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礦山地質基礎

第一節 礦山地質研究的內容與目的

在礦山，為保證採礦工作順利、安全地進行，對礦床生產地段或整個礦區的各種地質現象進行的調查研究，且直接或間接為生產服務的地質工作，稱為礦山地質工作。即從礦山建設到礦山投產並進入正常生產的整個過程中，為進一步了解與掌握礦床地質條件，更深入、細緻地了解礦體的特點、分布、變化規律以及礦石的質量和儲量、預測可能發生的地質變化、地質災害預報及預防等問題展開的地質工作。

礦山地質工作的主要任務是：為礦山設計、建礦、採掘進度計劃編製、工程施工等提供可靠的地質資料。參與生產技術的管理工作，如儲量計算、礦石質量、礦石損失貧化等管理工作，開展專門性地質調查等。

礦山地質工作根據工作性質不同，又分為經常性生產地質工作、專門性地質工作、礦山地質管理工作及礦山水文地質等工作。

1、經常性生產地質工作

這是礦山開採整個過程中，為保證礦山生產正常進行，每個礦山都要經常的進行的地質工作。它主要包括：

（1）生產勘探工作。

（2）勘探工程和採掘工程中的地質調查、取樣工作。

（3）儲量計算工作。

2、專門性地質工作，這些工作包括

（1）為研究露天或地下礦山開採中岩體穩定性、為預防地質災害而進行的水文地質、地熱等地質工作。

（2）為保護礦山生產和生活環境而進行的環境地質調查工作。

（3）為了開展礦山資源的合理利用而進行的地質調查和地質評價工作。

3、礦山地質管理工作

（1）三級礦量儲備的管理工作。

（2）礦石損失、貧化的統計計算。

（3）礦石質量均衡管理工作

從上面的敘述可以看出，地質工作做的好與壞，直接關係到採礦工作安全生產的質量。生產中出現的各種技術問題，又往往與地質工作有關。例如礦床地質條件的變化，礦體形態、產狀、質量的急劇變化、礦體的突然錯失等等將引起生產技術條件的改變。在生產中尋找新礦體，特別是盲礦體的發現，即可增加礦產資源，又可延長礦山服務年限。又如，巨大的破碎帶的出現，意外的涌水，片幫、冒頂，採空區處理不當引起地表陷落等，都可成為生產中的不安全因素。為解決這些問題，都需要礦山地質工作人員提供可靠的基本地質資料。因此，礦山地質工作對於礦產資源的開發，保證礦山安全生產，具有重要意義

第二節 礦山地質作用與礦山地質構造

一、礦山地質作用

地球的演化迄今約有46億年的歷史。在這漫長的時間裡，經歷了許多複雜的變化發展過程，形成了地殼。地殼的年齡約為38億年左右。今天看到的地球只是它全部運動和發展中的一個階段。不論是地殼的物質成分和內部結構，還是地表形態等不斷形成、變化、發展，這種不斷變化發展的作用，就叫做地質作用

地質作用可以引起礦物、岩石及礦床的產生和破壞，可以引起地殼、海陸分布的變遷，可以釀成巨大的災害，有的地質作用人們可以直接覺察到，如火山噴發、地震、山崩等，但大多地質作用進行得很緩慢，在短暫的人生中很難直接觀察到，如大陸下沉、海岸上升等。地質作用按其能源來源不同，可以分為內動力地質作用和外動力地質作用。（一）內動力地質作用

內動力地質作用的能源主要來自地球內部，如地球的旋轉能、重力能、放射性元素衰變時產生的熱能等，並作用於整個地殼甚至整個岩石圈。內動力地質作用包括地震、地殼運動、岩漿變質作用。由於能量為地球本身所具有，而且十分巨大，因此，內動力地質作用是促使地球，特別是地殼和岩石圈變化發展的主導因素。

1、地殼運動

殼運動是一種由內動力引起地殼結構改變的機械運動，是地殼發展深化的主要動力。地殼運動的基本形式有兩種：一是水平運動，一是垂直升降運動。

水平運動是指地殼或岩石圈大致沿地球表面切線方的運動。由於地殼或岩石圈的水平擠壓或水平引張，而引起岩層的褶皺和斷裂，形成褶皺山系或地塹、裂谷。

升降運動為地殼或岩石圈沿垂直於地表方向的運動。這種運動表現為大面積的隆起和拗陷，引起海陸變遷及地勢高低變化。

2、岩漿作用

岩漿是一種源於地殼深處，成分十分複雜的熾熱的硅酸鹽熔融體，岩漿沿岩石裂縫或薄弱地帶向上運動，侵入岩石圈上部，甚至噴出地表。這種從岩漿的形成、移動，直至冷凝成岩的全過程，稱為岩漿作用。由岩漿作用形成的岩石稱岩漿岩，岩漿岩又可分為侵入岩與噴出岩。岩漿岩是組成岩石圈的主要岩石類型。

3、變質作用

變質作用是原來已固結成岩的固體岩石，由於受溫度、壓力、化學活動性流體等影響，發生礦物成分、化學成分或結構、構造變化的地質作用。由變質作用形成的岩石稱為變質岩，由變質作用形成的礦床叫變質礦床。

4、地震

地震是地殼的快速顫動。地震是一種自然災害。

（二）外動力地質作用

1、風化作用

地表岩石在水、空氣、陽光、生物的作用和影響下，發生破碎與分解，這一過程稱為風化作用。風化作用分為物理風化作用、化學風化作用和生物風化作用。

物理風化作用是岩石因溫度變化在原地破碎，而不改變其化學成分，不形成新礦物。

化學風化作用則因岩石在水、氧氣、二氧化碳等作用下發生的化學分解作用。其結果不但岩石的成分發生變化，而且會產生新的礦物。化學風化的方式主要有溶解、水化和氧化等。

生物風化作用是因岩石受生物活動的影響而被破壞。這種風化作用即有機械破壞也有化學分解。

化學風化作用則因岩石在水、氧氣、二氧化碳等作用下發生的化學分解作用。其結果不但岩石的成分發生變化，而且會產生新的礦物。化學風化的方式主要有溶解、水化和氧化等。

生物風化作用是因岩石受生物活動的影響而被破壞。這種風化作用即有機械破壞也有化學分解。

2、剝蝕作用

各種外力在運動狀態下對地面岩石及風化產物的破壞作用稱剝蝕作用。它可分為機械剝蝕和化學剝蝕兩種作用。

機械剝蝕作用是由於流水、冰川、海洋及風等對岩石進行的破壞作用。

化學剝蝕作用即是流水、地下水、海水等對許多岩石（如石灰岩等）進行化學分解作用機械沉積是指被搬運物質按顆粒大小、形狀和比重、在適當地點依次沉積下來。

化學沉積是指呈真溶液或膠體溶液狀態搬運的物質。因溶解質的溶解度不同，性質及溫度的影響，膠體物質由於所帶電荷被中和等原因而按一定順序沉積下來。一般情況下，其沉積順序為：氧化物、硅酸岩、鹽酸岩、硫酸岩和鹵化物。

5、成岩作用

使鬆散沉積物轉變為沉積岩的過程，稱成岩作用。在這一階段中，沉積物受到的成岩變化有固壓作用、膠結作用、脫水作用、重結晶作用等幾種形式

二 、礦山地質構造

組成地殼的岩層和岩體，在內、外動力地質作用下發生的變形，表現形式為岩石的彎曲和斷裂，形成褶皺和斷裂構造。這種現象稱為地質構造。地殼中各種礦產的形成、分布和賦存狀態都受一定地質構造的控制，許多已形成的礦產還會遭受後來地殼運動影響而變形，產生彎曲和斷裂，地下水的活動和富集與地質構造也有密切關係。

（一）岩層產狀

岩層的產狀是指岩層的產出狀態和空間方位。地質構造大多都是由水平的、傾斜的或直立的岩層構成的，因此分析岩層產狀，是分析地質構造的一項基礎工作。岩層的產狀要素有走向、傾向和傾角，如圖1所示。

1、走向　岩層面與水平面相交的線叫走向線（圖1中的AOB線），走向線兩端所指方向，稱為岩層的走向。

圖1岩層產狀要素

AOB－走向線　OD－傾斜線　OD『－傾斜線的水

平投影　α－傾角

2、傾向　在層面上垂直岩層走向線的直線叫岩層的傾斜線（圖1中的OD）。 傾斜線在水平面上的投影，叫傾向線（圖1中的OD"），傾向線所指的方向，就是岩層傾向（圖1中的OD"線所指的方向）。

3、傾角 傾斜線與其水平投影線（傾向線）之間的夾角，也就是岩層面與水平面的最大夾角叫做傾角。

（二）褶皺構造

褶皺是指成層岩石受力連續彎曲而沒有喪失其連續完整性的地質構造。

褶曲是褶皺的一個彎曲，它是褶皺組成的基本單位。它有兩種基本形態：背斜和向斜。

摺皺岩層彎曲的中心部分叫核，核部兩側的岩層叫翼，摺曲的理想中心面叫軸面。背斜摺曲的特點是兩翼岩層的傾向相背，核部為老岩層，兩側為新岩層，向斜摺曲的特點是兩翼岩層的傾向相向，核部為新岩層，兩側為老岩層

（三）斷裂

岩層受力後，除了形成摺皺構造外，常常產生裂隙或沿裂隙發生錯動，便岩層的連續性遭到破壞，這種構造稱為斷裂構造，其基本形態有節理和斷層兩種。

1、節理 沿破裂面沒有明顯位移的斷裂構造稱為節理。節理普遍存在於岩石中，如果岩層的節理髮育，即意味著岩層的裂隙很多。

節理按其明顯程度，可以分為張開的、閉合的和隱蔽的三種。張開型節理，其兩壁張開，具有明顯的空隙，肉眼能清楚看見，是地下水的良好通道，也是地下水儲藏的場所；閉合型節理，其兩壁密閉，中間沒有空隙，但肉眼能清楚看出有裂隙存在；隱蔽型節理，表現為一種毛髮狀裂紋，肉眼不易覺察，但是岩石在這個方向上已遭到破壞。

圖2 斷層要素

1-下盤；2-上盤；3-斷層線；4-斷裂破碎帶；5-

斷層面

（1）斷層面

斷層面是斷層兩盤發生相對位移的面，其形態有的平直，有的彎曲。其產狀可以是水平的和直立的，但多數是傾斜的。

（2）斷層線。

斷層線是斷層面與地面的交線，即斷層在地表的出露線。斷層線可以是條直線，但多數是呈不規則的曲線。

（3）斷盤

斷盤是指被斷層面分開的兩側岩塊。位於斷層面上邊的部分，即順著斷層面傾斜方向的部分稱為上盤，位於斷層面下邊的部分，即背著斷層面傾斜方向的部分稱為下盤。按兩個斷盤相對位移方向，斷盤又分為上升盤和下降盤。上開盤就是在位移中相對上升的部分，下降盤就是在相對位移中相對下降的部分。

3、斷距

斷距是指斷層兩盤相對位移的距離。斷層位移的方向和大小，對礦產資源的開採有著極大的影響，是礦產普查、勘探和礦山地質工作中必須查明的重要數據。

據斷層面兩側岩層相對錯動的情況，可將斷層分為正斷層、逆斷層、平移斷層和旋轉斷層幾種基本類型

（1）正斷層。正斷層是岩層受水平方向的引張力作用，上盤相對下降、下盤相對上升的斷層。

（2）逆斷層。逆斷層是岩層受水平壓應力作用，上盤相對上升、下盤相對下降的斷層。

（3）平移斷層。平移斷層是岩層受剪應力作用，兩盤沿斷層走向發生相對位移而沒有升降位移的斷層。

（4）旋轉斷層。旋轉斷層是兩盤發生過相對旋轉運動的斷層

圖3 斷層類型

a-正斷層；b-逆斷層；c-平移斷層；d-螺旋斷層

自然界中，斷層往往不是單個出現的，多數情況下是成組出現的，在斷層的延伸方向、斷層性質等方面都有一定的規律性，並且構成一定的組合形態。如由正斷層組合的地壘、地塹、階梯狀斷層以及由逆斷層組合的迭瓦式構造等

第三節 礦 床

礦產、礦床、礦體、礦石和圍岩

（一）礦產

通常指埋藏在地殼內或分布於地表的，可供人類所開採利用的天然礦物資源。按其工業用途分除水以外可歸納為三大類

1、金屬礦產：可供工業上提煉某些金屬的地下資源。按工業上的應用又可分為：

（1）黑色金屬、鐵（Fe）、錳（Mn）、鉻（Cr）、鈦（Ti）、釩（V）；

（2）有色金屬：銅（Cu）、鉛（Pb）、鋅（Zn）、鋁（Ai）、鎂（Mg）、鎢（W）、錫（Sn）、汞（Hg）、銻（Sb）等；

（3）稀有金屬：鉭（Ta）、鈹（Be）、鋰（Li）、鉑（Cs）等；

（4）貴金屬：金（Au）、銀（Ag）、鉑（Pt）等；

（5）分散元素；鍺（Ge）、鎵（Ga）、鎘（Cd）；

（6）放射性金屬：鈾（U）、釷（Th）；

2、非金屬礦產：指工業上不作為金屬元素而提取利用的地下資源。除少數非金屬元素如硫、磷被工業上提取之外，多數是利用其礦物集合體的某些物理性質，化學性質和工藝特性等。例如金剛石是利用它的便度和光澤，石棉是利用它的耐火、耐酸、絕緣、絕熱性。按工業用途非金屬礦產可分為五種。

（1）冶金輔助原料：菱鎂礦、耐火粘土、高鋁礦物原料、白雲岩、硅石（石英石、石英砂岩、脈石英）、石灰岩、螢石等。

（2）化工原料：磷、硫、鉀鹽、鎂鹽、天然鹼、碘、重晶石、明礬石、膨潤土、伊利石、沸石、地蠟等。

（3）特種非金屬礦產，金剛石、水晶、硼、雲母、電氣石等。

（4）陶瓷及玻璃原料，長石、粘土、葉蠟石、玻璃砂和高嶺土等。

（5）建築材料：浮石、珍珠岩、石灰石、花崗岩、大理石、砂、礫石等。

3、燃料礦產：石油、天然氣、煤及油頁岩等。

（二）礦床及其分類

1、礦床

地殼內部和表面富集有用礦物或組分，在質和量上達到工業要求和具備開條件的部位叫礦床。

2、礦床分類

礦床按其成因分類可分三大類。

A、內生礦床

地球內部各種能量所導致礦床形成的所有地質作用稱為

內生成礦作用。有內生成礦作用所形成的各種礦床，總

稱為內生礦床。

（1）岩漿礦床

1）早期岩漿礦床2）晚期岩漿礦床3）熔離礦床

（2）偉晶岩礦床

（3）氣液礦床

1）矽卡岩礦床 2）熱液礦床

（4）火山成因礦床

1）火山一次火山岩漿礦床 2）火山一次火山氣液礦床 3）火山沉積礦床

B、外生礦床：

外生成礦是指在外動力地質作用下，在地殼表面常溫常壓下所進的各種成礦作用所形成的礦床。

（1）風化礦床

1）殘積、坡積礦床 2）殘餘礦床 3）淋積礦床

（2）沉積礦床

1）機械沉積礦床 2）化學沉積礦床 3）生物化學沉積礦床

C、變質礦床：

由變質成礦作用形成的礦床，這種成礦作用發生在地殼內部，主要是由於岩漿侵入和區域變質作用所引起的。變質礦床雖然也是內動力作用下的產物，但成礦作用的方式及礦床的次生性質和內生礦床的性質有所不同，所以劃歸另一類礦床，即變質礦床。

（1）接觸變質礦床

（2）區域變質礦床

1）受變質礦床 2）變成礦床

礦床按其礦體形狀、傾角和厚度亦分為三類。

礦床按形狀分類

（1）層狀礦床：這類礦床多為沉積生成。其特點是分布範圍比較廣，形狀及賦存條件穩定，有用成分組成及含量比較穩定、均勻。一般黑色金屬礦床、石灰岩礦、煤礦多屬此類。

（2）脈狀礦床：這類礦床主要是由熱液和氣化作用，將礦物質充填於地殼裂縫中而生成。它的特點是礦脈與圍岩接觸處有蝕變現象，礦床埋藏不穩定，有用成分含量不均勻。有色金屬礦床、螢石礦床、稀有金屬礦床多屬此類。

（3）塊狀礦床：這類礦床多由充填、交代、熔離和氣化作用而生成，其特點是礦床大小不一，是不規則的透鏡狀、礦繅、礦株等形狀產出，且礦體與圍岩之間一般無明顯的接觸界線。某些有色金屬礦常屬此類。

礦床按厚度分類：礦體的厚度系指礦體上、下盤間的垂直距離或水平距離。前者稱為垂直厚度或真厚度，後者稱為水平厚度。一般所指的礦體厚度系垂直厚度。

（1）極薄礦體：厚度在0.8m以下。在這類礦體中，無論掘進或採礦，均需采、掘一部分圍岩，以形成正常的工作空間。

（2）薄礦體：厚度為0.8~4m。在緩傾斜條件下，這類礦體常以單一分層回採。在巷道掘中，厚度小於2米時須開鑿部分圍岩，在回採時一般不需要採掘圍岩。

（3）中厚礦體：厚度為4~10m。這類礦床通常用淺孔採礦方法開採，礦塊沿礦體走向布置。

（4）厚礦體：厚度為 10~30m。開採時可用深孔爆破採礦方法，礦塊可沿走向布置，厚度較大時可沿垂直走向布置。

（5）極厚礦體：厚度大於 30m。開採這類礦床，應垂直走向布置礦塊。當礦體厚度大於50~60m時，除垂直走向布置礦柱外，往往還要留走向礦柱，以保回採工作的安全。當埋藏較淺時，可用露天開採

礦床按傾角分類

（1）水平與微傾斜礦床：傾角小於5。。

（2）緩傾斜礦床：傾角為5~30。。

（3）傾斜礦床：傾角為30~55。。

（4）急傾斜礦床：傾角大於55。。

（三）礦體

礦體是礦床的基本組成單位，是達到工業要求的含礦部分，又是開採的直接對象。

礦體的形狀比較常見的有等軸狀礦體、板狀礦體和柱狀礦體。

（四）礦石

1、礦石 礦石是含有有用礦物（或組分）並組成礦體的礦物集合體。是直接的開採對象。

2、礦石品位 礦石中有用組分的單位含量，是衡量礦石質量的主要指標，表示方法有三種。

（1）百分比法。一般金屬和化合物多用此表示法。例如鐵礦石的品位是35%，就是表示100噸鐵礦石中含有35噸鐵金屬。

（2）每噸所含克數法。貴重金屬如鉑、金等在礦石中含量很少，則用此法表示。例如金礦石的品位是10克/噸，即表示每噸金礦含有10克金。

（3）液體礦物，一般用每升含有用礦物成分的克數表示，其單位為G/L。

（五）圍岩

圍岩是礦體周圍無經濟價值的岩石。礦體和圍岩兩者界限有的清楚，有的為漸變無明顯邊界，大於邊界品位的部分為礦體。隨著工藝技術的提高礦體的範圍存在擴大的可能性

（六）岩石

岩石是礦物的集合體，它是由各種地質作用形成的。各種岩石都具有一定的化學成分、礦物成分、結構、構造和產狀。有的岩石由一種礦物組成，例如結晶石灰岩即由方解石組成，但大多數岩石由幾種礦物組成。

岩石按成因可分為岩漿岩、沉積岩和變質岩三大類。

1、岩漿岩

常見的各類岩漿岩介紹如下：

①酸性岩類

②中性岩類：

③基性岩類：

④超基性岩類：

⑤脈岩類：

⑥火山玻璃岩：

2、沉積岩

沉積岩是早期生成的岩漿岩、沉積岩及變質岩被風化、剝蝕及搬運後在一定地質條件下沉積成岩的岩石。正常的沉積岩都是在外力地質作用下形成的。

常見的各類沉積岩有：

①碎屑岩類

②粘土岩類

③化學岩及生物化學岩類

3、變質岩

（七）礦產儲量分級

礦石儲量，簡稱儲量或礦量，是指有用組分或礦石在地下的埋藏量。儲量是地質勘探工作成果的具體表現，同時也是國家計劃部門和有關生產部門制定生產規劃和進行礦山企業設計的重要依據。

1、儲量分類

根據我國當前技術經濟條件，並考慮遠景發展的需要，將金屬礦產儲量分為兩類：

（1）能利用（表內）儲量：是符合當前生產技術經濟條件的儲量。

（2）暫不能利用（表外）儲量：是由於有益組分或礦物含量低；礦體厚度薄；礦山開採技術條件或水文地質條件特別複雜；或對這種礦產加工技術方法尚未解抉，不符合當前生產技術、經濟條件，工業上暫不能利用而將來可能利用的儲量。

2、儲量分級和級別條件

金屬礦產儲量可分為A、B、C、D四級，各級儲量的工業用途和條件如下：

A級

礦山編製採掘計劃依據的儲量；由生產部門探求。其條件是：

（1）準確控制礦體的形狀，產狀和空間位置

（2）對於影響開採的斷層、摺皺、破碎帶已準確控制。對於夾石和破壞礦體的火成岩的岩性、產狀及分布情況，己經確定。

（3）對於礦石工業類型和品級的種類及其比例和變化規律己完全確定。在需要分采和地質條件可能的情況下，應圈出礦石工業類型和品級。

B級

礦山建設設計依據的儲量，又是地質勘探階段探求的高級儲量，並可起到驗證C級儲量的作用。一般分布在礦體的淺部——礦山初期開採地段。

其條件是在C級儲量的基礎上：

（1）詳細控制礦體的形狀、產狀和空間位置。

（2）在B級範圍內對破壞和影響礦體較大的斷層、褶皺、破碎帶的性質、產狀已詳細控制。對夾石和破壞主要礦體的主要火成岩的岩性、產狀和分布情況已基本確定。

（3）對礦石工業類型和品級種類及其比例和變化規律己詳細確定。在需要分采和地質條件可能的情況下，應圈出主要礦石工業類型和品級

C級

礦山建設設計依據的儲量。其條件是：

（1）基本控制礦體的形狀、產狀和空間位置。

（2）對破壞和影響主要礦體的較大斷層、摺皺、破碎帶的性質和產狀已基本控制。對夾石和破壞主要礦體的主要岩漿岩的岩性、產狀和分布規律己大致了解。

（3）基本確定礦石工業類型和品級的種類及其比例和變化規律。

D級

此級儲量的用途有：①為進一步布置地質勘探工作和礦山建設遠景規劃的儲量；②對於複雜的較難求到C級儲量的礦床，一定數量的D級儲量可作為設計的依據； ③對一般礦床、部分的D級儲量，也可為礦山建設設計所利用，其條件是：

（1）大致控制礦體的形狀、產狀和分布範圍。

（2）大致了解破壞和影響礦體的地質構造特徵。

（3）大致確定礦石的工業類型和品級。

（八）礦石損失與貧化計算

礦石損失與貧化，既造成礦產資源損失，又降低礦床開採的經濟效果，在礦山企業設計和實際生產中，必須認真考慮回收的礦石量和質量指標。

1、礦石損失與貧化的原因

（1）礦石損失的原因

①地質原因

②水文地質原因

③留保安礦柱為了保護井巷和地面設施，留保安礦柱，引起礦石損失。

④採礦工作不正確 如違反合理的開採順序，回採工作不及時，留不適當的礦柱，礦山地質、測量工作不正確或不及時，引起礦石損失。

⑤運輸和裝載礦石引起的損失 在運輸和裝載礦石過程中，撒落礦石（特別是粉礦），引起的礦石損失。

⑥與採礦方法有關的損失 現用的採礦方法，都不可避免地產生一定數量的礦石損失。

⑦地下火災、水災、岩層移動及其它原因 由於地下火災、水災、岩石移動等的影響，致使一部分礦石不能采出，而引起的礦石損失。

（2）礦石貧化的原因

①採礦過程中，廢石及非工業礦石的混入。

②採礦過程中，富礦粉損失。

③礦床開採過程中，有用成分被析出等。

1）礦石貧化率

它是工業礦石有用成分含量與采出礦石有用成分含量之差，對工業礦石有用成分含量之比，即：

α－α＇ 　　　 α＇ 　

ρ＝————　＝（1－ ——　）×100%

α　　　　　　　α

式中 ρ—— 礦石貧化率，％；

α—— 工業礦石有用成分含量，％；

α＇—— 采出礦石有用成分含量，％；

（2）有用成分回收率

它是采出礦石中有用成分數量，對工業儲量中有用成分數量之比：

　 　　　　　　 Ty T·α＇ T

　 　　　　E＝—— ＝—— ＝—（1－ρ）×100％

　　　 Qy 　Q·α Q

式中 E——有用成分回收率，%；

Ty——采出礦石中有用成分數量，噸；

Qy——工業儲量中有用成分數量，噸；

T——采出礦石數量，噸；

Q——礦床工業儲量，噸。

（3）廢石混入率

它是混入采出礦石中的廢石量，對采出礦石量之比。

根據礦床開採結果，可以列出礦石數量和有用成分數量平衡的方程組：

T＝Q－Q0＋R （A）

Tα＇＝(Q－Q0) α＋Rα＂ （B）

式中 Q0——開採過程中損失的工業儲量，噸；

R——混入采出礦石的廢石量，噸；

α＂——廢石中的有用成分含量，%。

解方程組（A）和（B），得

　　 R α－α『 　 α"－α＂

　ρ"＝—— ＝———— ＝（1－————　）×100％　　

T 　 α－α＂ 　α－α＂

式中 ρ"——廢石混入率，%。

（4）工業礦石回收率

它是工業儲量減去開採損失的工業儲量，對工業儲量之比，即：

　　 Q－Q0 Q0

　　　　　K＝———— ＝（1－——）×100％

　　　 Q 　 Q

式中 K——工業礦石回收率，%。

由方程組（A）及（B）得 ：

　　 T

　　　　　 K＝——（1－ρ"）×100％

第四節 岩石的物理力學性質

一、岩石的物理力學性質

（一）岩石的彈性、塑性和脆性

（二）岩石的硬度和韌性

（三）岩石的強度

（四）岩石的比重和容重

（五）岩石的孔隙度

（六）岩石特徵阻抗

二、岩石的堅固性及分級

普氏分級法，為了從數量上表示岩石的堅固性，用 （f）來表示岩石堅固性係數。堅固性愈大的岩石，堅固性係數也愈大。常見的岩石堅固性係數介於0.3～20之間，共分成十級，如下表所列。

普氏岩石堅固性分級表

測定岩石堅固性係數 （f）的方法很多，最簡單的方法是用5×5×5厘米的立方體岩石試樣，使其受單向壓縮，設其極限抗壓強度為R（f克/厘米2），將R值以100除之，得一抽象數，此數即為f值。

普氏堅固性係數的缺點是過於概括、籠統，它只能在大的範圍內判定岩石的堅固程度，用來作數值上的計算時誤差範圍較大。

第五節 礦床勘探

一、勘探階段的劃分

礦床勘探是在普查找礦的基礎上，以建礦和礦山生產的實際需要出發，綜合運用地質理論和採用多種手段，對礦床進行全面揭露和調查研究的地質工作。以礦床投入勘探到礦山生產結束，可將礦床勘探分為三個階段

1、初步勘探

是在普查的基礎上，對礦床作進一步的評價工作。其主要任務是大致查明礦床的分布範圍、礦床的形狀產狀以及地質構造和礦石的質量、技術加工特性，計算礦床遠景儲量。

初步勘探所獲得的資料，可以作為確定詳細勘探地段的依據，或作為礦山企業初步設計的依據。

2、詳細勘探

經過初步勘探，對礦床工業價值已經作出肯定結論之後進行的，主要任務是較詳細地查明礦床地質構造、礦體的形狀和產狀、充分查明礦石質量和技術加工特性以及各類型礦石的分布情況。

詳細勘探所獲得的資料，移交工業部門作為礦山企業技術設計的依據

3、生產勘探 是在詳細勘探的基礎上，在礦山建設階段和投產以後所進行的地質工作。其目的和任務如下：

（1）生產勘探可取得較詳細、較可靠的地質資料，可提高儲量級別，為礦山的開採設計，為編製採掘進度計劃，為指導施工和生產提供地質依據。

（2）生產勘探將使儲量不斷升級並擴大工業儲量，間接地保證三級礦量的平衡。

（3）生產勘察是合理開發地下資源，開展礦產綜合利用，減少礦石損失貧化的重要保證。

二、勘探類型及工程間距

（一）礦床勘探類型

勘探類型是按勘探工作的難易程度對礦床劃分的類型。正確確定和劃分礦床的勘探類型，是合理地選擇勘探方法和布置工程的重要的依據。

（二）勘探工程間距

工程間距（或稱工程密度）是指每個截穿礦體的勘探工程所控制的礦體面積，或是一定面積內的勘探工程的數量。合理確定勘探工程間距，不僅是一個技術問題，而且也是一個經濟問題。

1、影響勘探工程間距的因素

工程間距的選擇主要取決於礦床不同的勘探類型礦床規模大，礦體形態、厚度、質量變化小，地質構造簡單的，工程間距可以大一些。其次是選擇間距要足以使相鄰工程和相鄰剖面的資料可以相互聯繫與對比。第三是預計礦山首期投產地段，工程間距要密一些。第四是當使用坑探時，坑道間距應儘可能與預計開採中段和開採塊段相一致，或為其倍數，以便勘探坑道能為開採所利用。

2、確定勘探工程間距的方法 常採用類比法來確定工程間距。

在礦床勘探的中期階段，一般用「抽稀法」來進一步驗證確定合理的工程密度。即選擇礦床中的某一典型地段，先布置較密的工程，用取得的資料作出地質剖面圖，並計算出該地段的礦石儲量及平均品位，然後有意將這些工程抽稀一倍、兩倍甚至三倍的間距。再進行作圖及儲量計算，與放稀前進行對此。若前後兩次所作圖件中的礦體形態、位置相差不大，兩次計算所得儲量及平均品位也很相近，就說明今後勘探可按抽稀後的工程間距進行工程布置。反之，則不能抽稀，只能按原有密度進行勘探

三、礦床勘探技術手段

目前，常用的探礦手段有坑探工程、鑽探工程、深孔鑿岩和穿孔機探礦等。

（一）地表坑探工程

包括淺井、小圓井、探槽等。常用於地表淺部的勘探，藉以揭露、追索和圈定淺部礦體、被覆蓋的地質界線以及查清地質構造。

1、槽探 是較重要的地表坑探工程，廣泛用來揭露2~2.5米浮土下的岩石和礦體。在露天開採平台可配合穿孔機探礦，以進一步圈定礦體邊界和劃分礦石類型。探槽寬度一般為0.7~1.0米。深度一般不超過3米，長度決定於用途，可由數米到數十米。探槽布置方嚮應垂直礦體或岩層走向。

2、淺井 指斷面為長方形或正方形的地表垂直坑道，多用於勘探風化殼或浮土掩蓋不深的層狀、似層狀礦體或砂礦床。

3、小圓井 斷面為圓形的淺井，用於浮土穩定，不需支護的地段。

二）地下坑探工程（簡稱坑探） 包括平窿、石門、沿脈、穿脈、豎井和斜井等。

水平的坑探工程

平窿 是地表有出口的水平坑道，只在地形有起伏的條件下才能應用。

石門 是在地表沒有出口，在圍岩中掘進，而且大致與礦體走向垂直的水平坑道。

沿脈 是指在地表無直接出口，在礦體內沿礦體走向掘進的水平坑道。

穿脈 大致垂直礦體走向，橫穿礦體厚度，地面沒有直接出口的水平坑道。

豎井 是地表沒有出口的重型垂直坑道，與淺井不同之處在於斷面大、嘗試大，並有較正規的提升、通風等設備；豎井的下部用石門與礦體相連接，勘探豎井常布置在礦體的下盤，以便將來採礦時作為副井或通風井用

傾斜的坑探工程

斜井 是地表設有出口的傾斜坑道，用以勘探產狀穩定和傾角較小（<45o）的礦體，其優點在於節省石門。

天井 是地表沒有直接出口的垂直或陡傾斜坑道。用於貫通上下兩層水平坑道或揭露礦體沿傾斜方向的變化。

（三）鑽探

是礦床勘探中最重要的技術手段，在勘探的各個階段都被廣泛使用。它主要用來追索圈定礦體，了解礦化深度及礦化範圍，了解深部地質構造，研究礦石質量特徵以及地下含水情況等。

目前，廣泛使用的是岩芯鑽探，不受地形條件的影響，且可打任何方向、任何傾斜角度的鑽孔。不僅適用於地表（地面鑽），也適用於在坑道中進行鑽探（坑內鑽），既可垂直探礦，也可傾斜或水平探礦。探礦成本比坑道低。鑽孔直徑一般為90毫米和110毫米，也有更大直徑和小口徑的岩心鑽。

為了保證鑽探質量，要求岩芯採取率不低於60%，頂底頂和礦芯採取率不低於70%。鑽進過程中，還需系統測量天頂角和方位角，大量鑽具長度。鑽探結束後要進行嚴格封孔。

四、勘探報告的編製

礦床地質勘探工作結束後，應向有關部門提交地質勘探報告。勘探階段不同，提交的地質報告內容也不同。其中，最終儲量報告是編製礦山開採設計的依據。一部完整的地質報告，應包括文字資料、圖件和表格等。

第六節 地質勘查作業安全

地質勘查作業因其作業的特殊性，如作業場地較分散，作業環境較艱苦，井巷施工與爆破工作中又存在許多不安全因素，在生產過程中存在發生事故的概率，如果對不安全因素重視不夠、控制措施不利，可能發生安全事故，導致人員傷亡、財產損失。地質勘查作業中作業強度大、危險性較大的作業主要有坑探作業、鑽探作業、爆破作業、駕駛作業和槽井探作業等。在上述礦床勘探作業以及其它輔助作業中，易出現的事故類型大致有物體打擊、機械傷害、高處墜落、坍塌、冒頂片幫、放炮、火藥爆炸、車輛傷害、觸電或雷擊、火災、鍋爐爆炸、中毒或窒息。而前七種事故類型的事故相對更容易發生、事故危害更大，需引起高度重視的事故類型。

一、事故預防

1、井巷施工

井巷施工是在岩（礦）體中掘進各種形式井巷，破壞了岩（礦）體的原始應力平衡狀態，出現各種地壓現象。在施工過程中，應根據產生的不同地壓現象，採取相應措施進行地壓管理，如井巷支護、井巷維護等，以保安全生產。

在施工過程中，根據岩石穩固程度、地質賦存條件等，採取相應措施防止局部冒落和大面積岩石移動（片幫）。

2、高空作業

井下作業和鑽塔安裝與拆缷等作業場所其作業都有一定的高差，作業人員一定帶好安全帶，防止墜落或跌落事故；要認真檢查高處的機械、設備及零部件是否穩固，設備檢修和安裝後應檢查是否有工具或其它物品遺留在上面，以防設備在啟動時由於震動導致落物傷人；在進行鑽塔安裝和拆缷的高處工作時，應張掛安全網；施工前應認真檢查腳手架、操作台是否堅固、牢靠，跳板、梯子是否有滑動現象等。

3、爆破作業

爆破作業一定要嚴格按爆破安全操作規程進行操作，在炸藥的使用、存放、運輸過程中尤其重要，嚴防發生意外爆炸。爆破器材嚴格出入庫制度。

4、機械作業

將有危險的部件隔離。如將電動機皮帶、聯軸器等旋轉體周圍設置防護罩。

採用警告指示燈、警告牌，提醒作業人員不要靠近危險源。

採取遙控和自動控制措施，防止在有塵、毒和存在易爆危險作業場所，對近距離操作作業人員的傷害。

5、用電作業

主要是防止觸電事故及電流通過易燃易爆物時，引起燃燒爆炸事故。

在變電所和開關箱等電氣設備周圍安裝隔離柵欄、防護罩和絕緣板等。在切斷電源時要掛牌警示。

要經常檢查、檢測電器設備的絕緣性能，防止引起漏電傷人。

防止電線電流過載、發熱引起火災。

防止可燃氣體、蒸氣因靜電火花引起爆炸、燃燒事故。

第七節 礦山地質災害與預防

礦山地質災害，除地下涌水已於礦山水文地質部分介紹外，其它地質災害表現形式為：地震、地熱、泥石流、岩爆、滑坡、坍塌等。

一、地震

二、地熱

三、泥石流

四、岩爆

五、岩石滑坡與坍塌