切同时进行 由采掘计划进行平衡协调统一 为保证矿山生产能持续均衡地进行 必须使开拓工作超前于采准 采准超前于切割 切割超前于回采 各工作阶段间的超前量应符合国家主管部门规定的标准 这就是矿山工作必须遵循的采掘工作基本方针 2 三级矿量按照我国矿山的经验 矿床各个开采步骤间互为超前关系 实际上是用获得一定储量来实现的 因此按开采准备程度 矿石储量可以划分为开拓储量 采准储量和备采储量三级 统称为三级储量 1 开拓储量是指井田中已经形成了完整的开拓系统 则为此开拓巷道所圈定的储量 称为开拓储量 2 采准储量它是开拓储量的一部分 凡是矿块 或采区 中完成了采矿方法所规定的采准工程 则该矿块 或采区 所获得的储量 称为采准储量 3 备采储量它是采准储量的一部分 凡是矿块中完成了采矿方法所规定的切割工程 并能立即开展回采工作的 则该矿块中的储量 称为备采储量 我国地下矿山主管部门所规定的三级储量保有期限见表 储量级别有色金属矿山定额黑色金属矿山定额开拓储量3年以上3 5年采准储量1年左右1 5 2年备采储量0 5年左右0 5 1年 开拓方法分类表 所谓采矿方法 就是指从矿块 或采区 中采出矿石的方法 它包括采准 切割和回采等三项工作 采准工作是按照矿块构成要素的尺寸来布置的 为矿块回采解决行人 运放矿石 运送设备材料 通风及通讯联络等问题 切割则为回采创造必要的自由面和落矿空间 等这两项工作完成后 再直接进行大面积的回采 这三项工作都是在设定得时间与空间内进行的 把这三项工作联系起来 并依次在时间与空间上作有机配合 这一工作总称为采矿方法 第二节重点地质工作 一 矿山建设阶段根据施工图组织施工 完成生产系统地质工作 1 评审地质资料2 补充勘探3 地质编录4 修改图件5 核算储量 编制移交生产地质资料 二 矿山生产阶段提供可靠地质资料 保证资源的回收具体工作 1 编制地质说明书2 巷道编录3 生产勘探4 储量管理5 矿井生产地质报告编制 三 编制地质说明书地质说明书是矿山专用的必需的地质资料 它是矿井地质部门为采掘生产部门提供的地质预测资料 即在了解采掘工程设计意图和施工要求的基础上 通过对设计 施工地段及其周围地质勘探和采掘揭露的地质资料 进行系统整理和综合分析研究编制而成的 1 矿建 或基建工程 地质说明书建井施工前 地质人员应按井筒 井底车场 硐室 大巷等工程设计和施工要求 根据勘探地质报告 井筒检查孔及其他揭露的地质资料 编制出矿建 或基建工程 地质说明书 作为设计 施工部门选择施工方案 编制施工设计及作业规程 指导施工的地质依据 说明书的重点是反映施工区段的地质构造 岩 土 层组合特征 水文地质及工程地质特征 2 开拓区域 或水平延深 地质说明书开拓区域 或水平延深 设计 施工前 按要求 依据勘探地质报告 建井和生产勘探以及邻区地质资料 编制开拓区域 或水平延深 地质说明书 作为矿井开拓设计 施工的地质依据 说明书的重点是开拓区域地质构造 矿体赋存状况 水文地质及工程地质情况等 3 采区地质说明书采区巷道设计施工前 按要求 根据补充修正后的开拓区域地质说明书 结合其他揭露的地质资料 编制采区地质说明书 作为采区设计和制定作业规程的地质依据 说明书的重点是反映采区内地质构造 矿体赋存状态 品位分布 夹石厚度及其变化 水文地质情况及其他开采技术条件等 文字部分 概况 采区位置 范围 标高 相邻采区实见地质 水文地质情况 地质构造 采区内矿 岩 层的产状 断层 褶曲特征及现有控制程度 它们对采区生产的影响 矿体 采区内可采矿体的厚度 结构及其可采范围 岩石顶底板岩性 厚度及物理力学性质 重点说明岩性变化情况 其他 如火成岩侵入体 等情况 水文地质 工程地质 资源量情况 针对存在的地质问题 提出注意事项和建议 四 图件中段平面图 1 200 勘探线剖面图 1 200或1 500 矿块储量计算图 1 500或1 2000 垂直纵投影图 1 200或1 500 探采对比图 1 200或1 500 第三节经常性地质工作 一 原始地质编录1 坑道素描图的编制常采用二壁一顶 简单可采用一壁一