矿床地质构造、水文地质及其对矿山安全生产的影响

矿床地质构造 水文地质及其对矿矿床地质构造 水文地质及其对矿 山安全生产的影响山安全生产的影响 一 矿床地质构造一 矿床地质构造 一 地质构造 地质构造 是指承受地壳运动的岩层或岩体 在地应力的 作用下发生形变的结果 地应力的方式和结果有三类 1 压应力使岩石发生挤压作用 形成压性构造 2 张应力使岩石发生拉伸作用 形成张性构造 3 扭应力使岩石发生扭曲作用 形成扭性构造 岩石的形变 除与应力的大小 方向 性质和作用时间的 长短有关外 还与岩石本身的理化表现有关 基本的构造类型 有 水平构造 倾斜构造 褶皱构造和断层构造等 其规模有 大有小 形态亦多种多样 l 水平构造 原始岩层一般是水平的 它在地壳垂直运动影响下未经褶 皱变动而仍保持水平或近似水平的产状者 称为水平构造 2 倾斜构造 倾斜构造是指岩层经构造变动后岩层层面与水平面间具有 一定的夹角 倾斜岩层常是褶曲的翼 断层的一盘 或者由不 均匀的升降运动引起的 3 褶皱构造 岩层在侧方压应力作用下发生的弯曲叫褶曲 褶曲又指岩 层的单个弯曲 而岩层的连续弯曲则称为褶皱 褶皱的形态可 用褶曲要素表示 4 断层构造 断层构造是指岩石受应力作用而发生变形 当应力超过一 定强度时 岩石便发生破裂 甚至沿破裂面发生错动 使岩层 的连续性 完整性受到破坏而形成的构造 按断层的规模和破 裂程度 可分为劈理 节理 断层等基本类型 二 矿床地质构造 矿床地质构造 是指埋藏在地壳里的矿体与各种岩石单体 所自然形成的矿床 采矿工作中常见矿床的成因类型为石灰岩 砂岩 各种板岩 石英岩 矽卡岩 混合岩 闪长岩 花岗岩 等 矿床地质构造的地应力作用的方式 基本的构造类型 与 其地质构造相同 岩石是矿物结晶颗粒的集合体 由于颗粒大小不同 颗粒 间联结方式不同 岩石具有不同的结构与构造 岩石结构是指 岩石的组成部分 颗粒 的大小 形状 表面特征 颗粒相互关系 胶结类型特征等 而岩石的构造是指 岩石组成部分在空间排 列的情况 如岩石的层面构造 层理构造等 构成矿物的各种化学元素的原子 离子 在空间按一定规律重 复排列 使其具有规则的几何形状的固体称为晶体 二 矿山水文地质二 矿山水文地质 水文地质是指自然界中地下水的各种变化和运动的现象 矿山企业自建设之日起 必须开展矿山水文地质基础工作 工 作的重点是矿坑水文地质和矿区地表 地下水动态长期观测 其具体工作要求如下 一 矿坑水文地质调查 工作开始前 应汇集坑道地质图和有关剖面图 坑道透水 资料 矿坑排水系统 坑道 冒顶 资料 岩溶现象资料 1 出水点的调查 调查出水点 时间 层位 标高 水温以及出水量的大小 变化情况 对于出水原因 补给来源等做详细记录 2 断层破碎带的调查 调查的主要内容是 断层的规模 产状 性质 充填物 含水性 导水性及隔水性 出水方式 部位和出水情况 水的 理化性质等 3 巷道水文地质调查 巷道通常都揭露多层含水层和隔水层 是从井下直接观测 水文地质现象的好场所 应着重调查 含水层 隔水层的岩性 厚度 岩石名称 成分 产状 层次 容测岩溶形状 尺寸 岩溶含水层或其他含水层的裂隙发育状况及其充填物 中段涌 水总量 4 废坑及老窿的调查 调查的内容有 建井 停采时间和原因 坑道新揭露的地 层 岩性 地质构造特征 矿种和硐口标高 矿坑排水及对其 他出水点的影响 灾害性透水原因 时间 部位 水量 目前 矿坑总涌水量及含水系数 5 工程地质现象编录 在井巷和采掘区的水文地质编录中 应详细记录软弱夹层 井巷底面 冒落 片帮 流沙 黏塑性岩土流变 管涌以及支 柱变形破坏 对于露天矿采区的边坡形态 开裂 滑坡 坍塌等现象 地面塌陷 沉降和由此引起的地面建筑物的变形 开裂和破坏 影响程度 都应做好专门记录 二 地表 地下水动态的观测 1 对矿区地表 地下水进行长期动态观测 是为了掌握地 下水动态特征 从而判断其与大气降水 地表水体以及各含水 层之间的联系 分析地下水的疏干状况与矿开采面积 深度的 关系 为预防水害和利用地下水资源服务 2 地下水动态观测孔的布置 一般要求是 组成矿区观测 网的观测剖面呈放射状布置 根据观测目的 测网剖面不少于 两条 每条剖面上的观测孔 井 要有三个 1 xjz 剖面上观测孔 可分为 采矿边缘孔 距开采边界 50m 以内 中圈孔 勘探或设 计所预测的疏干漏斗水力坡度发生转折的地段 外圈孑 l 补给 边界和影响边界附近 安全监测孔 阻水构造 塌陷区 隔水边 界 四类 3 地下水长期观测内容有 地下水位 坑内水压 地下水 涌水流量 地下水温度 水质 含水量 以及与地下水活动有 关的工程地质现象 4 地下水位的观测方法和仪器设备有 钟响法 浮漂式水 位计 仪表式水位计 灯显示水位计 自记水位仪等 地下水 动态观测点一般应每隔 5 7 天观测一次水位 流量 雨季要加 密观测 三 水文地质对矿山安全生产的影响三 水文地质对矿山安全生产的影响 由于水文地质的影响 岩石的产状和褶皱 断层等构造对 地下水的静贮量 地表与地下水间的水力联系影响很大 水平 岩层不利于地下水的汇集 而单斜构造就有利于地下水的运动 和聚集 褶曲紧密的背斜构造顶部 一般裂隙比较发育 因而 在山区 背斜构造就不利于汇集地下水 却常常成为地下水的 补给区 向斜构造尤其是轴部最利于地下水的聚集和贮存 因 此 埋藏在向斜盆地构造区里的矿床 地下水的天然贮量 静贮 量 就会较大 含水较少的矿床 由于断层或其他破碎带的影响 而与含水丰富的岩层沟通 会增加矿床的含水量 断层破碎带是地下水的导水通路 也经常是矿山涌水的渠 道 因水文地质多方面因素对矿床构造的影响 使矿山地下积 水 涌水 将给矿山生产 安全造成如下主要影响 1 降低设备效率和使用寿命 如挖掘机在有水的工作面上 作业时 其工作时间利用系数一般只达正常挖掘机的 1 2 1 3 对于汽车和机车不仅降低生产效率 而且严重威胁行车 安全 2 降低矿山工程下降速度 采场底部汇水受淹时掘沟 会 降低掘沟速度 给新水平的准备造成很大困难 3 破坏边坡的稳定性 水是促使滑坡的一个主要因素 它 能使岩体的内摩擦角和黏聚力等物理性能指标降低 从而削弱 了边坡岩体的抗剪强度 大面积的滑坡会切断采场内的运输线 路并掩埋作业区 使生产中断 或导致发生人身伤亡事故 4 引起事故 灾害 直至淹没矿井 如山东省张家洼铁矿 南风井施工时 在井深 427m 处遇到突然涌水 最大涌水量达 256m3 h 致使井筒施工设备全部淹没在井中 造成停工一年 之久 严重影响了矿井建设周期 又如 1989 年辽宁省金州石棉 矿竖井施工中 由于地下水的溶浸和冲刷 使溶洞泥涌人井内 造成当场死亡 10 人的重大事故 5 恶化矿山环境 形成公害 在岩溶充水矿床地区 由于 长期排水 大量细颗粒泥沙从溶洞内流失 破坏洞内原有的力 学平衡 使第四纪冲击层失去支撑力而塌陷 地表水 雨水又 通过塌洞灌人矿井导致矿井淹没 如 1986 年湖南常宁水口山铅 锌矿一次地表水通过塌洞向矿内灌人 150 万 m3 致使该矿井停 产 1 个月 6 软化围岩 降低矿山巷道 采场顶板的稳定性 岩石 特别是软岩 受水浸湿后会改变其