【礦業(yè)實務(wù)】顧士東 教材精講班教案06-第一篇-第1章-1.2.3-地質(zhì)構(gòu)造及其對礦山工程的影響-1.2.4-礦山工程水文地質(zhì)條件分析與應(yīng)用

1.2.3地質(zhì)構(gòu)造及其對礦山工程的影響知識點一地質(zhì)構(gòu)造形式及巖層產(chǎn)狀要素1）地質(zhì)構(gòu)造形式構(gòu)造變動在巖層和巖體中遺留下來的各種變形變位形跡稱為地質(zhì)構(gòu)造。地質(zhì)構(gòu)造的規(guī)模有大有小，大的如構(gòu)造帶，可以覆蓋整個礦區(qū)，小的則如巖石片理等。2）巖層產(chǎn)狀要素：傾斜巖層的產(chǎn)狀可用巖層面的走向、傾向和傾角三個產(chǎn)狀要素來表示。走向是傾斜巖層面與水平面的交線，構(gòu)成巖層走向線方向。傾向通常指巖層傾斜向下且與走向正交的方向，用其在水平面上投影所指的方向表示。傾角是巖層層面與水平面的交角。知識點二褶皺構(gòu)造及其對礦山工程的影響：新增較多1）基本形式及要素是巖層彎曲而未喪失其連續(xù)性的構(gòu)造，褶曲是組成褶皺的基本單元，褶曲有背斜和向斜兩種基本形式。組成褶曲各個部分的單元稱為褶曲要素，主要包括核部、翼部、軸面、樞紐、軸線、脊線、槽線。2）褶皺構(gòu)造對礦山工程的影響（1）褶皺核部的工程地質(zhì)評價褶皺核部是巖層受構(gòu)造應(yīng)力最為強烈、最為集中的部位。背斜的核部不易存留地下水，向斜的核部更易存留地下水。礦山工程在褶皺核部容易遇到的工程地質(zhì)問題主要是巖體穩(wěn)定問題和向斜核部地下水的問題，容易產(chǎn)生冒頂及涌水現(xiàn)象。礦山井巷工程施工通過褶皺核部巖層時，應(yīng)加強支護，防止頂板巖層的冒落、涌水甚至突水事故的發(fā)生。（2）褶皺翼部的工程地質(zhì)評價井巷工程從褶皺的翼部通過一般是比較有利的。如果中間有軟弱巖層或軟弱結(jié)構(gòu)面時，則在順傾向一側(cè)的巷道幫部，會導(dǎo)致巷道局部坍塌。因此，在褶皺翼部掘進巷道時，應(yīng)重點觀察巖層的傾角及大小變化、是否存在軟弱夾層等現(xiàn)象，及時加強支護對于較為平緩的褶皺，雖然其工程性質(zhì)隨褶皺部位的不同而不同，但總的來說，不會出現(xiàn)大的工程地質(zhì)問題知識點三斷裂構(gòu)造及其對礦山工程的影響斷裂構(gòu)造：巖層或礦體受力后產(chǎn)生斷裂，失去連續(xù)性的構(gòu)造。根據(jù)斷裂后兩側(cè)巖塊沿斷裂面有無明顯的相對位移，又分為裂隙和斷層兩種類型斷裂面兩側(cè)巖塊沒有明顯位移的叫裂隙，又稱節(jié)理斷裂面兩側(cè)巖塊發(fā)生顯著位移的叫斷層。1）裂隙（節(jié)理）對礦山工程的影響（1）裂隙破壞巖石的完整性，并加快巖石風(fēng)化速度。（2）裂隙降低了巖石強度、地基承載力、穩(wěn)定性。（3）裂隙的存在有利于挖方采石，發(fā)育程度直接關(guān)系到石材礦山的荒料率。（4）裂隙會影響爆破作用的效果。（5）裂隙增強了巖體的透水性，在井巷施工中造成涌水。裂隙發(fā)育的巖層是良好的供水水源點。2）斷層對礦山工程的影響（1）斷層應(yīng)力集中、圍巖破碎，破壞巖層穩(wěn)定性，容易引起頂板冒落、圍巖嚴(yán)重變形甚至垮塌，給支護造成嚴(yán)重困難（2）斷層截斷巖層，可能會改變礦層位置，甚至使原有的巖層失落，給礦層開采、巷道布設(shè)及其運輸、施工等工作帶來許多困難。大斷層往往成為井田或者采區(qū)、盤區(qū)邊界。（3）斷層嚴(yán)重改變巖層的透水條件，容易引起大涌水甚至出現(xiàn)突水危害。（4）斷層可能活動，誘發(fā)斷層地震知識點四礦圖及其應(yīng)用1）礦圖的概念及繪制（1）礦圖的概念：是在礦井設(shè)計施工和生產(chǎn)管理工作中繪制的一系列圖紙的統(tǒng)稱。礦圖包括礦山測量圖和礦井地質(zhì)圖，礦山測量圖是根據(jù)地面和井下實際情況測繪而成的圖紙，而礦井地質(zhì)圖是根據(jù)礦井地質(zhì)勘探資料和采掘過程中揭露的地質(zhì)信息而繪制的圖紙。礦圖是礦山企業(yè)最重要的一種技術(shù)資料。（2）礦圖的編繪礦圖投影基本原理:礦圖繪制采用正投影和標(biāo)高投影方法。礦圖網(wǎng)格間距一般為10cm，礦圖常用的比例為1:10000，1:5000，1:2000，1:50。2）礦圖的種類及其用途按用途和性質(zhì)不同，礦圖可分為基本礦圖、專門礦圖、日常生產(chǎn)用圖和生產(chǎn)交換圖四類。（1）基本礦圖及其用途井田地形地質(zhì)圖、工業(yè)場地平面圖、井底車場平面圖、采掘工程平面圖：（礦井生產(chǎn)建設(shè)中最基本最重要的圖紙，作為編繪其他生產(chǎn)用圖的基礎(chǔ)）、主要巷道平面圖、井上下對照圖、井筒斷面圖、主要保護礦柱圖。（2）常用地質(zhì)圖的特點和用途鉆孔柱狀圖、地質(zhì)剖面圖、底板等高線圖、礦井充水性圖、礦井綜合水文地質(zhì)柱狀圖、礦井水文地質(zhì)剖面圖、礦井含水層等水位（壓）線圖、礦區(qū)巖溶圖。注：原“礦圖識讀”刪除習(xí)題演練模擬題：有關(guān)斷層對礦業(yè)工程造成影響的表述，說法正確的有（）。A.斷層截斷巖層，可能會改變礦層位置B.斷層給支護造成困難C.斷層不會改變巖層的透水條件D.斷層容易引起大涌水E.大斷層影響巷道布置，增加巷道施工量答案：ABDE1.2.4礦山工程水文地質(zhì)條件分析與應(yīng)用知識點一地下水的分類在巖石中的存在形式主要是結(jié)合水和自由水，地下水根據(jù)其埋藏條件和含水層性質(zhì)進行分類的情況見表1.2-4了解知識點二礦井涌水的主要來源1）大氣降水2）地表水3）含水層（帶）水：通常是礦井最重要的充水水源。巖溶充水巖層富水性強，具有承壓性，對礦井安全威脅較大、防治困難。4）老窯水：特點：來勢猛、破壞大；含有硫酸根離子，腐蝕；無聯(lián)系時易疏干知識點三礦井主要充水通道1）巖石的孔隙與巖層的裂隙2）斷裂構(gòu)造帶通常斷層是礦井充水的主要通道之一，有時是唯一的通道；但并非所有斷層都導(dǎo)水，一般情況下逆斷層的透水性差，正斷層的透水性強。斷層的交叉切割處是最容易發(fā)生礦井突水3）導(dǎo)水陷落柱4）巖溶塌陷及“天窗”5）人為因素產(chǎn)生的礦井通水通道：如鉆孔知識點四礦井水文地質(zhì)觀測1）鉆孔水位觀測：一般采用鉛制測水盅或電測水位計。水位的觀測資料可用于解決下列生產(chǎn)問題。（1）利用水位觀測預(yù)報透水事故的發(fā)生。（2）利用水位觀測了解斷層的導(dǎo)水性。（3）利用水位觀測了解突水水源層位。（4）利用水位觀測孔了解地下水與地表水的補給關(guān)系。2）礦井涌水量的觀測：常用的方法有浮標(biāo)法、堰測法、容積法和觀測水倉水位法。3）礦井涌水量的預(yù)測方法（1）地下水動力學(xué)法：又稱大井法（2）水文地質(zhì)比擬法：利用已生產(chǎn)礦井涌水量的資料對新設(shè)計井巷的涌水量進行預(yù)測。（3）涌水量與水位降深曲線法：根據(jù)三次抽（或放）水試驗資料來推測相似水文地質(zhì)條件地段井巷的涌水量知識點五礦井水文地質(zhì)類型劃分根據(jù)《煤礦防治水細(xì)則》，井工煤礦水文地質(zhì)類型分為簡單、中等、復(fù)雜、極復(fù)雜四種類型。礦井水文地質(zhì)類型應(yīng)當(dāng)每三年進行重新確定。當(dāng)發(fā)生重大突水事故后，礦井應(yīng)當(dāng)在恢復(fù)生產(chǎn)前重新確定本單位的水文地質(zhì)類型。水文地質(zhì)條件復(fù)雜、極復(fù)雜礦井應(yīng)當(dāng)每月至少開展一次水害隱患排查，其他礦井應(yīng)當(dāng)每季度至少開展一次。礦井應(yīng)當(dāng)對主要含水層進行長期水位、水質(zhì)動態(tài)觀測知識點六礦井水文地質(zhì)工作的基本任務(wù)：主要包括：了解1）井筒施工、巷道掘進、回采的水文地質(zhì)觀測工作；2）對礦井突水、涌水量的預(yù)測；3）提供礦井防水、探水及疏水方案和措施的有關(guān)水文地質(zhì)資料；4）水文地質(zhì)長期觀測工作；5）研究和解決礦區(qū)（井）供水水源及礦井水的綜合利用。習(xí)題演練往年真題：礦井建設(shè)與生產(chǎn)過程中，礦井水文地質(zhì)工作的基本任務(wù)有（）。A.落實礦井水文地質(zhì)勘探，為礦井設(shè)計提供依據(jù)B.查明礦井充水因素，預(yù)測礦井涌水量C.提供礦井防治水措施和水文地質(zhì)資料D.實施井巷及采掘工作面水文地質(zhì)觀測E.研究礦井水的綜合利用答案：BCDE1.2礦業(yè)工程地質(zhì)和水文地質(zhì)小結(jié)1.巖石分類及其主要特性巖石按其形成原因可分為巖漿巖、沉積巖、變質(zhì)巖三大類。1）沉積巖:通常以層狀形式分布，具有明顯的層理性。主要構(gòu)造是層理構(gòu)造、層面構(gòu)造；2）巖漿巖:通常具有均質(zhì)且各向同性的特性（除部分噴出類巖石），力學(xué)性能指標(biāo)通常也比較高，其中以深成巖的強度和抗風(fēng)化能力最高，然后依次是淺成巖、火山噴出巖。3）變質(zhì)巖：結(jié)構(gòu)主要有變余結(jié)構(gòu)、變晶結(jié)構(gòu)、碎裂結(jié)構(gòu)。石英巖：強度很高，抵抗風(fēng)化的能力很強，是良好的建筑石料，但硬度很高，開采加工困難。2.特殊土的工程地質(zhì)（1）黃土與濕陷性黃土：具有孔隙比大、天然含水量低、具有一定的結(jié)構(gòu)強度、欠壓密性和濕陷性等工程地質(zhì)特性。（2）膨脹土：強度較高，壓縮性低，自由膨脹量一般大于或等于40%。（2）紅黏土：具有高塑性、天然含水量高、孔隙比大等特性。一般呈現(xiàn)較高的強度和較低的壓縮性，不具濕陷性。紅黏土強度一般隨深度增加而大幅降低。3.地應(yīng)力對巖體力學(xué)性質(zhì)的影響自重應(yīng)力與地層深度成正比，可以有計算值。構(gòu)造應(yīng)力一般可分析其應(yīng)力大致方向，但目前還不能確定其大小。（1）地應(yīng)力影響巖體的承載能力。對巖體形成的圍壓越大，其承載能力越大。井巷越深，承受的壓力就越大，圍巖破碎的情況也越嚴(yán)重。構(gòu)造應(yīng)力一般以水平應(yīng)力為主。4.巖溶：能造成巖溶的巖石可分為三大組：碳酸巖類巖石，如石灰?guī)r、白云巖和泥灰?guī)r；硫酸鹽類巖石，如石膏和硬石膏；鹵素巖，如巖鹽。三組巖石中以碳酸巖類巖石的溶解度最低巖溶對建（構(gòu)）筑物及井巷工程穩(wěn)定性和安全性有很大影響，施工時應(yīng)制定截流、防滲、堵漏或疏排措施。對于井巷工程需要穿過溶洞，因埋藏較深，應(yīng)加強巷道支護，提前做好探放水工作，宜采用注漿法處理。5.褶皺核部及翼部褶皺核部是巖層受構(gòu)造應(yīng)力最為強烈、最為集中的部位。背斜的核部不易存留地下水，向斜的核部更易存留地下水。礦山工程在褶皺核部容易遇到的工程地質(zhì)問題主要是巖體穩(wěn)定問題和向斜核部地下水的問題，容易產(chǎn)生冒頂及涌水現(xiàn)象。礦山井巷工程施工通過褶皺核部巖層時，應(yīng)加強支護，防止頂板巖層的冒落、涌水甚至突水事故的發(fā)生。井巷工程從褶皺的翼部通過一般是比較有利的。如果中間有軟弱巖層或軟弱結(jié)構(gòu)面時，則在順傾向