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.doc

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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。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。 l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、礦山水文地質(zhì) 水文地質(zhì)是指自然界中地下水的各種變化和運動的現(xiàn)象。礦山企業(yè)自建設(shè)之日起，必須開展礦山水文地質(zhì)基礎(chǔ)工作。工作的重點是礦坑水文地質(zhì)和礦區(qū)地表、地下水動態(tài)長期觀測。其具體工作要求如下： (一)礦坑水文地質(zhì)調(diào)查 工作開始前，應(yīng)匯集坑道地質(zhì)圖和有關(guān)剖面圖，坑道透水資料，礦坑排水系統(tǒng)，坑道“冒頂”資料，巖溶現(xiàn)象資料。 1.出水點的調(diào)查 調(diào)查出水點、時間、層位、標(biāo)高、水溫以及出水量的大小變化情況。對于出水原因、補(bǔ)給來源等做詳細(xì)記錄。 2．?dāng)鄬悠扑閹У恼{(diào)查 調(diào)查的主要內(nèi)容是：斷層的規(guī)模、產(chǎn)狀、性質(zhì)、充填物；含水性、導(dǎo)水性及隔水性；出水方式、部位和出水情況；水的理化性質(zhì)等。 3．巷道水文地質(zhì)調(diào)查 巷道通常都揭露多層含水層和隔水層，是從井下直接觀測水文地質(zhì)現(xiàn)象的好場所。應(yīng)著重調(diào)查：含水層、隔水層的巖性、厚度、巖石名稱、成分、產(chǎn)狀、層次；容測巖溶形狀、尺寸；巖溶含水層或其他含水層的裂隙發(fā)育狀況及其充填物；中段涌水總量。 4．廢坑及老窿的調(diào)查 調(diào)查的內(nèi)容有：建井、停采時間和原因，坑道新揭露的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造特征、礦種和硐口標(biāo)高，礦坑排水及對其他出水點的影響。災(zāi)害性透水原因、時間、部位、水量、目前礦坑總涌水量及含水系數(shù)。 5．工程地質(zhì)現(xiàn)象編錄 在井巷和采掘區(qū)的水文地質(zhì)編錄中，應(yīng)詳細(xì)記錄軟弱夾層，井巷底面、冒落、片幫、流沙，黏塑性巖土流變、管涌以及支柱變形破壞。 對于露天礦采區(qū)的邊坡形態(tài)，開裂、滑坡、坍塌等現(xiàn)象，地面塌陷、沉降和由此引起的地面建筑物的變形、開裂和破壞影響程度，都應(yīng)做好專門記錄。 (二)地表、地下水動態(tài)的觀測 (1)對礦區(qū)地表、地下水進(jìn)行長期動態(tài)觀測，是為了掌握地下水動態(tài)特征，從而判斷其與大氣降水、地表水體以及各含水層之間的聯(lián)系。分析地下水的疏干狀況與礦開采面積、深度的關(guān)系，為預(yù)防水害和利用地下水資源服務(wù)。 (2)地下水動態(tài)觀測孔的布置，一般要求是：組成礦區(qū)觀測網(wǎng)的觀測剖面呈放射狀布置；根據(jù)觀測目的，測網(wǎng)剖面不少于兩條；每條剖面上的觀測孔(井)要有三個1)xJz，剖面上觀測孔可分為：采礦邊緣孔(距開采邊界50m以內(nèi))，中圈孔(勘探或設(shè)計所預(yù)測的疏干漏斗水力坡度發(fā)生轉(zhuǎn)折的地段)，外圈孑L(補(bǔ)給邊界和影響邊界附近)，安全監(jiān)測孔(阻水構(gòu)造、塌陷區(qū)、隔水邊界)四類。 (3)地下水長期觀測內(nèi)容有：地下水位、坑內(nèi)水壓，地下水涌水流量，地下水溫度、水質(zhì)、含水量，以及與地下水活動有關(guān)的工程地質(zhì)現(xiàn)象。 (4)地下水位的觀測方法和儀器設(shè)備有：鐘響法、浮漂式水位計、儀表式水位計、燈顯示水位計、自記水位儀等。地下水動態(tài)觀測點一般應(yīng)每隔5—7天觀測一次水位、流量。雨季要加密觀測。 三、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，使溶洞泥涌人井內(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)灌人150萬m3，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50％。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、炸破作業(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)必須做好防、排水工作。 第 6 頁 共 6 頁