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1、第十七章 矿山地质工作,矿山地质工作是矿山基建和生产过程中对矿床进行勘探和研究并进行生产管理的地质工作。矿山地质工作的主内容包括两大部分，即生产勘探（有时还包括基建勘探）和矿山地质管理工作。第一节 生产勘探 第二节 矿山地质管理,重点：生产勘探的目的和意义；三级矿量及其划分,第一节 生产勘探,一、生产勘探的目的和意义二、生产勘探揭露矿体的工程手段三、生产勘探的总体布置四、生产勘探工程间距五、生产勘探中的探采结合,一、生产勘探的目的和意义生产勘探是地质勘探和基建勘探的继续，是在矿山生产阶段，与采掘（或采剥）密切结合进行的矿床勘探工作。其工作目的和意义包括：1、提高储量级别；2、保证（回采、采准和
2、开拓）三级矿量平衡；3、保证合理开发资源（包括合理选择开采方法、开采工艺措施）、开展矿产综合利用、减少矿石损失贫化；4、扩大矿床储量，延长矿山服务年限。,二、生产勘探揭露矿体的工程手段,地质勘探勘探所用的各种工程手段在生产勘探中仍然被采用，但各种工程采用的比重或目的则不尽相同，这是因为生产勘探工程手段的选择要充分考虑矿山开采的实际情况。1、露天开采矿山常用的生产勘探手段（1）探槽；（2）浅井；（3）钻探；（4）潜孔钻或穿孔机 2、地下开采矿山的生产探矿手段 目前我国地下开采矿山普遍采用坑道或坑道配合坑内钻进行生产勘探。（1）坑道；（2）钻探；（3）凿岩机,（1）探槽 主要用于露天开采平台上揭露
3、矿体、进行生产取样和准确圈定矿体。平台探槽的布置，一般应垂直矿体或矿化带走向，并尽可能与原勘探线方向一致。为节省工程量可采用主干探槽与辅助探槽相间布置。,（2）浅井(30m)常用于探查缓倾斜矿体或浮土掩盖不深的矿体，其作用是取样并准确圈定矿体，测定含矿率，检查浅钻质量。,（3）钻探 岩心钻是露天采场生产勘探的主要技术手段，一般孔深取决于矿体厚度及产状。常选用中、浅型钻孔。中等厚度以下矿体，可以一次打穿；如矿体厚度大、倾角陡时，般孔深为50-100m，只要求打穿2-3个台阶，深部矿体可采用分阶段接力的方法探矿。为弥补上、下层钻孔不能紧接的缺点，上下层孔间应有20一30 m的重复部位。,露采钻孔布
4、置剖面示意图,(4)潜孔钻或穿孔机 当矿体平缓时，此时可采用潜孔钻或穿孔机，通过收集岩(矿）粉取样以代替探槽的作用。样品的收集应分段进行，可在现场缩分后送去化验。,（1）坑道 坑道是地下开采矿山的主要生产探矿手段。所获资料准确可靠，利于探采结合，能为生产所利用。其缺点是探矿成本高、掘进速度慢。各类坑道的探矿作用是：沿矿体走向追索时，主要使用脉内沿脉和脉外沿脉或带穿脉的沿脉；沿矿体倾向追索时，主要使用天井(急倾斜)、上山(缓倾斜)、斜天井(中等倾斜)，沿厚度方向切穿矿体时，主要使用穿脉、小天井(暗井)或盲中段中的辅穿。各类探矿坑道的作用综合示意图如下（ah所示）：,a一急倾斜极薄矿体，用脉内沿脉
5、及天井；b-缓倾斜极薄矿体，用脉内沿脉及上山或下山；,a,b,c急倾斜中厚矿体，用下盘沿脉、天井及穿脉，d缓倾斜中厚矿体，用下盘沿脉、上山及天井；,c,d,e倾斜中厚矿体，用下盘沿脉及斜天井或上山探矿；f不规则矿体，用盲中段辅穿探矿；,g厚大矿体，阶段水平面上脉内沿脉和穿脉坑道探矿；h厚大矿体，垂直剖面上用阶段天井探矿,g,h,2)钻探 钻探也是井下生产矿山常用的探矿技术手段。根据钻探揭露的部位的不同，可分为地表岩心钻和坑内岩心钻两类。前者多用于探明浅部矿体，后者多用于追索和圈定矿体深部延深情况，寻找深部和旁侧的盲矿体，也可以多方向准确控制矿体的形态和内部结构以及探明影响开采的地质构造等。坑内
6、钻都有结构简单、轻便、操作方便、能打各种方向及各个角度的钻孔，效率高、成本低的特点。目前常用的坑内钻的钻进深度为100m、150m、300m几种规格，大部分采用金刚石钻头，岩矿心采取率一般都在80%以上。钻孔方位和倾角偏差小，地质效果好。所以在我国矿山得到广泛使用。,坑内钻在生产勘探中的主要用途：(1)探明矿体深部延深，为深部开拓工程布置提供依据。,三中段,二中段,沿脉,沿脉,(2)用坑内钻指导脉外坑道掘进。为控制矿体走向和赋存位置，先打超前孔，指导脉外沿脉坑道的施工。,穿脉,钻孔,矿体,脉外平巷,(3)用坑内钻代替天井及付穿控制两个中段之间矿体形态与厚度的变比。,(4)用水平坑内钻代替付穿，
7、圈定矿体工业品级界线。,富矿,贫矿,贫矿,(5)用坑内钻代替穿脉加密工程，提高储量级别。,(6)用坑内钻探矿体下垂及上延部分，圈定矿体边界。,(7)探构造错失矿体。,1一矿体；2一断层，3一沿脉，4一钻孔,(8)探矿体边部或空白区寻找盲矿体,1一矿体；2一盲矿体，3一沿脉道，4一钻孔；5一穿脉,（9）用扇形坑内钻控制形状复杂不规则矿体。,(10)探老洞残矿。,1-老洞，2-沿脉；3-矿体；4-钻孔,(11)探含水层、溶洞。,(12)地下暗河、老窿积水等。,3)凿岩机探矿 优点：（1)设备的装卸、搬运方便，要求的作业条件简单；(2)效率高、成本低；（3）往往通过爆破用的炮眼孔取样，就可使此炮孔起
8、探矿作用（探采结合）。缺点：此类设备一般不适于打下向孔；所取得的样品为矿(岩)泥，不易鉴定岩性、岩层产状及地质构造等；当地质体之间成过渡关系时，不易划准界线。用凿岩机进行探矿的作用：寻找坑道附近的盲矿体；代替部分穿脉进行生产探矿；用于进一步加密工程控制；探矿体尖灭端和用于回采前对矿体的最后圈定等。,二、生产勘探总体布置,1、生产勘探总体布置原则2、生产勘探工程总体布置的方式,1、生产勘探总体布置原则 除考虑地质勘探工程总体布置原则外，还必须考虑下述原则：1）连续性原则：即尽可能保持与地质勘探的连续性；2）生产性原则：生产勘探工程应尽可能被生产所利用；3）灵活性原则：为适应矿体局部形状和产状的变
9、化，局部地段生产勘探工程要有较大的灵活性。,1一矿体；2一原勘探剖面；3一生产勘探剖面,2-1,2-2,2-3,2-4,3-1,3-2,3-3,3-4,1,2、生产勘探工程总体布置的方式生产勘探工程的布置，不仅要考虑矿床、矿体的地质特点，更重要的还要考虑矿床的开采因素，特别是开采方式及采矿方法的因素。在生产勘探个有以下几种布置形式：（1）垂直横剖面形式(勘探线形式)（2）水平勘探剖面形式（3）纵横垂直勘探剖面形式(勘探网形式)（4）垂直剖面与水平勘探剖面组合形式（5）开采块段(棋盘格)形式,（1）垂直横剖面形式(勘探线形式)该种布置形式是由具有不同倾角的工程构成，如探槽、浅井、直或斜钻以及某些
10、坑道(常为穿脉、天井及上、下山)。工程沿一组平行或不平行的、垂直干矿体走向的垂直横剖面布置，利用该剖面控制和圈定矿体。此种布置形式多在原矿床勘探基础上加密，主要用于倾斜产出的各类原生矿床露天采矿以及某些情况下(开拓、采准尚未完全展开等)地下采矿的生产勘探。,（2）水平勘探剖面形式 生产勘探工程沿系列水平勘探剖面布置，并从水平断面图上控制和圈定矿体。这种形式，在地下开采矿山，主要用于矿体产状较陡而且在不同标高的水平面上矿体形状复杂，产状变化大的筒状、似层状、脉状及不规则状矿体。在该条件下，主要探矿手段为,水平的坑道及坑内扇形钻用于对矿体进行追索和二次圈定。露天开采的矿山使用平台探槽探矿时，也采用
11、这种布置形式。,（3）纵横垂直勘探剖面形式(勘探网形式)这种形式是由铅直性工程，如浅井、直钻沿两组以上勘探剖面线排列形成。工程在平面上布置为正方形、长方形或菱形等网格，可以从两个以上剖面方向控制和圈定矿体。该布置形式多利用原矿床勘探已形成的勘探网加密，运用于砂矿床、风化矿床及产出平缓的原生矿床露天采矿时的生产勘探。,（4）垂直剖面与水平勘探剖面组合形式这种布置形式要求探矿的工程既要分布在一定标高的平面上，同时又要在一定的垂直剖面上。即控制和圈定矿体的工程沿平面及剖面两个方向布置，组成格架状。当地下采矿时，在阶段及分段平面上，工程主要由脉外或脉内沿脉、穿脉及水平钻构成；在剖面上主要由天井或上下、
12、山及剖面钻构成。露天采矿时，平台探槽与钻孔结合，亦可组成此种格架系统。此种布置形式应用甚广，当矿体厚度较大，生产探矿工程的布置最终多能形成这样一种形式。,（5）开采块段(棋盘格)形式 该种工程布置形式，是用坑道将薄矿体切割成一系列开采块段，矿块由坑道四面包围，上下两个中段布置有沿脉，两个中段之间矿块左有两侧沿倾斜有天井或上下山揭露矿体。这些工程把矿体切割成一系列长方形或方形的矿块。它主要适用于矿体厚度可被沿脉天井或上山全部揭露的薄矿体。急倾斜薄矿脉矿块，上可用沿脉，左有可用天井包围；而缓倾斜矿脉的矿块，上下用沿脉(如拉底巷道)，左右两侧用上山包围，可以进行探采结合的生产勘探。矿体纵投影图是此种
13、布置系统用以圈定矿体的主要图件之一。,三、生产勘探间距（网度）,生产勘探工程间距的正确制定，是既保证质量而又经济地进行生产勘探的关键。（一）影响工程网度(间距)的因素1、矿床地质因素2、开采因素（二）确定生产勘探网度(间距)的方法,1、矿床地质因素 矿床地质构造复杂，矿体形状、产状、品位变化大，取得同级矿产储量的工程密度应较密，反之则可稀。矿体边、端部，次要的小盲矿体及构造复杂部位勘探难度较大，工程网度一般密于主矿体或矿体的主要部位。,2、开采因素（1）开采方式及开拓系统。例如，露天采矿的地质研究条件较好，在相似地质条件下，取得同级矿产储量所需工程网度可以稀于地下采矿；（2）采矿方法以及对矿石
14、损失、贫化的要求。当所用采矿方法的采矿效率愈高，采矿分段、盘区及块段的结构愈复杂，构成参数要求愈严格，对采矿贫化与损失的管理要求愈高或者要求按矿石品级、类型选别开采，需要进行矿石质量均衡而应对矿石品级进行严格控制等情况下，对勘探程度要求愈高，所需的工程密度也愈密；（3）各种开采工程的具体布置及间距等。为了便于探采结合，地下采矿时生产勘探工程间距应与采矿阶段、分段的高度以及开拓、采准及切割工程的间距相适应。,（二）确定生产勘探网度(间距)的方法生产勘探中最常用的确定工程间距的方法是探采对比法，即利用开采中所取得的某些地段的实际资料，与该地段不同工程间距所取得的地质资料进行对比，以确定合理的工程间
15、距。探采“对比”包括矿产储量误差、矿体的形态、产状、空间位置、地质构造及矿石质量等一系列因素进行全面对比与综合衡量。,1、矿产储量误差对比矿石储量误差率：Qr=（Qu-Qc）100%/Qu金属量误差率：Pr=（Pu-Pc）100%/Pu2、矿体厚度及形态误差的对比可以从矿体厚度误差、矿体平面及剖面面积的总体误差及形态歪曲误差分别衡量对矿体形态的控制程度。面积总体误差：Sr=（Su-Sc）100%/Su形态歪曲误差：Wr=（Sn+Sp）100%/Su,Su,Sc,Sp,Sn,3、矿体空间位置误差对比一般可从矿底（顶）板边界线的水平位移和垂直位移误差两方面进行衡量。此外，还从面积重合方面进行衡量。
16、4、矿石质量误差的对比包括平均品位、伴生有用及有害组分的控制程度、矿石品级及类型的圈定界线有无重大变化。,四、生产勘探中的探采结合问题,1探采结合的意义 不仅可将生产勘探与开拓、采准及回采密切结合起来，减少单纯探矿坑道的掘进量，而且节省大量人力、物力和资金；又可使矿山坑道系统的布置更为合理。2、探采结合的方法 要搞好探采结合，首先，采矿人员和地质人员必须从各自的业务小圈子中跳出来，树立全局观点，从思想上重视探采结合。其次，从技术上的结合来看，从开拓、采准到回采，从设计到施工，矿山地质人员和采矿人员在各个工作程序中都要紧密配合。,1）生产勘探与矿山开拓的结合探采结合工程包括脉内沿脉、运输穿脉等，
17、这些工程大部分切穿矿体，能起探矿作用。开拓工程与生产探矿结合的步骤和方法：(1)地质人员提供阶段开拓的预测地质平面图及矿石品位、储量资科；(2)在充分考虑阶段地质条件和探矿要求的基础上，采矿人员拟定阶段开拓方案；(3)进行探采联合设计，采矿人员布置开拓工程，地质人员布置探矿工程，双方共同选择探采结合工程，并进行工程的施工设计；(4)地采双方联合确定工程施工顺序并统筹施工；施工中，地质人员与测量人员配合掌握施工工程的方向、进度、目的，采矿人员控制技术措施；(5)阶段开拓工程施工结束后，地质人员视情况补充一定探矿工程，再整理开拓阶段生产勘探所获资料，为转入采准阶段的探采结合创造条件。,2）生产勘探
18、与采准的结合是以采矿块段(采场、采区、盘区)为单元，属于单体性生产探矿范围。采准工程与生产探矿工程结合的步骤：(1)地质人员提供采矿块段地质平面图、剖面图和矿体纵投影图；(2)采矿人员根据资料初步确定采矿方法及采准方案；(3)地采双方共同商定采准阶段的探采结合方案，通常是从采准工程中选定能达到探矿目的而又允许优先施工的工程作为探采结合工程，有时与分段等生产工程结合探采结合层；(4)编制块段探采结合施工设计。利用采准工程进行生产探矿的工程，一般由采矿人员设计，纯生产探矿工程由地质人员设计；(5)确定工程施工顺序。首先掘进离矿体较远或对矿体空间位置依赖性不大的工程，以接近矿体和构成退路，然后选择某
19、些能起探矿作用又基本符合探矿间距的采准工程作为探采结合工程，并优先施工。配合部分纯生产探矿工程，对矿块内部的矿体边界、夹石、构,造、矿石质量及品位变化情况进行控制；(6)地质人员整理块段探采结合工程施工所获地质资料，提供采矿人员进行全面采准工程设计；(7)采准工程全面施工，施工结束后，地质人员视情况补充必要的探矿工程，再整理采准阶段生产勘探阶段所获地质资料，为转入块段矿石回来作好准备。,某锡矿壁式采矿法探采结合工程示意图1矿体；2断层；3切割沿脉；4脉外运输巷道；5斜井；6探矿小穿脉(探采)；7钻孔。,某铅锌矿无底柱留矿法探采结合工程示意图1矿体；2沿脉(探采)；3出矿进路；4脉外运输巷；5穿
20、脉(探采)；6探矿天井(探采)；7分段幅穿(探采)。,第二节 矿山地质管理,一、资源储量管理1、生产矿山的矿产储量与生产矿量2、储量变动的统计3、高级储量保有程度的检查4、三级矿量保有期限的检查与分析5、矿石损失的管理二、矿石质量的管理1、矿石质量计划的编制2、采出矿石质量的预计及报告3、矿石质量均衡4、矿石贫化管理三、现场施工中的地质管理工作,1、生产矿山的矿产储量与生产矿量,（1）生产矿山的矿产储量构成（2）生产矿量（3）三级矿量及其划分,（1）生产矿山的矿产储量构成,生产矿山的矿产储量由可利用的储量、可能利用的资源量和生产矿量组成。,（2）生产矿量,生产矿量是指在探明能利用储量的基础上，
21、按照不同采矿方法的要求，已施工完必的采矿工程系统内的可采储量。地下开采矿山的生产矿量又分为开拓矿量、采准矿量和备采矿量，统称为三级矿量，露天开采矿山一般分为开拓矿量和备采矿量二级矿量。,（3）三级矿量及其划分,1）金属矿地下开采的步骤A.开拓:从地表掘进一系列巷道到达矿体,建立地表与矿体的通路,建立提升、运输、通风、排水、供电、供水、供风、行人等系统.B.采准：在完成开拓工作的阶段内,掘进采准巷道,将阶段划分为矿块,并在矿块内形成行人、通风、凿岩、出矿等系统.C.切割:在完成采准工作的矿块内,掘进切割、拉底巷道,开辟切割空间,为大规模回采开辟自由面和补偿空间、为出矿创造条件.D.回采:在完成切
22、割工作的矿块内,大量的回收矿石,包括落矿、运搬、地压管理。a.落矿:通过爆破的方法崩落矿石。b.运搬:将矿石从矿块内移动到阶段运输巷道。c.地压管理:通过各种方法处理采矿留下的采空区。,2）三级矿量是指在矿山采掘过程中，依据不同采矿方法和采矿方式，用不同的采掘工程所圈定的矿量。它包括开拓矿量、采准矿量和备采矿量A.开拓矿量:是指在井田中,形成完整的开拓系统.位于阶段运输巷以上的矿量叫开拓矿量。B.采准矿量:是开拓矿量的一部分,凡是矿块中完成采矿方法所规定的采准工程,该矿块的矿量叫采准矿量。C.备采矿量:是采准矿量的一部分,凡是矿块中完成采矿方法规定的切割工作此矿块的矿量叫备采矿量。主要开拓、采
23、准及备采工程见下表：,3）三级矿量之间的关系 时间上：开拓矿量超前采准矿量，采准矿量超前备采矿量。数量上：开拓矿量大于采准矿量，或者说备采矿量是采准矿量的一部分，采准矿量又是开拓矿量的一部分。空间上：开拓矿量范围最大，采准矿量次之，备采矿量范围最小。除开拓、采准、切割副产的矿石以外，全部的开拓矿量的矿石最终都要转变为备采矿量的矿石。,1、储量变动的统计（1）以采场为单位建立矿量台帐,采区号：矿体号：采场号：,（2）矿产储量统计表（或称储量平衡表）,（3）生产矿量统计表（平衡表）,矿种：；计算单位：矿石量：万t；金属量：t；品位：%；保有期限：开拓及采准：年；备采（月）,2、高级储量保有程度的检
24、查矿山保有一定数量的C级以上（控制或探明）的矿产储量是确保矿山正常生产的基本条件之一，但直接保证生产与提供采矿准备工程设计用的是高级储量（即B级以上的储量或111b），高级储量的保有程度以能保证生产衔接为原则。在此基础上，可根据具体的地质及采掘条件，制定合理的保有期限。,3、三级矿量保有期限的检查与分析（1）三级矿量的保有期 为了制约矿山企业有计划，按规律生产。符合“采掘并举 掘进先行”的方针。规定各级矿量应保有一定的时间，称三级矿量的保有期（2）三级矿量保有期一般要求：,单位：年,4、矿石损失的管理（1）开采过程中损失统计台帐 采区 中段(平台）采场 矿体,（2）年或季度损失报告表,1、矿石
25、质量计划的编制 通过矿石质量计划的编制明确地得出各时期所生产的各品级、各类型矿石能够达到的质量指标。,2、采出矿石质量的预计及报告 对各采场或各时期所生产的矿石质量进行估计。目的是为了编制矿石质量计划；使矿石加工利用部门了解矿石质量波动情况；进行矿石质量均衡。,Q-预计开采时将混入的夹石（或围岩）的重量；Q-原矿石的重量；C-夹石或围岩的地质平均品位；K-预计废石挑选率，即K=R/Q，其中R 为可能挑选出来的废石的重量。,3、矿石质量均衡 矿石质量均衡或称矿石质量中和(又被称作配矿)。它是指在矿山设计、开采、运输以及装御等各个环节，有计划有目的地按比例搭配同类型不同品级(或品位)的矿石，使之混
26、合均匀；或进行初步分拣，使矿石质量稳定，并达到选、冶部门所要求的质量指标。1）质量均衡的原则：（1）不同类型的矿石不能进行质量均衡；（2）可选性不同的矿石不能进行质量均衡；（3）耐火材料和某些应用物理性质的矿石一般不能进行质量均衡。2）矿石质量均衡的环节和方法方法：根据矿石质量分布特点，考虑有利于质量均衡的设计和采掘方案，编制质量均衡计划。环节：爆破均衡、采场出矿均衡、栈桥翻板（在坑下为溜井翻笼）均衡、贮矿槽天桥皮带移动式卸矿均衡、贮矿槽输出均衡。,3）矿石质量均衡计算均衡能力系数：Fi=Di（Ci-C）有益组分均衡时必须：Fi 0有害组分均衡时必须：Fi 0,4、矿石贫化的管理（1）开采过程中贫化统计台帐 采区 中段(平台）采场 矿体,（2）年或季度矿石贫化报告表,三、现场施工中的地质管理工作,1、井巷掘进中的地质管理（1）掌握井巷的掘进方向；（2）掌握井巷掘进的终止位置；（3）掌握地质构造变动情况；（4）参加安全施工管理；（5）参加井巷工程验收工作。2、采场生产中的地质管理工作（1）开采边界管理；（2）现场矿石质量管理；（3）参加安全生产管理。,
