1、安全技术理论安全技术理论王李管王李管王李管王李管工学博士工学博士工学博士工学博士工学博士工学博士 中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院中南大学资源与安全工程学院 教授教授教授教授教授教授讲授内容讲授内容一、矿山地质安全一、矿山地质安全一、矿山地质安全一、矿山地质安全二、露天矿山开采安全二、露天矿山开采安全二、露天矿山开采安全二、露天矿山开采安全三、地下矿山开采安全三、地下矿山开采安全三、地下矿山开采安全三、地下矿山开采安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质
2、安全矿山地质安全矿床与矿石矿物矿床与矿石矿物矿床与矿石矿物矿床与矿石矿物矿床与矿石矿物矿床与矿石矿物矿床是指可开采有用矿物的富集体。矿床是指可开采有用矿物的富集体。矿床是指可开采有用矿物的富集体。矿床是指可开采有用矿物的富集体。矿床是指可开采有用矿物的富集体。矿床是指可开采有用矿物的富集体。具有冶炼金属价值的固体物质称之为矿石，一般简具有冶炼金属价值的固体物质称之为矿石，一般简具有冶炼金属价值的固体物质称之为矿石，一般简具有冶炼金属价值的固体物质称之为矿石，一般简具有冶炼金属价值的固体物质称之为矿石，一般简具有冶炼金属价值的固体物质称之为矿石，一般简称为矿或矿产。称为矿或矿产。称为矿或矿产。称
3、为矿或矿产。称为矿或矿产。称为矿或矿产。矿石矿物是指在工业上能从其中提炼出一种或数种矿石矿物是指在工业上能从其中提炼出一种或数种矿石矿物是指在工业上能从其中提炼出一种或数种矿石矿物是指在工业上能从其中提炼出一种或数种矿石矿物是指在工业上能从其中提炼出一种或数种矿石矿物是指在工业上能从其中提炼出一种或数种有用金属元素的矿物。有用金属元素的矿物。有用金属元素的矿物。有用金属元素的矿物。有用金属元素的矿物。有用金属元素的矿物。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿物的基本特征矿物的基本特征矿物的基本特征矿物的基本特征矿物的基本特征矿物的基本特征 矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，
4、比如火矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火矿物是各种地质作用形成的天然化合物或单质，比如火山作用。山作用。山作用。山作用。山作用。山作用。矿物具有一定的化学成分。矿物具有一定的化学成分。矿物具有一定的化学成分。矿物具有一定的化学成分。矿物具有一定的化学成分。矿物具有一定的化学成分。矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。矿物还具有一
5、定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。矿物还具有一定的晶体结构，它们的原子呈规律的排列。矿物具有较为稳定的物理性质。矿物具有较为稳定的物理性质。矿物具有较为稳定的物理性质。矿物具有较为稳定的物理性质。矿物具有较为稳定的物理性质。矿物具有较为稳定的物理性质。矿物是组成矿石和岩石的基本单位。矿物是组成矿石和岩石的基本单位。矿物是组成矿石和岩石的基本单位。矿物是组成矿石和岩石的基本单位。矿物是组成矿石和岩石的基本单位。矿物是组成矿石和岩石的基本单位。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全世界主要资源分布世界主要资源分布世界主要资源分布世界主
6、要资源分布世界主要资源分布世界主要资源分布 截止到截止到截止到截止到19981998年底，全世界已发现且命名的矿物有三千八年底，全世界已发现且命名的矿物有三千八年底，全世界已发现且命名的矿物有三千八年底，全世界已发现且命名的矿物有三千八百多种，其中绝大多数是无机物。百多种，其中绝大多数是无机物。百多种，其中绝大多数是无机物。百多种，其中绝大多数是无机物。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全我国矿产资源情况我国矿产资源情况我国矿产资源情况我国矿产资源情况我国矿产资源情况我国矿产资源情况金属金属矿产矿产 探明探明矿矿区区 铁矿铁矿1834 锰矿锰矿213铬铁矿铬铁矿 56 铜矿铜矿 9
7、10 铝铝土土矿矿 310 铅锌矿铅锌矿 710镍矿镍矿 100金属金属矿产矿产 探明探明矿矿区区 钼矿钼矿 222钨矿钨矿 252锡矿锡矿 293 汞、汞、锑矿锑矿 103金金矿矿 1265 银矿银矿 569 在我国的现代经济社会发展中，矿产资源起着重要的基础性作用，在我国的现代经济社会发展中，矿产资源起着重要的基础性作用，在我国的现代经济社会发展中，矿产资源起着重要的基础性作用，在我国的现代经济社会发展中，矿产资源起着重要的基础性作用，95%95%左右的一次能源、左右的一次能源、左右的一次能源、左右的一次能源、80%80%以上的工业原料，大部分农业生产资料和以上的工业原料，大部分农业生产资
8、料和以上的工业原料，大部分农业生产资料和以上的工业原料，大部分农业生产资料和1/31/3的饮用的饮用的饮用的饮用水都取自于矿产资源。每年投入国民经济运转的固体矿产的矿石采出量达水都取自于矿产资源。每年投入国民经济运转的固体矿产的矿石采出量达水都取自于矿产资源。每年投入国民经济运转的固体矿产的矿石采出量达水都取自于矿产资源。每年投入国民经济运转的固体矿产的矿石采出量达5050多亿吨，石油、天然气达多亿吨，石油、天然气达多亿吨，石油、天然气达多亿吨，石油、天然气达1 1亿多吨。目前，全国已建成国有矿山企业亿多吨。目前，全国已建成国有矿山企业亿多吨。目前，全国已建成国有矿山企业亿多吨。目前，全国已建
9、成国有矿山企业84008400个，个，个，个，集体个体矿山企业集体个体矿山企业集体个体矿山企业集体个体矿山企业2727万多个，形成了万多个，形成了万多个，形成了万多个，形成了300300多个以矿业为依托的城镇。多个以矿业为依托的城镇。多个以矿业为依托的城镇。多个以矿业为依托的城镇。我我我我国已探明储量的金属矿产有国已探明储量的金属矿产有国已探明储量的金属矿产有国已探明储量的金属矿产有5454种。种。种。种。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全各种金属矿开采方式各种金属矿开采方式各种金属矿开采方式各种金属矿开采方式各种金属矿开采方式各种金属矿开采方式铁露天开采和地下开采。锰有露天开采
10、露天水力开采。铬地表手工，半机械化小规模开采。钛山坡露天开采和凹陷露天开采，其次是地下开采。钒副产品，随主矿开采，一般为露天开采方式。铜主要是地下采矿和露天采矿。铅锌以地下开采为主，少数矿区为露天开采，后转为地下开采。铝以露采为主。镍80年代以前主要以露天开采。80年代末期转入地下开采。钴作为副产品生产，有露天、地下、露天-地下联合开采等方法。钨主要是地下开采，少量的地表砂矿采用露天开采。锡采用留矿法、方格充填法、分段空场法、无底柱分段崩落法。钼大型的钼矿床，储量大、埋藏浅，最适合露采。汞主要是地下开采，目前采用平窿、斜井联合开拓的工程较多。锑地下开采为主，露采很少。铂族铂族金属是在开采铜镍
11、矿或制作钙镁肥的过程中回收的。金岩金为地下开采和露采，砂金矿主要为露天开采。银以坑采为主，露采的矿山很少。铌钽铍锂多为露天开采。地下开采不多。锶露天开采及地下平峒开采。稀土金属主要是露天开采，仅有个别矿山是地下开采。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿岩的物理力学性质矿岩的物理力学性质矿岩的物理力学性质矿岩的物理力学性质矿岩的物理力学性质矿岩的物理力学性质a岩石的物理、水理性质岩石的物理、水理性质.b岩石的力学性质：变形特征、强度特岩石的力学性质：变形特征、强度特征，它们与岩石的水理性质和岩石的征，它们与岩石的水理性质和岩石的结构构造和岩性有关。结构构造和岩性有关。c岩石的强度理
12、论和破坏准则。岩石的强度理论和破坏准则。内容内容内容内容矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质物理性质物理性质物理性质物理性质 容重：容重：容重：容重：单位体积岩石的重量，包括干容重和湿容重。单位体积岩石的重量，包括干容重和湿容重。单位体积岩石的重量，包括干容重和湿容重。单位体积岩石的重量，包括干容重和湿容重。空隙：孔隙与裂隙的总称。空隙：孔隙与裂隙的总称。大开型：在大气压下水能进入；大开型：在大气压下水能进入；小小开开型型：在在150个个大大气气压压下下或或在在真真空空中中水
13、水才能进入。才能进入。闭型空隙：与外界不通闭型空隙：与外界不通。开型空隙开型空隙开型空隙开型空隙空隙率：空隙率：空隙率：空隙率：空隙体积与总体积之比。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质矿岩的物理水理性质水理水理水理水理性质性质性质性质吸水率：吸水率：吸水率：吸水率：在大气压力下吸入水的重量与岩石干重量之比在大气压力下吸入水的重量与岩石干重量之比在大气压力下吸入水的重量与岩石干重量之比在大气压力下吸入水的重量与岩石干重量之比 的百分数。的百分数。的百分数。的百分数。饱水率：饱水率：饱水率：饱水
14、率：在高压下在高压下在高压下在高压下(一般为一般为一般为一般为150150个大气压个大气压个大气压个大气压)或真空中吸入或真空中吸入或真空中吸入或真空中吸入水水水水 的重量与岩石干重量之比的百分数。的重量与岩石干重量之比的百分数。的重量与岩石干重量之比的百分数。的重量与岩石干重量之比的百分数。饱水系数：饱水系数：饱水系数：饱水系数：吸水率与饱水率之比叫饱水系数。吸水率与饱水率之比叫饱水系数。吸水率与饱水率之比叫饱水系数。吸水率与饱水率之比叫饱水系数。透水性：透水性：透水性：透水性：岩石能被水透过的性能。用渗透性系数来衡量岩石能被水透过的性能。用渗透性系数来衡量岩石能被水透过的性能。用渗透性系数
15、来衡量岩石能被水透过的性能。用渗透性系数来衡量 (cm/s)cm/s)。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石材料岩石材料岩石材料岩石材料岩石材料岩石材料结构面：结构面：结构面：结构面：岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、节理、劈理节理、劈理节理、劈理节理、劈理已开裂结构面，又称不连续面。已开裂结构面，又称不
16、连续面。已开裂结构面，又称不连续面。已开裂结构面，又称不连续面。层理、板理、片理层理、板理、片理层理、板理、片理层理、板理、片理易开裂结构面。易开裂结构面。易开裂结构面。易开裂结构面。结构体：结构体：结构体：结构体：由不连续面切割成的大小不等、形态各异的由不连续面切割成的大小不等、形态各异的由不连续面切割成的大小不等、形态各异的由不连续面切割成的大小不等、形态各异的岩块。岩块。岩块。岩块。岩体：岩体：岩体：岩体：由不连续面和结构体组成的地质体。由不连续面和结构体组成的地质体。由不连续面和结构体组成的地质体。由不连续面和结构体组成的地质体。岩石的结构：岩石的结构：岩石的结构：岩石的结构：岩石中晶
17、粒岩石中晶粒岩石中晶粒岩石中晶粒(结晶岩结晶岩结晶岩结晶岩)和岩石颗粒和岩石颗粒和岩石颗粒和岩石颗粒(非结晶非结晶非结晶非结晶岩岩岩岩)的大小、形状及结合方式。的大小、形状及结合方式。的大小、形状及结合方式。的大小、形状及结合方式。岩浆岩岩浆岩岩浆岩岩浆岩粒状结构、斑状结构、玻璃质结构；粒状结构、斑状结构、玻璃质结构；粒状结构、斑状结构、玻璃质结构；粒状结构、斑状结构、玻璃质结构；沉积岩沉积岩沉积岩沉积岩粒状结构、片架结构、斑基结构；粒状结构、片架结构、斑基结构；粒状结构、片架结构、斑基结构；粒状结构、片架结构、斑基结构；变质岩变质岩变质岩变质岩板理结构、片理结构、片麻理结构。板理结构、片理结
18、构、片麻理结构。板理结构、片理结构、片麻理结构。板理结构、片理结构、片麻理结构。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石材料岩石材料岩石材料岩石材料岩石材料岩石材料结构面：结构面：结构面：结构面：岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同岩体中已开裂和易于开裂的地质界面。不同于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、于几何平面，有厚度，有弯曲。例如：断层、节理、劈理节理、劈理节理、劈理节理、劈理已开裂结构面，又称不连续面。已开裂结构面
19、又称不连续面。已开裂结构面，又称不连续面。已开裂结构面，又称不连续面。层理、板理、片理层理、板理、片理层理、板理、片理层理、板理、片理易开裂结构面。易开裂结构面。易开裂结构面。易开裂结构面。结构体：结构体：结构体：结构体：由不连续面切割成的大小不等、形态各异的由不连续面切割成的大小不等、形态各异的由不连续面切割成的大小不等、形态各异的由不连续面切割成的大小不等、形态各异的岩块。岩块。岩块。岩块。岩体：岩体：岩体：岩体：由不连续面和结构体组成的地质体。由不连续面和结构体组成的地质体。由不连续面和结构体组成的地质体。由不连续面和结构体组成的地质体。岩石的结构：岩石的结构：岩石的结构：岩石的结构：
20、岩石中晶粒岩石中晶粒岩石中晶粒岩石中晶粒(结晶岩结晶岩结晶岩结晶岩)和岩石颗粒和岩石颗粒和岩石颗粒和岩石颗粒(非结晶非结晶非结晶非结晶岩岩岩岩)的大小、形状及结合方式。的大小、形状及结合方式。的大小、形状及结合方式。的大小、形状及结合方式。岩石的构造：岩石的构造：岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与岩石中不同矿物集合体之间或矿物集合体与其它组成部分之间的排列方式及充填方式。其它组成部分之间的排列方式及充填方式。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征载荷类型载荷类型瞬时动荷作用下的变形特征：瞬时动荷作
21、用下的变形特征：冲击荷载作用，如凿岩爆破。冲击荷载作用，如凿岩爆破。瞬时静荷载作用下的变形特征：瞬时静荷载作用下的变形特征：作用时间为数分钟至作用时间为数分钟至1010余分余分钟。钟。长期静荷载作用下的变形特征：长期静荷载作用下的变形特征：蠕变特征蠕变特征矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征特点特点特点特点(1)或多或少具有一或多或少具有一定的弹性，但完全弹定的弹性，但完全弹性的岩石较少；性的岩石较少；(2)岩石的变形特征岩石的变形特征与岩石的岩性和结构与岩石的岩性和结构构造有关；构造有关；(3)岩
22、石的非弹性变岩石的非弹性变形不一定只在高应力形不一定只在高应力才出现，有此岩石在才出现，有此岩石在低应力条件下也出现低应力条件下也出现非弹性变形非弹性变形孔隙、孔隙、裂隙压缩。裂隙压缩。I.I.致密坚硬，玄武岩、石英岩、白云岩等；致密坚硬，玄武岩、石英岩、白云岩等；致密坚硬，玄武岩、石英岩、白云岩等；致密坚硬，玄武岩、石英岩、白云岩等；II.II.II.II.致密较软岩石，石灰岩等；致密较软岩石，石灰岩等；致密较软岩石，石灰岩等；致密较软岩石，石灰岩等；III.III.III.III.坚硬裂隙发育岩石，花岗岩、砂岩等；坚硬裂隙发育岩石，花岗岩、砂岩等；坚硬裂隙发育岩石，花岗岩、砂岩等；坚硬裂隙
23、发育岩石，花岗岩、砂岩等；IV.IV.IV.IV.叫坚硬致密的岩石，大理岩、片麻岩等；叫坚硬致密的岩石，大理岩、片麻岩等；叫坚硬致密的岩石，大理岩、片麻岩等；叫坚硬致密的岩石，大理岩、片麻岩等；V.V.V.V.片岩垂直片理加压片岩垂直片理加压片岩垂直片理加压片岩垂直片理加压VI.VI.VI.VI.岩盐。岩盐。岩盐。岩盐。弹性弹性弹塑性弹塑性塑弹性塑弹性塑弹塑性塑弹塑性塑弹塑性塑弹塑性弹塑蠕变型弹塑蠕变型1 1.单调连续加载单调连续加载单调连续加载单调连续加载单调连续加载单调连续加载矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形
24、特征岩石的变形特征2岩石的弹性参数确定岩石的弹性参数确定(弹模弹模E与泊桑比与泊桑比)泊桑比：应应力力应变应变曲曲线为线为直直线时线时：应应力力应变应变曲曲线为线为曲曲线时线时：初始弹模切线弹模割线弹模矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征3.岩石的全应力应变曲线岩石的全应力应变曲线应力应变全图应力应变全图岩石全应力应变曲线岩石全应力应变曲线岩石全应力应变曲线岩石全应力应变曲线 A A微裂隙压密极限微裂隙压密极限微裂隙压密极限微裂隙压密极限;B B弹性极限弹性极限弹性极限弹性极限;C C屈服极限；屈服
25、极限；屈服极限；屈服极限；D D峰值强度峰值强度峰值强度峰值强度;E E 残余强度。残余强度。残余强度。残余强度。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征4.岩石在循环加卸载条件下的变形特征岩石在循环加卸载条件下的变形特征矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征5.岩石在常规三轴压缩条件下的变形特征岩石在常规三轴压缩条件下的变形特征软岩：软岩：3 增大：曲线斜增大：曲线斜率上升，塑性变形增大，率上升，塑性变形增大
26、1-3增大增大；硬岩：硬岩：硬岩：硬岩：3 3 增大增大增大增大,曲线曲线曲线曲线斜率几乎不变，塑性斜率几乎不变，塑性斜率几乎不变，塑性斜率几乎不变，塑性变形增大，变形增大，变形增大，变形增大，1 1-3 3增大。增大。增大。增大。围压影响：围压影响：围压影响：围压影响：软岩软岩软岩软岩硬岩硬岩硬岩硬岩矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征岩石的变形特征6.真三轴压缩条件下的变形特征真三轴压缩条件下的变形特征2不变不变3不变不变 3不变，不变，2增大，增大，1-3上升；屈服限上升；塑性变形下降；上升；屈服限上升；
27、塑性变形下降；2不变，不变，3增大，增大，1-3上升；屈服限不变；塑性变形增大。上升；屈服限不变；塑性变形增大。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的强度岩石的强度岩石的强度岩石的强度岩石的强度岩石的强度1.抗拉强度抗拉强度直接拉伸法直接拉伸法直接拉伸法直接拉伸法劈裂法劈裂法劈裂法劈裂法间接拉伸间接拉伸间接拉伸间接拉伸方形试件方形试件方形试件方形试件点荷载法点荷载法点荷载法点荷载法矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的强度岩石的强度岩石的强度岩石的强度岩石的强度岩石的强度2.单轴抗压强度单轴抗压强度直接压缩法直接压缩法直接压缩法直接压缩法点荷载法点荷载法点荷载法
28、点荷载法矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全影响矿岩性质的因素影响矿岩性质的因素影响矿岩性质的因素影响矿岩性质的因素影响矿岩性质的因素影响矿岩性质的因素1.应力状态；应力状态；2.矿物成分矿物成分;矿物硬度；矿物硬度；不稳定矿物；不稳定矿物；粘土矿物。粘土矿物。3.岩石的构造；岩石的构造；4.水；水；5.温度。温度。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩石的破坏方式与过程岩石的破坏方式与过程岩石的破坏方式与过程岩石的破坏方式与过程岩石的破坏方式与过程岩石的破坏方式与过程破坏方式破坏方式破坏方式破坏方式破坏过程破坏过程破坏过程破坏过程矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿
29、山地质安全岩石的强度理论岩石的强度理论岩石的强度理论岩石的强度理论岩石的强度理论岩石的强度理论摩尔摩尔摩尔摩尔库仑强度理论库仑强度理论库仑强度理论库仑强度理论矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩体结构及其定义岩体结构及其定义岩体结构及其定义岩体结构及其定义岩体结构及其定义岩体结构及其定义结构面：结构面：岩体中已开裂或易开裂的所有地质界面。岩体中已开裂或易开裂的所有地质界面。不连续面：不连续面：开裂的或抗拉强度为零或很小的结构面。开裂的或抗拉强度为零或很小的结构面。结构体：结构体：由不连续面所切割成的岩石块体。由不连续面所切割成的岩石块体。岩体结构：岩体结构：岩体中结构单元的组合和
30、排列形式。岩体中结构单元的组合和排列形式。组合：组合：结构单元在岩体中的搭配关系。结构单元在岩体中的搭配关系。排列：排列：结构单无的有序和无序，不连续面的贯通结构单无的有序和无序，不连续面的贯通 或断续特征。或断续特征。岩体的力学效应岩体的力学效应变形效应：变形效应：岩体的变形是结构面的变形和结构体的变岩体的变形是结构面的变形和结构体的变 形的综合效应。形的综合效应。岩体的破坏：岩体的破坏：是结构体破坏、结构面错动、开裂或延是结构体破坏、结构面错动、开裂或延 伸的结果。伸的结果。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩体构造调查岩体构造调查岩体构造调查岩体构造调查岩体构造调查岩体构造
31、调查 主要由巷道详细线调查及钻孔调查两部分组成。调查的主要由巷道详细线调查及钻孔调查两部分组成。调查的主要由巷道详细线调查及钻孔调查两部分组成。调查的主要由巷道详细线调查及钻孔调查两部分组成。调查的主要内容包括：不连续面的几何参数（产状（倾角主要内容包括：不连续面的几何参数（产状（倾角主要内容包括：不连续面的几何参数（产状（倾角主要内容包括：不连续面的几何参数（产状（倾角/倾向）、倾向）、倾向）、倾向）、间距及持续性）、不连续面表面条件（平直度、粗糙度、张间距及持续性）、不连续面表面条件（平直度、粗糙度、张间距及持续性）、不连续面表面条件（平直度、粗糙度、张间距及持续性）、不连续面表面条件（平
32、直度、粗糙度、张开度）、充填物性质、风化等级及地下水条件等。开度）、充填物性质、风化等级及地下水条件等。开度）、充填物性质、风化等级及地下水条件等。开度）、充填物性质、风化等级及地下水条件等。无大于10cm的岩芯人工断裂岩芯缺失部分钻孔岩芯调查钻孔岩芯调查钻孔岩芯调查钻孔岩芯调查巷道详细线调查巷道详细线调查巷道详细线调查巷道详细线调查矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析节理密度等值线（调查巷道长节理密度等值线（调查巷道长节理密度等值线（调查巷道长节理密度等值线（调
33、查巷道长度度度度11481148米，节理数米，节理数米，节理数米，节理数39383938）断层密度等值线（调查巷道长断层密度等值线（调查巷道长断层密度等值线（调查巷道长断层密度等值线（调查巷道长度度度度11481148米，节理数米，节理数米，节理数米，节理数324324）不连续面密度等值线图不连续面密度等值线图不连续面密度等值线图不连续面密度等值线图矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析岩体构造调查结果分析不连续面几何参数概率分布模型不连续面几何参数概率分布模型不连续面几何参数概率分布
34、模型不连续面几何参数概率分布模型倾角倾角倾角倾角倾向倾向倾向倾向间距间距间距间距持续持续持续持续长度长度长度长度矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全不连续面分级不连续面分级不连续面分级不连续面分级不连续面分级不连续面分级级：级：延长数百米以上的断层或断层破碎带。影响矿延长数百米以上的断层或断层破碎带。影响矿山开拓工程的布置，影响开采顺序、矿区和矿山开拓工程的布置，影响开采顺序、矿区和矿山山体的稳定性。山山体的稳定性。级：级：延长数十米至数百米的断层或层间错动面。影延长数十米至数百米的断层或层间错动面。影响回采顺序和回采方向，影响多个采埸和多条响回采顺序和回采方向，影响多个采埸和多条
35、巷道和稳定性。巷道和稳定性。级：级：延长十余米至数十米的大节理或开裂层面。影延长十余米至数十米的大节理或开裂层面。影响单一采埸和单条巷道的稳定性。响单一采埸和单条巷道的稳定性。级：级：延展性短、无充填物的节理、劈理和次生裂隙。延展性短、无充填物的节理、劈理和次生裂隙。影响坑道和采埸的局部稳定性，影响岩体的力影响坑道和采埸的局部稳定性，影响岩体的力学效应。学效应。级：级：连续性差的小节理或隐节理，一般不切割成结连续性差的小节理或隐节理，一般不切割成结构体。主要影响岩石的力学性质。构体。主要影响岩石的力学性质。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文
36、地质结构水文地质结构水文地质结构含水体含水体(层层)：孔隙含水体孔隙含水体砂岩、砾岩。砂岩、砾岩。裂隙含水体：构造变动剧烈岩体。裂隙含水体：构造变动剧烈岩体。管道含水体：卡斯特化岩体。管道含水体：卡斯特化岩体。隔水体隔水体(层层)层状隔水体层状隔水体软弱岩层软弱岩层 块状隔水体块状隔水体A由不透水岩层组成，如碳酸盐由不透水岩层组成，如碳酸盐胶结砂砾层；胶结砂砾层；B地应力作用下紧闭的碎裂结地应力作用下紧闭的碎裂结构岩体。构岩体。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构常见于没有隔水体的河间地块岩体，排泄于河湖，补给
37、常见于没有隔水体的河间地块岩体，排泄于河湖，补给常见于没有隔水体的河间地块岩体，排泄于河湖，补给常见于没有隔水体的河间地块岩体，排泄于河湖，补给来自河湖。它可以是统一含水体，也可以是裂隙含水体。其来自河湖。它可以是统一含水体，也可以是裂隙含水体。其来自河湖。它可以是统一含水体，也可以是裂隙含水体。其来自河湖。它可以是统一含水体，也可以是裂隙含水体。其补给来源主要靠大气降水。在地块两侧河道水位相差较大时补给来源主要靠大气降水。在地块两侧河道水位相差较大时补给来源主要靠大气降水。在地块两侧河道水位相差较大时补给来源主要靠大气降水。在地块两侧河道水位相差较大时亦可河道运流补给。其运动方式在很大程度上
38、是受岩体结构亦可河道运流补给。其运动方式在很大程度上是受岩体结构亦可河道运流补给。其运动方式在很大程度上是受岩体结构亦可河道运流补给。其运动方式在很大程度上是受岩体结构所控制。其运动速度受潜水面的水力坡度和岩体渗透性控制。所控制。其运动速度受潜水面的水力坡度和岩体渗透性控制。所控制。其运动速度受潜水面的水力坡度和岩体渗透性控制。所控制。其运动速度受潜水面的水力坡度和岩体渗透性控制。1 1统一含水体结构统一含水体结构矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构2层状含水体结构层状含水体结构存在于两隔水层之间的透水层中，远
39、源补给，远缘排泄，存在于两隔水层之间的透水层中，远源补给，远缘排泄，多多数为承压水。数为承压水。特点是夹于隔水层之间。其补给、运行、排泄严格受隔水层特点是夹于隔水层之间。其补给、运行、排泄严格受隔水层控制，多半是远源补给，远缘排泄。由大气降水或者河湖补给。控制，多半是远源补给，远缘排泄。由大气降水或者河湖补给。排泄于湖河或统一含水体内，亦可以泉水的方式溢出地表，排泄于湖河或统一含水体内，亦可以泉水的方式溢出地表，多数多数为承压水为承压水。地下水面受上下隔水层的顶、底板控制。其运动形态。地下水面受上下隔水层的顶、底板控制。其运动形态主要受补给区与排泄区地下水位差、运行距离及含水体的透水性主要受补
40、给区与排泄区地下水位差、运行距离及含水体的透水性的控制。的控制。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构3脉状含水体结构脉状含水体结构 存在于断层破碎带或结构面内，其产状主要受断层往往与统存在于断层破碎带或结构面内，其产状主要受断层往往与统一含水体和层状含水体发育特征所控制，也可以把它视为陡一含水体和层状含水体发育特征所控制，也可以把它视为陡倾角的层状含水体，它可以有很多分枝，成为脉状地下水系，倾角的层状含水体，它可以有很多分枝，成为脉状地下水系，系往往与统一含水体、层状含水体相通，使它们成为脉状地系往往与统一含水
41、体、层状含水体相通，使它们成为脉状地下水补给排泄场所。下水补给排泄场所。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构水文地质结构4管道含水体结构管道含水体结构 存在于喀斯特化岩体，大气补给，沿卡斯特管道流存在于喀斯特化岩体，大气补给，沿卡斯特管道流存在于喀斯特化岩体，大气补给，沿卡斯特管道流存在于喀斯特化岩体，大气补给，沿卡斯特管道流动，以喀斯特泉的方式排出。动，以喀斯特泉的方式排出。动，以喀斯特泉的方式排出。动，以喀斯特泉的方式排出。矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山
42、地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害 人类从地表和地表深处开采出巨大数额的矿石和围人类从地表和地表深处开采出巨大数额的矿石和围人类从地表和地表深处开采出巨大数额的矿石和围人类从地表和地表深处开采出巨大数额的矿石和围岩，改变和破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡，使地岩，改变和破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡，使地岩，改变和破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡，使地岩，改变和破坏了地球表面和岩石圈的自然平衡，使地质环境不断地改变和恶化，给生产建设和人民生活带来质环境不断地改变和恶化，给生产建设和人民生活带来质环境不断地改变和恶化，给生产建设和人民生活带来质
43、环境不断地改变和恶化，给生产建设和人民生活带来了很大的危害，称矿山环境地质问题。当前我国矿山地了很大的危害，称矿山环境地质问题。当前我国矿山地了很大的危害，称矿山环境地质问题。当前我国矿山地了很大的危害，称矿山环境地质问题。当前我国矿山地质环境存在的问题主要表现在下列几个方面：质环境存在的问题主要表现在下列几个方面：质环境存在的问题主要表现在下列几个方面：质环境存在的问题主要表现在下列几个方面：矿山废水污染矿山废水污染矿山废水污染矿山废水污染 矿山疏干排水造成灾害频生矿山疏干排水造成灾害频生矿山疏干排水造成灾害频生矿山疏干排水造成灾害频生 占用和破坏大量土地占用和破坏大量土地占用和破坏大量土地
44、占用和破坏大量土地 地质灾害频繁发生地质灾害频繁发生地质灾害频繁发生地质灾害频繁发生 大气污染大气污染大气污染大气污染 矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害 矿山建设和生产过程中的矿坑排水，洗矿过程中加入有矿山建设和生产过程中的矿坑排水，洗矿过程中加入有矿山建设和生产过程中的矿坑排水，洗矿过程中加入有矿山建设和生产过程中的矿坑排水，洗矿过程中加入有机和无机药剂而形成的尾矿水，露天矿、排矿堆、尾矿及矸机和无机药剂而形成的尾矿水，露天矿、排矿堆、尾矿及矸机
45、和无机药剂而形成的尾矿水，露天矿、排矿堆、尾矿及矸机和无机药剂而形成的尾矿水，露天矿、排矿堆、尾矿及矸石堆受雨水淋滤、渗透溶解矿物中可溶成份的废水，矿区其石堆受雨水淋滤、渗透溶解矿物中可溶成份的废水，矿区其石堆受雨水淋滤、渗透溶解矿物中可溶成份的废水，矿区其石堆受雨水淋滤、渗透溶解矿物中可溶成份的废水，矿区其他工业和医疗、生活废水等。这些受污染的废水，大部分未他工业和医疗、生活废水等。这些受污染的废水，大部分未他工业和医疗、生活废水等。这些受污染的废水，大部分未他工业和医疗、生活废水等。这些受污染的废水，大部分未经处理，排放后又直接或间接地污染了地表水、地下水和周经处理，排放后又直接或间接地污
46、染了地表水、地下水和周经处理，排放后又直接或间接地污染了地表水、地下水和周经处理，排放后又直接或间接地污染了地表水、地下水和周围农田、土地，并进一步污染了农作物，有害元素成份经挥围农田、土地，并进一步污染了农作物，有害元素成份经挥围农田、土地，并进一步污染了农作物，有害元素成份经挥围农田、土地，并进一步污染了农作物，有害元素成份经挥发也污染空气。发也污染空气。发也污染空气。发也污染空气。我国年排放选矿废水大约为我国年排放选矿废水大约为我国年排放选矿废水大约为我国年排放选矿废水大约为3636亿吨，北方岩溶地区的煤、亿吨，北方岩溶地区的煤、亿吨，北方岩溶地区的煤、亿吨，北方岩溶地区的煤、铁矿山，每
47、年要排矿坑水铁矿山，每年要排矿坑水铁矿山，每年要排矿坑水铁矿山，每年要排矿坑水1212亿吨，绝大部分都受到不同程度亿吨，绝大部分都受到不同程度亿吨，绝大部分都受到不同程度亿吨，绝大部分都受到不同程度的污染，其中的污染，其中的污染，其中的污染，其中30%30%左右经处理使用，其他都是自然排放。左右经处理使用，其他都是自然排放。左右经处理使用，其他都是自然排放。左右经处理使用，其他都是自然排放。1.1.矿山废水污染矿山废水污染矿山废水污染矿山废水污染矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质安全矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与地质灾害矿山地质环境与
48、地质灾害矿山地质环境与地质灾害 2.2.矿山疏干排水造成灾害频生矿山疏干排水造成灾害频生矿山疏干排水造成灾害频生矿山疏干排水造成灾害频生 地下水深降强排，产生的巨大水头差，引起矿井突水地下水深降强排，产生的巨大水头差，引起矿井突水地下水深降强排，产生的巨大水头差，引起矿井突水地下水深降强排，产生的巨大水头差，引起矿井突水事故不断发生。事故不断发生。事故不断发生。事故不断发生。3030多年来我国主要煤炭矿区，因突水淹没多年来我国主要煤炭矿区，因突水淹没多年来我国主要煤炭矿区，因突水淹没多年来我国主要煤炭矿区，因突水淹没全矿井全矿井全矿井全矿井5858次，部分淹井次，部分淹井次，部分淹井次，部分淹
49、井6464次，造成经济损失次，造成经济损失次，造成经济损失次，造成经济损失2727亿元。亿元。亿元。亿元。在岩溶充水矿区，疏干排水引起地面塌陷，严重地影在岩溶充水矿区，疏干排水引起地面塌陷，严重地影在岩溶充水矿区，疏干排水引起地面塌陷，严重地影在岩溶充水矿区，疏干排水引起地面塌陷，严重地影响地面建筑，交通运输以及农田耕作与灌溉。响地面建筑，交通运输以及农田耕作与灌溉。响地面建筑，交通运输以及农田耕作与灌溉。响地面建筑，交通运输以及农田耕作与灌溉。沿海地区有些矿区，因蔬干排水形成海水入侵，破坏沿海地区有些矿区，因蔬干排水形成海水入侵，破坏沿海地区有些矿区，因蔬干排水形成海水入侵，破坏沿海地区有些
50、矿区，因蔬干排水形成海水入侵，破坏了当地淡水资源，影响了植物生长。了当地淡水资源，影响了植物生长。了当地淡水资源，影响了植物生长。了当地淡水资源，影响了植物生长。由于排水，疏干了附近的地表水，浅层地下水长期得由于排水，疏干了附近的地表水，浅层地下水长期得由于排水，疏干了附近的地表水，浅层地下水长期得由于排水，疏干了附近的地表水，浅层地下水长期得不到补充恢复，影响植物生长；有的矿区甚至形成土地石不到补充恢复，影响植物生长；有的矿区甚至形成土地石不到补充恢复，影响植物生长；有的矿区甚至形成土地石不到补充恢复，影响植物生长；有的矿区甚至形成土地石化和沙化，生态环境遭到破坏。化和沙化，生态环境遭到破坏
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