巖石類型與開(kāi)采技術(shù)的關(guān)系

1、與開(kāi)采技術(shù)有關(guān)的巖石類型一般可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖3大類型。巖石的礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造等特點(diǎn)，是決定該類巖石開(kāi)采技術(shù)的重要因素。巖漿巖與開(kāi)采技術(shù)有關(guān)的特點(diǎn)（1）巖漿巖的礦物成分與采掘的關(guān)系：巖漿巖的種類繁多，組成巖漿巖的礦物成分也各不相同，其中最常見(jiàn)的礦物是石英、長(zhǎng)石、角閃石、輝石、橄欖石及黑云母。這些礦物除黑云母外，都是硬度較大的礦物。所以未經(jīng)強(qiáng)烈蝕變和劇烈錯(cuò)動(dòng)的巖漿巖一般強(qiáng)度都較大，穩(wěn)定性都比較好，有利于采用高速度、高效率的采掘方法。在酸性巖中，含有較大量的游離的二氧化硅，在其中進(jìn)行采掘作業(yè)時(shí)，有產(chǎn)生矽肺病的可能，必須加強(qiáng)通風(fēng)防塵措施，預(yù)防矽肺病的發(fā)生。（2）巖漿巖的結(jié)構(gòu)與采掘的關(guān)系：

2、巖漿巖的結(jié)構(gòu)中，對(duì)采掘影響最大的是礦物顆粒的粗細(xì)。在其它條件相似的情況下，隱晶質(zhì)、細(xì)粒、均粒的巖石比粗粒和斑狀的巖石強(qiáng)度大。例如玄武巖為隱晶質(zhì)結(jié)構(gòu)，而輝長(zhǎng)巖為粗粒結(jié)構(gòu)，所以玄武巖的抗壓強(qiáng)度可高達(dá)500MPa，而輝長(zhǎng)巖的抗壓強(qiáng)度僅120-360MPa。又如花崗斑巖具斑狀結(jié)構(gòu)，其抗壓強(qiáng)度只有120MPa，而同一成分的細(xì)?；◢弾r，因具等粒結(jié)構(gòu)，其抗壓強(qiáng)度可達(dá)260MPa。強(qiáng)度大的巖石雖然較難鑿巖，但確容易維護(hù)，甚至可以不需支護(hù)，給采掘工作以很大的方便。（3） 巖漿巖的構(gòu)造與采掘的關(guān)系：巖漿巖多具塊狀構(gòu)造。這種構(gòu)造的最大特點(diǎn)是巖石各個(gè)方向的強(qiáng)度相近，從而增加了巖石的穩(wěn)定性。所以巖漿巖的塊狀構(gòu)造，不像沉

3、積巖的層理構(gòu)造和變質(zhì)巖的片理構(gòu)造那樣對(duì)鑿巖、爆破和支護(hù)等有明顯的影響。但是巖漿巖的原生節(jié)理發(fā)育，如玄武巖的柱狀節(jié)理、細(xì)碧巖的枕狀節(jié)理等。這些節(jié)理的發(fā)育，可降低巖石的穩(wěn)固性，影響巖石的爆破效果。采礦工作者最基本的作業(yè)是破碎巖石，但井巷維護(hù)也是很重要的方面。這兩方面的工作，對(duì)巖石的物理機(jī)械性質(zhì)的要求是不相同的，有時(shí)甚至是矛盾的。從爆破方面著眼，希望巖石容易破碎，但從井巷維護(hù)方面，又希望巖石堅(jiān)固性強(qiáng)。因此，關(guān)于對(duì)巖石采掘性質(zhì)的研究應(yīng)注意綜合這兩個(gè)方面的要求，作全面分析，選擇合理的技術(shù)措施，既要提高爆破效果，又要便于井巷維護(hù)，才能多、快、好、省地開(kāi)發(fā)地下礦產(chǎn)資源。例如：在氣液礦床的開(kāi)采中，有時(shí)一個(gè)礦體

4、可含有幾種甚至十幾種有用組分，但品位不一定都很高，只單獨(dú)開(kāi)采和回收其中一種，有時(shí)在經(jīng)濟(jì)上是一種損失，如能綜合評(píng)價(jià)、開(kāi)采、利用，則可能一礦變多礦，“死礦變活礦”。針對(duì)這類礦床礦體形狀、產(chǎn)狀復(fù)雜多變的特點(diǎn)，為了不使礦石受到損失，在選擇采礦方法上要從實(shí)際出發(fā)靈活多樣，甚至一個(gè)礦體的不同部位必要時(shí)也需采用不同的采礦方法。我國(guó)某些銅礦山、硫化鐵礦山就曾發(fā)生過(guò)這樣的問(wèn)題。這就需要用“快采快運(yùn)”等方法來(lái)解決。對(duì)火山成因礦床的采掘，有以下幾方面值得考慮：火山成因礦床一般埋藏不深，多適于露天開(kāi)采；火山成因礦床當(dāng)圍巖為火山碎屑巖時(shí)，易于風(fēng)化、機(jī)械強(qiáng)度很低，或者遇水膨脹、變軟，易于片幫、冒落和滑動(dòng)；故在采掘過(guò)程中應(yīng)

5、加強(qiáng)防護(hù)措施；同時(shí)這一類型礦床的水文地質(zhì)條件比較復(fù)雜，無(wú)論礦石或圍巖均常具有較大的蓄水性，給采掘工作帶來(lái)一定困難，需加強(qiáng)防水、排水措施。在風(fēng)化礦床的開(kāi)采中，由于風(fēng)化礦床的物質(zhì)成分都是在外生條件下比較穩(wěn)定的元素和礦物，在金屬礦產(chǎn)方面有鐵、錳、鋁、銅、鎳、鈷、金、鉑、鎢、錫、鈾、釩及稀土元素等。此類礦床一般都產(chǎn)在風(fēng)化殼中，呈蓋層狀態(tài)分布在現(xiàn)代地形的表面之上，礦石結(jié)構(gòu)多為各式各樣的殘余結(jié)構(gòu)和膠狀結(jié)構(gòu)；礦石構(gòu)造則多呈多孔狀、粉末狀、疏松土狀、角礫狀、皮殼狀、結(jié)核狀等，厚度通常為幾米到幾十米，少數(shù)情況下，可沿破碎帶深入地下幾百米。其分布范圍受原巖或原礦床的控制。如我國(guó)華北中奧陶統(tǒng)侵蝕面之上的“山西式鐵礦

6、”，其最底層就是古代風(fēng)化礦床殘余或風(fēng)化殼礦床。風(fēng)化礦床的開(kāi)采以露天開(kāi)采為主。由于風(fēng)化礦床的開(kāi)采和加工條件都比較方便，所以世界上有許多礦床都是先開(kāi)采其地表風(fēng)化部分，然后再進(jìn)一步利用其下部的原生礦床。開(kāi)采原生礦床時(shí)，就應(yīng)根據(jù)原生礦床的地質(zhì)特征及采掘特點(diǎn)，在開(kāi)采方案上另作處理。5.10.2 沉積巖與開(kāi)采技術(shù)有關(guān)的特點(diǎn)（1） 礦物成分與采掘的關(guān)系：沉積巖中對(duì)采掘有影響的礦物成分有以下幾類：二氧化硅類礦物：主要有石英、燧石和蛋白石等。含這類礦物特多的巖石有石英砂巖、硅質(zhì)灰?guī)r和燧石灰?guī)r。上述礦物的特點(diǎn)是硬而脆，所以當(dāng)巖石中這些礦物含量高時(shí)，巖石的穩(wěn)固性好。在掘進(jìn)過(guò)程中，雖難于鑿巖，但爆破效果好，且一般不需

7、支護(hù)。但因含游離的二氧化硅多，要特別注意防塵。碳酸鹽類礦物：主要有方解石、白云石、菱鎂礦、菱錳礦等。含這類礦物多的巖石有石灰?guī)r、白云巖和泥質(zhì)灰?guī)r等。這類巖石鑿巖及爆破性能均好，巖體穩(wěn)固性也較強(qiáng)，有利于采用快速掘進(jìn)的方法。但由于含方解石較多，易于溶解而產(chǎn)生溶孔和溶洞，常是地下水活動(dòng)的通道和儲(chǔ)存的場(chǎng)所，礦山開(kāi)采時(shí)，可能引起礦坑突然涌水而造成重大事故。因此，必須加強(qiáng)水文地質(zhì)工作，搞好防排水措施。黏土類礦物：主要有高嶺石、蒙脫石和水云母等。含這類礦物多的巖石有各種黏土巖、頁(yè)巖及泥巖。這類巖石的特點(diǎn)是硬度小，具可塑性，遇水膨脹、軟化和黏結(jié)。具有鑿巖性好（不包括黏土）、穩(wěn)固性差、爆破性也差的特點(diǎn)。同時(shí)，它

8、們長(zhǎng)期受水浸泡時(shí)，會(huì)使地下坑道變形，露天邊坡不穩(wěn)，礦車結(jié)底，溜井和鑿巖機(jī)水眼堵塞等。但是，只要加強(qiáng)防排水措施，就可以避免或減少上述問(wèn)題的發(fā)生。（2） 巖石結(jié)構(gòu)與采掘的關(guān)系：結(jié)構(gòu)對(duì)采掘的影響在于礦物顆粒的粗細(xì)，即具粗粒結(jié)構(gòu)的巖石比具細(xì)粒結(jié)構(gòu)的巖石強(qiáng)度偏低。但是，碎屑巖的物理機(jī)械性質(zhì)主要取決于膠結(jié)物的成分和性質(zhì)，泥質(zhì)膠結(jié)比鐵質(zhì)或硅質(zhì)膠結(jié)的巖石硬度小，穩(wěn)固性差。（3） 巖石構(gòu)造與采掘的關(guān)系：沉積巖最大特點(diǎn)是具有層理構(gòu)造，這種構(gòu)造的存在，使巖石在各方向的強(qiáng)度不同，在其它條件相同或相似的情況下，層理愈發(fā)育，巖石的穩(wěn)固性能愈低，各方向上的強(qiáng)度差異也愈大。一般是平行巖石層理方向的抗壓和抗剪強(qiáng)度小，抗張強(qiáng)度大

9、，而垂直于巖石層理方向，則情況正好相反。在這類巖石中開(kāi)鑿巷道時(shí)，若順著層理方向掘進(jìn)，不僅爆破效果不好，而且容易產(chǎn)生冒頂、片幫事故，給采掘以不利的影響；如果斜交，特別是垂直層理方向掘進(jìn)時(shí)，則可以提高爆破效果，也可增加頂板及兩幫的穩(wěn)固性。在研究沉積巖的采掘特點(diǎn)時(shí)，應(yīng)該把上述幾方面的特征，有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)，全面進(jìn)行分析，正確掌握這類巖石與采掘的關(guān)系，才能找出最經(jīng)濟(jì)、最合理、最有效的采掘措施。5.10.3 變質(zhì)巖與開(kāi)采技術(shù)有關(guān)的特點(diǎn)（1）變質(zhì)巖的礦物組成對(duì)采掘的影響：在這類巖石的礦物組成中，常因含一定數(shù)量的滑石、綠泥石和云母等，對(duì)采掘影響較大，這些礦物光滑柔軟，且多呈片狀，因而穩(wěn)定性極差，不少礦山常因此而冒頂片幫，故在采礦過(guò)程中必須引起足夠重視。至于所含其它礦物組分，大多與巖漿巖和沉積巖相似，它們的采掘特點(diǎn)可參照前節(jié)相應(yīng)內(nèi)容。(2) 變質(zhì)巖的結(jié)構(gòu)構(gòu)造對(duì)采掘的影響:這類巖石的結(jié)構(gòu)對(duì)采掘的影響不甚突出，而變質(zhì)巖的構(gòu)造尤以片理構(gòu)造對(duì)采掘影響最大。如千枚巖、片巖及板巖的片理（或板理）比較發(fā)育，巖石沿片理延伸方向結(jié)合力較低，故上述巖石的穩(wěn)定性極差。一般情況下，巖石的片理愈發(fā)育，各方向的強(qiáng)度相差愈大