第五章矿产资源开发与地质环境

1、第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境o矿产资源及其特性矿产资源及其特性o矿产资源开发对地质环境的影响矿产资源开发对地质环境的影响o矿山地质环境治理矿山地质环境治理一、矿山资源的概念及其特征一、矿山资源的概念及其特征环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特性矿产资源及其特性一、矿山资源的概念及其特征一、矿山资源的概念及其特征环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特性矿产资源及其特性（一）矿产资源的基本概念（一）矿产资源的基本概念 在目前世界矿业生产总值中，

2、燃料产值占在目前世界矿业生产总值中，燃料产值占70%，非，非金属原料约占金属原料约占17%，金属原料约占，金属原料约占13%。人类对矿。人类对矿产资源的需求量约占自然资源需求量的产资源的需求量约占自然资源需求量的70%。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特性矿产资源及其特性 世界七大煤田之一的神府世界七大煤田之一的神府东胜矿区，位于水土流失最东胜矿区，位于水土流失最严重的黄河中游地区的晋陕蒙接壤区，毛乌素沙漠与黄土高原严重的黄河中游地区的晋陕蒙接壤区，毛乌素沙漠与黄土高原沟壑区的过渡地带，风沙面积大，水土流失严重，水资源十分沟壑区

3、的过渡地带，风沙面积大，水土流失严重，水资源十分短缺。短缺。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境（二）矿产资源的特性（二）矿产资源的特性5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性 风沙是神东矿区最大的灾害因素，神东公司在分析矿区沙地的风沙是神东矿区最大的灾害因素，神东公司在分析矿区沙地的有关条件后，确定了植物措施为主，机械措施为辅，多种手段一起有关条件后，确定了植物措施为主，机械措施为辅，多种手段一起上，快速、大面积地治理流沙的技术路线。神东矿区共治理流动沙上，快速、大面积地治理流沙的技术路线。神东矿区共治理流动沙地地9236平方公里，配合实施封育管护，

4、沙区植被覆盖度由开发初平方公里，配合实施封育管护，沙区植被覆盖度由开发初期的期的315提高到目前的提高到目前的4050，矿区受风沙危害的问，矿区受风沙危害的问题得到明显遏制。题得到明显遏制。 据中科院兰州沙漠所测定，流沙固定后，每年风力搬运移动和进入据中科院兰州沙漠所测定，流沙固定后，每年风力搬运移动和进入河沟的泥沙总计减少河沟的泥沙总计减少56547万吨。治理后的考考赖水源水中含沙万吨。治理后的考考赖水源水中含沙量由每吨量由每吨64公斤下降到公斤下降到02公斤，哈拉沟和石圪台沟水源水中含公斤，哈拉沟和石圪台沟水源水中含沙量由每吨沙量由每吨147公斤下降到公斤下降到015公斤，每年可节约水厂排

5、沙费公斤，每年可节约水厂排沙费166万元，万元，2年多时间即可收回治理投资。年多时间即可收回治理投资。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境二、矿山资源的供给与需求二、矿山资源的供给与需求（一）矿产的种类与成因（一）矿产的种类与成因环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性金属矿产金属矿产环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境非金属矿产非金属矿产 、明矾石、石灰岩等环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环

6、境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性 能源矿产能源矿产环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性（一）矿产的种类及成因（一）矿产的种类及成因环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性 岩浆作用：指岩浆的形成、演化直至冷凝成岩石的全部地质过岩浆作用：指岩浆的形成、演化直至冷凝成岩石的全部地质过程。分为侵入作用和喷出作用。程。分为侵入作用和喷出作用。 岩浆岩占地壳总体积的岩浆岩占地壳总体积的95%，说明岩浆作用是地壳中规模巨，说明岩浆作用是地

7、壳中规模巨大的的一种地质过程。元素发生大幅度迁移，重新分配，并且有大的的一种地质过程。元素发生大幅度迁移，重新分配，并且有些元素在岩浆结晶过程中富集成矿。些元素在岩浆结晶过程中富集成矿。 它形成的矿床是元素富集（汽化分异、重力分异和结晶分异）它形成的矿床是元素富集（汽化分异、重力分异和结晶分异）过程的结果。它可以形成具有经济价值的多种金属矿产。如早期过程的结果。它可以形成具有经济价值的多种金属矿产。如早期分离形成镍、钴、铜矿（硫化物矿）。分离形成镍、钴、铜矿（硫化物矿）。 环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性岩浆

8、作用岩浆作用 5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性变质作用环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性沉积作用环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性风化作用二、矿山资源的供给与需求二、矿山资源的供给与需求 （二）矿产资源的供应情况（二）矿产资源的供应情况环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与

9、地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性（二）矿产资源的供应情况（二）矿产资源的供应情况环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性二、矿山资源的供给与需求二、矿山资源的供给与需求环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境5.1 矿产资源及其特矿产资源及其特性性第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境n矿产资源及其特性矿产资源及其特性n矿产资源开发对地质环境的影响矿产资源开发对地质环境的影响n矿山地质环境治理矿山地质环境治理一、概述一、概述二、二、露天开采露天

10、开采对地质环境的影响对地质环境的影响三、三、地下采矿地下采矿对地质环境的影响对地质环境的影响四、四、工矿废物工矿废物对地质环境的污染对地质环境的污染五、矿产资源开发影响地质环境的五、矿产资源开发影响地质环境的主要因素主要因素5.2 矿产资源开发对地质环境的影响矿产资源开发对地质环境的影响环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境一、概述一、概述 采矿过程形成的能量和交换物质转移是影响矿山地质环境的主要因素。 影响的方式： 影响方面：空气、土壤和水体污染，引起土地退化、沙质荒漠化和水环境变化；社会经济的。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境

11、矿产资源开发与地质环境二、露天开采对地质环境的影响二、露天开采对地质环境的影响l土地资源的占用和破坏l露天矿边坡失稳破坏l水土流失环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境二、露天开采对地质环境的影响二、露天开采对地质环境的影响 特点：特点： 矿山资源开发总量中矿山资源开发总量中5060%的煤、的煤、8590%的金属矿藏、的金属矿藏、50%的化学矿山原料、的化学矿山原料、100%非金属和建筑材料都是露天开采。非金属和建筑材料都是露天开采。 对环境的影响对环境的影响： 泉水枯竭、河水改道、边坡失稳发生崩塌、滑坡泉水枯竭、河水改道、边坡失稳发生崩塌、滑坡； 矿山

12、剥离堆土及矿渣堆积占用土地矿山剥离堆土及矿渣堆积占用土地； 淤塞河道、导致水患和矿山泥石流淤塞河道、导致水患和矿山泥石流； 矿山三废造成的土壤、水体及大气污染矿山三废造成的土壤、水体及大气污染； 破坏地貌景观，形成矿山荒漠化，加速水土流失破坏地貌景观，形成矿山荒漠化，加速水土流失等。等。 环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境二、露天开采对地质环境的影响二、露天开采对地质环境的影响（一）土地资源的占用和破坏（一）土地资源的占用和破坏 1.露天采矿破坏土地露天采矿破坏土地 目前，世界上年产目前，世界上年产15104t以上矿石的矿山大约有一半是露以上矿石的矿

13、山大约有一半是露天开采，矿石产量的天开采，矿石产量的75%左右左右来自露天开采。来自露天开采。如美国明尼苏达州希宾如美国明尼苏达州希宾铁矿、新墨西哥州圣利塔铜矿、铁矿、新墨西哥州圣利塔铜矿、中国山西的平朔煤矿中国山西的平朔煤矿等。等。 中国重点金属矿山，约有中国重点金属矿山，约有90%为露天开采，每年剥离岩土约为为露天开采，每年剥离岩土约为(2.22.6) 108t，露天矿坑及堆土场侵占大量农田。露天矿坑及堆土场侵占大量农田。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境世界上首个被开采的露天斑岩铜矿，美国犹他州Bingham矿山，这就是典型的露天斑岩铜矿，位于

14、美国犹他州盐湖城西南方20km处。二长斑岩侵入到Pensylvanian组中。石灰岩和斑岩中的铜、铅、锌和银发生接触交代。矿石呈带状分布，从侵入的斑岩中向外延伸。这个矿山因首次开采斑岩铜矿而闻名。图片的左下角是一个废物处理池。这个矿山以先驱Mormon Bingham兄弟的名字命名。山西朔州平朔安太堡露天煤矿矿坑环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境伊敏煤电露天开采现场伊敏煤电露天开采现场环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境（一）土地资源的占用和破坏（一）土地资源的占用和破坏 2.废石堆、尾矿堆放占用土地废石堆、

15、尾矿堆放占用土地 废石废石，即在开采矿石过程中剥离出的岩土物料，堆，即在开采矿石过程中剥离出的岩土物料，堆放废地称之为排土场。放废地称之为排土场。 尾矿尾矿，即在选矿加工过程中排放的固体废物（有用，即在选矿加工过程中排放的固体废物（有用目标目标组分组分含量最低的部分），其储存场地称之为尾矿库。含量最低的部分），其储存场地称之为尾矿库。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境山西焦煤西山煤电集团公司东曲矿矸石山生态园 环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境松江流域 板石沟铁矿露天开采现场水土流失 二、露天开采对地质环境

16、的影响二、露天开采对地质环境的影响（二）露天矿边坡失稳破坏（二）露天矿边坡失稳破坏环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境开采时，需要把被开采的矿石划分成开采时，需要把被开采的矿石划分成一定厚度的水平分层，由上向下逐层一定厚度的水平分层，由上向下逐层开采，并形成阶梯状，这些阶梯的工开采，并形成阶梯状，这些阶梯的工作面叫做台阶。作面叫做台阶。上部平台上部平台1台阶的上部水平面；台阶的上部水平面；下部平台下部平台2台阶的下部水平面；台阶的下部水平面；台阶坡面台阶坡面3朝向采空区的台阶斜面；朝向采空区的台阶斜面；台阶坡面角（台阶坡面角（）台阶坡面与下部台阶坡面与

17、下部 平盘水平面的夹角；平盘水平面的夹角；坡顶线坡顶线4台阶坡面与上部平盘的交线；台阶坡面与上部平盘的交线；坡底线坡底线5台阶坡面与下部平盘的交线；台阶坡面与下部平盘的交线；台阶高度（台阶高度（h）上部平盘与下部平盘上部平盘与下部平盘的垂直距离。的垂直距离。 边坡的稳定性：边坡的稳定性： 边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡边坡一般是指具有倾斜坡面的土体或岩体，由于坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下、整个坡表面倾斜，在坡体本身重力及其他外力作用下、整个坡体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土体有从高处向低处滑动的趋势，同时，由于坡体土(岩岩)自身具有一定的强度和人为的工程

18、措施，它会产生阻止自身具有一定的强度和人为的工程措施，它会产生阻止坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土坡体下滑的抵抗力。一般来说，如果边坡土(岩岩)体内体内部其一个面上的滑动力超过了土部其一个面上的滑动力超过了土(岩岩)体抵抗滑动的能体抵抗滑动的能力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵力，边坡将产生滑动，即失去稳定；如果滑动力小于抵抗力则认为边坡是稳定的。抗力则认为边坡是稳定的。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境具有明显滑动面的边坡失稳破坏蠕变-坍塌变形破坏(1)岩土性质的影响，包括岩土的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组岩土性质

19、的影响，包括岩土的坚硬程度、抗风化能力、抗软化能力、强度、组成、透水性等；成、透水性等；(2)岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂眺的发育程度及其分布规律、结构面岩层的构造与结构的影响，表现在节理裂眺的发育程度及其分布规律、结构面的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以的胶结情况、软弱面和破碎带的分布与边坡的关系、下伏岩土界面的形态以及坡向坡角等；及坡向坡角等；(3)水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等；水文地质条件的影响，包括地下水的埋藏条件、地下水的流动及动态变化等；(4)地貌因数，如边坡的高度、坡度和形态等；地貌因数，如边坡的高度、

20、坡度和形态等；(5)风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩土的强度，改变地下水的动态；风化作用的影响，主要体现为风化作用将减弱岩土的强度，改变地下水的动态；(6)气候作用的影响，气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、气候作用的影响，气候引起岩土风化速度、风化厚度以及岩石风化后的机械、化学变化，同时引起地下水化学变化，同时引起地下水(降水降水)作用的变化；作用的变化；(7)地层作用除了使岩土体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩土体地层作用除了使岩土体增加下滑力外，还常常引起孔隙水压力的增加和岩土体的强度的降低；的强度的降低；环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开

21、发与地质环境矿产资源开发与地质环境 二、露天开采对地质环境的影响二、露天开采对地质环境的影响（三）水土流失（三）水土流失 水土流失水土流失(water and soil loss)是指是指“在水力、在水力、重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的重力、风力等外营力作用下，水土资源和土地生产力的破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土破坏和损失，包括土地表层侵蚀和水土损失，亦称水土损失。损失。”(中国水利百科全书第一卷中国水利百科全书第一卷环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境2008年9月8日上午8时许,山西临汾市襄汾县的陶寺乡塔山矿区因

22、暴雨发生泥石流,宽约600米,长约3公里的泥石流将下游的一个农贸集市和两个村子的部分房子冲垮,造成下游塔儿山铁矿尾矿库发生溃坝，造成300多人伤亡 。三、地下采矿对地质环境的影响三、地下采矿对地质环境的影响环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境三、地下采矿对地质环境的影响三、地下采矿对地质环境的影响（一）采空区地面塌陷及地裂缝（一）采空区地面塌陷及地裂缝环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境城市城市塌陷情况塌陷情况山西大同市山西大同市450km450km2 2煤矿采空区煤矿采空区河北开滦煤矿河北开滦煤矿塌陷面积塌陷

23、面积1 110104 4hmhm2 2（绝产农田（绝产农田20002000余公顷）余公顷）辽宁本溪辽宁本溪采空区面积采空区面积18.7km18.7km2 2（6.5km6.5km2 2地面建筑物被毁地面建筑物被毁) )，地表平均，地表平均下沉下沉2m2m，最深处达，最深处达3.7m3.7m。石嘴山市石嘴山市形成南北长形成南北长4.1km4.1km，东西宽，东西宽1.7km1.7km，面积面积4.97km4.97km2 2的塌陷的塌陷区，最大塌陷深度区，最大塌陷深度20m20m，一，一般裂缝长般裂缝长202040m40m，宽，宽0.13m0.13m左右，深约左右，深约5m5m。环境地质学环境地质

24、学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境晋陕蒙接壤地区位于内蒙古鄂尔多斯高原与陕北、晋西北黄土高原的接壤地带晋陕蒙接壤地区位于内蒙古鄂尔多斯高原与陕北、晋西北黄土高原的接壤地带 山体塌陷山体塌陷三、地下采矿对地质环境的影响三、地下采矿对地质环境的影响（二）破坏水文地质环境（二）破坏水文地质环境环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境 矿井突水（透水）是指煤矿在正常生产中突然发生的具有一矿井突水（透水）是指煤矿在正常生产中突然发生的具有一定数量来势凶猛的涌水现象

25、。突水可来自底板、顶板、老采区、定数量来势凶猛的涌水现象。突水可来自底板、顶板、老采区、老窑、地表等。由于来势猛、水量大，一旦防范不力或排水能力老窑、地表等。由于来势猛、水量大，一旦防范不力或排水能力不足时，往往造成严重经济损失甚至人身伤亡事故。不足时，往往造成严重经济损失甚至人身伤亡事故。 根据我国矿井突水情况，原煤炭工业部对突水点突水量做了等级根据我国矿井突水情况，原煤炭工业部对突水点突水量做了等级划分（划分（1984年年5月月矿井水文地质规程矿井水文地质规程），其等级标准是：），其等级标准是： 特大突水点的涌水量大于或等于特大突水点的涌水量大于或等于30m3/min， 大突水点的涌水量为

26、大突水点的涌水量为30m3/min10m3/min， 中等突水点的涌水量为中等突水点的涌水量为10m3/min1 m3/min， 小突水点的涌水量小于或等于小突水点的涌水量小于或等于1 m3/min。 中华安全信息港中华安全信息港环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境 平顶山含煤地层有晚石炭世的太原组，二叠纪的山西平顶山含煤地层有晚石炭世的太原组，二叠纪的山西组，上石盒子组和下石盒子组的下段，现主采煤组为二组，上石盒子组和下石盒子组的下段，现主采煤组为二叠纪的丁组、戊组、己组，待采煤组为上石炭统的庚组，叠纪的丁组、戊组、己组，待采煤组为上石炭统的庚组，煤

27、田保有储量煤田保有储量74.1亿亿t。是中南最大的烟煤基地。现有。是中南最大的烟煤基地。现有生产矿井生产矿井11对，在建矿井对，在建矿井1对，矿区原煤产量超过对，矿区原煤产量超过2000万万t/a,矿井成东西向分布。矿井成东西向分布。环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境三、地下采矿对地质环境的影响三、地下采矿对地质环境的影响（三）矿区山体开裂破坏（三）矿区山体开裂破坏环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境2009年年6月月5日日15时许

28、，时许，重庆市武隆县铁矿乡鸡重庆市武隆县铁矿乡鸡尾山一采矿区发生山体尾山一采矿区发生山体垮塌，上百万方山石涌垮塌，上百万方山石涌进山谷，导致一个采石进山谷，导致一个采石场及场及6个居民户被掩埋。个居民户被掩埋。 三、地下采矿对地质环境的影响三、地下采矿对地质环境的影响（四）采矿诱发地震与岩暴（四）采矿诱发地震与岩暴环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境如湖南省恩斗桥矿区如湖南省恩斗桥矿区环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境2.环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境3.岩爆岩

29、爆环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境 岩爆发生的条件是岩爆发生的条件是： 岩体经受过较强的地应力作用；岩体经受过较强的地应力作用； 围岩内储存较大的弹性应变能；围岩内储存较大的弹性应变能； 埋藏位置具有较紧密的围限条件；埋藏位置具有较紧密的围限条件； 机械开挖造成应力的突然释放。机械开挖造成应力的突然释放。 环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境四、工矿废物对地质环境的污染四、工矿废物对地质环境的污染环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境 如辽宁抚顺煤田的煤矸石造成地下水污染如辽宁抚顺煤田的煤矸石造成地下水污染p96环境地质学环境地质学第五章第五章 矿产资源开发与地质环境矿产资源开发与地质环境五、矿产资源开发影响地质环境的主要因素五、矿产资源开发影响地质环境的主