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第一章矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 2 基本内容 第一节矿山地质研究的内容与任务第二节矿山地质作用与矿山地质构造第三节矿床第四节岩石的物理力学性质第五节矿床勘探第六节矿石的损失与贫化第七节地质图件 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 3 一 矿山地质学 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 二 矿山地质研究的内容 1 矿山建设阶段的地质工作 2 生产勘探 3 生产矿山矿石质量研究与管理 4 矿山储量计算与管理 5 矿石贫化与损失的计算与管理 6 采掘 剥 地质指导与采矿单元结束的地质工作 7 矿山环境地质 8 矿产资源保护和综合利用 9 矿山矿产资源核算与评价 10 矿山隐伏矿床 矿体 寻找与预测 第一节矿山地质研究的内容与任务 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 4 三 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 第一节矿山地质研究的内容与任务 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 5 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 四 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 第一节矿山地质研究的内容与任务 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 6 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 比如 在生产中 低品位矿石的利用途径 回收利用伴生有益组分 废石做为补充资源利用途径等 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 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 第一节矿山地质研究的内容与任务 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 7 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 第一节矿山地质研究的内容与任务 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 8 2 专门性地质工作 它主要包括 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 第一节矿山地质研究的内容与任务 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 9 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 第一节矿山地质研究的内容与任务 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 10 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 11 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 岩浆作用 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 地震地震是地壳的快速颤动 地震是一种自然灾害 2 地壳运动地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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 12 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 13 3 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 岩浆作用 从岩浆的形成 移动 直至冷凝成岩的全过程 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 4 变质作用概念 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 有以下几种典型矿床 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 14 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 区域变质矿床 大部分玉矿 混合岩化矿床 金矿 铀矿 铜矿及稀有和稀土矿床 变质矿床特点 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 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 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 15 二 外动力地质作用1 风化作用 概念 地表岩石在水 空气 阳光 生物的作用和影响下 发生破碎与分解的过程 分类 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 16 2 剥蚀作用 概念 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 分类 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 3 搬运作用流水 风 冰川 海浪及重力等外力 把风化作用和剥蚀作用的产物转移离开原地的作用称为搬运作用 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 17 4 沉积作用 概念 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 沉积作用方式有 机械沉积 化学沉积及生物沉积 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 18 4 沉积作用生物沉积是指由生物活动结果形成的沉积物 它包括由生物遗体或遗物 如粪便 直接形成的沉积物 如硅藻土 贝壳层 鸟粪层 泥炭 煤等 也包括与生物生命活动有密切关系的各种沉积物 如磷块岩 某些石灰岩 石油等 生物沉积物多形成于海洋中 部分形成于湖沼中 由此形成的矿床主要有 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 19 沉积矿床特点矿床受地层及岩相 岩性控制 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 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 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 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 20 二 矿山地质构造1 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的现象 表现形式为岩石的弯曲和断裂 形成褶皱和断裂构造 2 岩层产状 概念 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 21 矿山地质基础知识 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 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 22 2 岩层产状倾向 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 3 褶皱构造 褶皱的概念 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 褶曲的概念 褶曲是褶皱的一个弯曲 它是褶皱组成的基本单位 褶皱两种基本形态 背斜和向斜 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 23 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 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 24 4 断裂 1 概念 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 使岩层的连续性遭到破坏 这种构造称为断裂构造 2 其基本形态 有节理和断层两种 3 节理 概念 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 分类 节理按其明显程度 可以分为张开的 闭合的和隐蔽的三种 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 25 4 断裂张开型节理 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 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 26 4 断层 概念 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 断层要素 有断层面 断层线和断盘等 如图2所示 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 图2断层要素AB 断层线 C 断层面 F 下盘 E 上盘 a 断层倾角 DB 总断距 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 27 断层分类 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 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 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 旋转断层 旋转断层是两盘发生过相对旋转运动的断层 第二节矿山地质作用与矿山地质构造 矿山地质基础知识 图3断层类型a 正断层 b 逆断层 c 平移断层 d 螺旋断层 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 28 一 矿物 是天然的无机物质 有一定的化学成分 形成各种不同的几何外形 并具有不同的物理化学性质 二 矿产及其分类1 概念 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 2 矿产分类1 金属矿产金属矿产 可从中提取金属元素的矿物资源 1 按金属种类 黑色金属 如铁 锰 铬 钒 钛等 有色金属 如铜 铅 锌 铝 镍等 贵重金属 如金 银 铂 钯 铱等 稀有金属 如铌 钽 铍 锆 锶等 放射性金属 如铀 钍等 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 29 2 按金属成分数目 单一金属矿石 即含一种金属成分的金属矿石 多金属矿石 即含多种金属成分的金属矿石 3 按金属矿物组成和化学成分 自然金属 如金 银 铂 等 氧化金属 如赤铁矿 赤铜矿等 硫化金属 如黄铜矿 方铅矿等 混合金属 即矿石中含有两种以上矿物 如硫化铁等 4 按矿石品位高低 富矿 贫矿 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 30 2 非金属矿产非金属矿产 可从中提取非金属元素或自接利用的矿物或矿物集合体 1 冶金辅料 萤石 菱镁矿 耐火粘土等 2 化学工业原料 磷灰石 黄铁矿和钾盐等 3 制造工业原料 石墨 金刚石 云母 刚玉 石棉等 4 陶瓷及玻璃工业原料 长石 石英砂 高岭土和粘土等 5 建材及水泥工业原料 浮石 白垩 石灰岩 石膏 花刚岩和珍珠岩等 6 工艺美术原料 硬玉 软玉 玛瑙 水晶 孔雀石 琥珀 蛇纹石等 7 铸石和研磨材料 辉绿石 石榴石和金刚石等 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 31 3 可燃有机岩可燃有机岩 能够提供有机能源的地下资源 如 煤 石油 天然气等 三 矿床及其分类1 概念 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 1 矿床按其成因分类可分三大类 1 内生矿床 内生成矿作用 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 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 32 内生矿床 有内生成矿作用所形成的各种矿床 总称为内生矿床 岩浆矿床比如 早期岩浆矿床 晚期岩浆矿床 熔离矿床伟晶岩矿床伟晶岩矿床是指由伟晶岩形成过程中有用组分富集达到工业要求而形成的矿床 比如 钾长石 石英气液矿床由含矿气水溶液形成的矿床 比如 矽卡岩矿床 热液矿床 2 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 风化矿床比如 残积矿床 坡积矿床 残余矿床 淋积矿 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 33 沉积矿床比如 机械沉积矿床 化学沉积矿床 生物化学沉积矿床 3 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 2 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 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 34 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 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 35 a 层状矿床 b 脉状矿床 c 块状矿床 d 透镜状矿床 e 网状矿床 f 巢状矿床 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 36 3 矿床按厚度分类 1 矿体厚度 矿体厚度指矿体上下盘之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 第三节矿床 矿山地质基础知识 Hv 矿体垂直厚度 Hl 矿体水平厚度 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 37 3 矿床按厚度分类 2 矿体按厚度分类 矿体厚度指矿体上下盘之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 极薄矿体 矿体平均厚度小于0 8m 薄矿体 矿体厚度为0 8 4 0m 中厚矿体 矿体厚度为1 0 15 0m 厚矿体 矿体厚度为15 0 40 0m 极厚矿体 矿体厚度大于40 0m 4 矿床按倾角分类 1 水平和微倾斜矿体 矿体倾角在5 以下 2 缓倾斜矿体 矿体倾角为5 30 3 倾斜矿体 矿体倾角为30 55 4 急倾斜矿体 矿体倾角大于55 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 38 4 矿床按倾角分类 1 水平和微倾斜矿体 矿体倾角在5 以下 2 缓倾斜矿体 矿体倾角为5 30 3 倾斜矿体 矿体倾角为30 55 4 急倾斜矿体 矿体倾角大于55 3 矿床埋藏要素 埋藏深度和延伸深度 埋藏深度是从地表至矿体上部边界的垂直距离 延伸深度是指矿体上下边界之间的垂直距离 第三节矿床 矿山地质基础知识 1 地表 2 矿体 H1 埋藏深度 H2 延伸深度 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 39 四 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 对某一矿床而言 它可由一个矿体或若干个矿体所组成 五 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 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 40 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 3 矿石可采品位 单个矿段中主要有用成分的最低值 小于这个指标则认为开采此矿段是不经济的 4 边界品位 这是指可采矿石有用成份含量的最低界限 它是矿体边界上矿石最低品位 是划分矿石和废石 圈定矿体范围的标准 一般由选矿技术确定 通常比尾矿品位高出1 2倍 5 最低可采厚度 最低可采厚度是在技术可行和经济合理的前提下 为最大限度利用矿产资源 根据矿区内矿体赋存条件和采矿工艺的技术水平而决定的一项工业指标 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 41 6 可采品位的确定 如 某地采矿成本50元 吨 选矿成本40元 吨 原矿运输成本30元 吨 企业管理费20元 吨 精矿销售费20元 吨 矿山维检费15元 吨 矿权使用费20元 吨 共计吨矿生产成本195元 吨 采矿贫化率10 选矿回收率80 则每吨原矿的精矿 折合金属吨 产率72 如果金属价格如铜为6万元吨 计价系数为80 合格精矿 折合金属吨 为4 8万元 吨 那么 金属价格6万 计价系数80 原矿品位 精矿产率 折合金属吨 72 195元原矿品位 0 56 亦即可采品位 矿区平均品位 为0 56 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 42 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 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 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 43 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 变质岩七 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 第三节矿床 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 44 岩石 包括矿石 的物理力学性质与凿岩 爆破 装运 地压管理等的关系十分密切 岩石的物理力学性质及特性 强度 弹性 塑性 脆性 硬度 磨蚀性 坚固性 稳固性 碎胀性 结块性 氧化性 自燃性及含水性等 一 强度指岩石承受载荷的能力 即开始破坏的极限临界应力值 岩石强度有 抗拉强度 抗剪强度 抗压强度等 一般而言 岩石抗压强度介于20 300MPa范围 抗剪强度只有抗压强度的1 12 1 8左右 抗拉强度只有1 15 1 50 即 抗拉强度 抗剪强度 抗压强度 问题 怎样的力学状态最易使岩石破碎 强度的影响因素有哪些 节理 各向异性 晶体或非晶体 晶体形状 大小等 颗粒间胶结物 湿度 温度 风化程度等等 要使岩石破坏 应尽可能使其处于拉伸 剪切的状态 要使岩石不容易破坏 应该使其处于受压状态 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 45 二 弹性 塑性和脆性弹性 是岩石除去外力后 恢复其原来形状和体积的性能 弹性大的岩石在凿岩爆破时不易破坏 塑性岩石 在破坏前具有明显残余变形的岩石 脆性岩石 在破坏前几乎没有残余变形的岩石 金属矿山中常见的是脆性岩石 注意 岩石变形性质不仅仅与岩石种类有关 思考 岩石变形性质还与哪些因素有关 主要是与受力条件有关 如在三向受压或高温条件下 塑性会显著增加 在常态下具有脆性的岩石 在上述条件下也可能变成塑性体 而在冲击载荷作用下 大多数呈脆性破坏 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 46 三 硬度硬度 是岩石抵抗工具侵入的能力 影响因素 取决于岩石的组成 即取决于矿物颗粒的硬度 形状 大小 晶体结构以及颗粒间胶结物的情况等 硬度越大 凿岩越困难 四 磨蚀性磨蚀性 是指岩石表面与工具作用过程中 岩石对工具的磨损 磨蚀性越大 对工具的磨损越大 对凿岩工作越不利 影响因素 岩石成分 主要指石英含量 颗粒大小 分布 岩石结构 主要指岩石的不均匀性 岩石强度 强度越高 磨蚀性越强 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 47 五 坚固性 1 坚固性 是指岩石抵抗外力的性能 抗四面八方外力的能力 2 坚固性的大小 常用坚固性系数f表示 f C 100 C 矿岩的极限抗压强度Kpa通常用的普氏岩石分级法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质 但它与矿岩的硬度却是两种不同的概念 硬度是指矿岩抵抗压缩 拉伸 弯曲及剪切等单向作用的性能 而坚固性所抵抗的外力却是一种综合的外力 如抵抗锹 镐 机械碎破 炸药的综合作用力 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 48 3 岩石的坚固性分级岩石的坚固性分级是目前矿山应用最为广泛的一种分级方法 基础 岩石破碎的难易程度和岩体的坚固性这两个方面趋于一致 也就是说 岩石难破碎的也较为坚固 由普罗特基雅柯诺夫建立 普氏分级的指标 为坚固性系数f 当前常用的f值是按岩石单向抗压强度来确定 f C 100 C 矿岩的极限抗压强度Kpa 目前矿山应用最为广泛的分级方法之一 普氏分级优点 分级简单 缺点 误差较大 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 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 49 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 普氏岩石坚固性分级表 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 50 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 普氏岩石坚固性分级表 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 51 六 稳固性 稳固性 指矿 岩 石在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能 稳固性和坚固性既有联系又有区别 一般情况下 坚固性好的地带 稳定性也好 但在节理发育 构造破碎的地带 矿岩的坚固性虽然可能好 但稳固性大为下降 因此 稳固性与坚固性不能混同起来 坚固性不好的 不一定就不稳固 根据矿岩的稳固程度 可将矿岩的稳固性分为五级 极不稳固 掘进巷道或采矿时 不允许有暴露面积 否则可能产生片帮或冒落现象 不稳固 不支护的允许暴露面积在50m2以内 中等稳固 不支护的允许暴露面积为50 200m2 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 52 六 稳固性 稳固 不支护的允许暴露面积为200 800m2 极稳固 不支护的允许暴露面积在800m2以上 矿岩稳固性影响到井巷的维护 采矿方法及地压管理方法的选择 七 结块性 结块性 指采下的矿石在遇水和受压 并经过一段时间后又重新连结成块的性质 矿石的结块性对矿石的运搬和采矿方法选择有影响 八 氧化性 氧化性 指硫化矿石在水和空气的作用下 变为氧化矿石的性质 矿石的氧化会降低选矿回收率 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 53 九 自燃性 自燃性 指高硫矿石 在空气中氧化并放出热量 经过一定时间后 温度升高 引起自燃的性质 矿石的自燃 会使井下温度上升 并可能引发地下火灾 对矿井通风 爆破方法和采矿方法的选择有特殊的要求 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 54 十 含水性 含水性 指矿岩吸收和保持水分的性能 矿岩含水性对放矿 运输 箕斗提升及矿仓贮存和采矿 巷道支护等带来困难 十一 碎胀性 碎胀性 指矿岩破碎后体积增大的性质 矿岩破碎后的体积与其原岩体积之比 称为碎胀系数 或松散系数 矿岩碎胀性对矿岩运输提升有影响 第四节岩石的物理力学性质 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 55 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 56 一 矿产储量及分级1 概念 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 2 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 57 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 3 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 1 A级矿山编制采掘计划依据的储量 由生产部门探求 储量级别为A级的条件是 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 58 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 2 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 储量级别为B级的条件是在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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 59 3 C级矿山建设设计依据的储量 储量级别为C级其条件是 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 4 D级此级储量的用途有 为进一步布置地质勘探工作和矿山建设远景规划的储量 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 对一般矿床 部分的D级储量 也可为矿山建设设计所利用 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 60 其储量级别为D级其条件是 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 二 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 61 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 62 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 三 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 63 四 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 64 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 65 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 abc 矿体 浮土 浅井 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 66 二 地下坑探工程 简称坑探 1 水平的坑探工程 1 平硐 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 2 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 3 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 4 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 67 5 盲竖井 是地表没有出口的垂直坑道 与浅井不同之处在于断面大 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 2 倾斜的坑探工程 1 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 2 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 68 竖井 斜井 石门 天井 穿脉 沿脉 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 69 矿体 平硐 沿脉 用沿脉 穿脉 石巷 平硐勘查矿体 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 70 穿脉 平硐 用平硐和暗井勘查矿体 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 71 三 钻探用钻探机械向地下钻进 从中取出岩心或岩粉 观测了解地下地质情况和矿体情况 以及来圈定矿体 深度从几十米 几千米 一般100 500m 浅钻 深度小于100米 当地下水很大时 不能用浅井时 用浅钻 深钻 100米 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 72 五 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 六 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 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 73 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 1 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 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 74 第五节矿床勘探 矿山地质基础知识 2 储量计算公式 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 75 第六节矿石的损失与贫化 矿山地质基础知识 一 矿石损失与损失率 矿石损失指在开采过程中造成矿石在数量上的减少 矿石损失的表示方法 矿石损失率 指在开采过程中损失的工业储量与原工业储量之比率 矿石回收率 指采出的纯矿石量与原工业储量之比率 损失率和回收率均用百分数 表示 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 76 二 矿石贫化与贫化率 矿石贫化指在开采过程中 由于各种原因造成矿石质量的降低 矿石贫化的表示方法 废石混入率 混入采出矿石中的废石量与采出矿石量之比率 用百分数 表示 矿石贫化率 是指工业储量矿石品位与采出矿石品位之差对工业储量矿石品位之比 矿石损失与贫化是评价矿床开采的主要指标 它反映了资源的利用情况和采出矿石的质量情况 第六节矿石的损失与贫化 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 77 三 矿石损失与贫化的原因 第六节矿石的损失与贫化 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 78 四 矿石贫化的原因 1 因矿体边界控制不好 夹石未剔出或在覆岩下放矿等原因混入了废石 高品位粉矿流失 有用成分氧化或被析出 五 矿石损失与贫化的计算1 矿石损失率q 在开采过程中损失的工业储量 Q Q0 与原工业储量Q之比率 称为矿石损失率 第六节矿石的损失与贫化 矿山地质基础知识 采出矿量 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 79 2 矿石贫化率 矿石贫化率是指工业储量矿石品位 与采出矿石品位 之差对采出工业储量矿石品位之比 第六节矿石的损失与贫化 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 80 六 降低矿石损失与贫化的措施 加强地质测量工作 为采矿设计和生产提供可靠的地质资料 以便正确确定采掘范围 减少废石混入量和矿石损失量 选择合理的开拓方法 尽可能少留或不留保安矿柱 选择合理的开采顺序 及时回采矿柱和处理采空区 选择合理的采矿方法及矿块结构参数 改进采矿工艺 减少回采的损失与贫化 第六节矿石的损失与贫化 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 81 六 降低矿石损失与贫化的措施 选择合理的底部出矿结构 推广无轨出矿设备和振动出矿设备 加强放矿管理 提高矿石回收率 降低矿石贫化率 选择适宜的提升 运输方式和容器 避免多次转运矿石 减少粉矿损失 加强生产管理 建立健全质量监测 管理和控制体系 减少矿石贫化与损失 第六节矿石的损失与贫化 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 82 一 地质图件绘制的特点二 地形图三 矿床等高线图四 常用的其他地质图件五 读图方法 第七节地质图件 矿山地质基础知识 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 83 一 地质图件绘制的特点1 坐标系统1 平面直角坐标 如下图所示 2 高程 绝对高程和相对高程 如下图所示 2 方位角及象限角方位角 是从子午线的北端开始沿顺时针方向计算 它的范围从0 到360 如下图所示 象限角 以地面上某一点为中心 用通过这一点的子午线和纬线把大地划成四个象限 象限角的读法是由标准方向的北端或南端量至某一直线的水平角称为象限角 象限角的角值在0 至90 之间 如下图所示 第七节地质图件 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 84 平面直角坐标系 高程计算示意图 方位角和象限角 立井标高投影图 第七节地质图件 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 85 一 地质图件绘制的特点3 投影图平面图 采用水平投射绘制而成的各种地质及工程图件 又称作水平投影图 剖面图 根据工程和设计的需要 假想把矿床和岩层沿某个方向切开 把切开面所见到的内部结构向侧面投影成图 如上图中的立井标高投影图所示 4 标高投影在水平投影图上 把投影物各点的标高值标注在各投影点位置的旁侧 用来说明各个点高于或低于水平面的数值 这就叫标高投影 如上图中立井标高投影图所示 第七节地质图件 27 03 2020 矿物资源工程专业主干课程 86 二 地形图1 概念 反映地球表面高低起伏形状的图纸称为地形图 地形图中一般用地形等高线反映地貌 2 地形等高线1 概念 地形等高线是地面上高程相同的若干点联接而成的曲线 或者说是水平面与地表面相截的交线 将高程不同的等高线投影到平面上 则得到地形等高线图 2 等