2021年《矿山安全技术理论》PPT课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1 1安全技术术理论论王李管工学博士中南高校资资源与安全工程学院教授单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .2 2讲讲授内容一，矿矿山地质质安全二，露天矿矿山开采安全三，地下矿矿山开采安全单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .3 3矿矿山地质质安全单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .4 4矿矿山地质质安全矿矿床与矿矿石矿矿物矿矿床是指可开采有用矿矿物的富集体；具有冶炼炼金属价值值的固体物质质称之为矿为矿 石，一般简简称为矿为矿 或矿产矿产 ；矿矿石矿矿物是指在工业业上能从其中提炼炼出一种或数种有用金属元素的矿矿物；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .5 5矿矿山地质质安全矿矿物的基本特点矿矿物是各种地质质作用形成的自然化合物或单质单质，比如火山作用；矿矿物具有确定的化学成分；矿矿物仍具有确定的晶体结结构，它们们的原子呈规规律的排列；矿矿物具有较为稳较为稳 固的物理性质质；矿矿物是组组成矿矿石和岩石的基本单单位；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .6 6矿矿山地质质安全世界主要资资源分布 截止到1998年底，全世界已发觉且命名的矿物有三千八百多种，其中绝大多数是无机物； 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .7 7矿矿山地质质安全我国矿产资矿产资源情形金属矿产矿产 探明矿矿区 铁矿铁矿1834 锰矿锰矿213铬铁矿铬铁矿 56 铜矿铜矿 910 铝铝土矿矿310 铅锌矿铅锌矿 710镍矿镍矿 100金属矿产矿产 探明矿矿区 钼矿钼矿 222钨矿钨矿 252锡矿锡矿 293 汞、锑矿锑矿 103金矿矿1265 银矿银矿 569 在我国的在我国的现现现现代代经济经济经济经济 社会社会进进进进展中，展中，矿产资矿产资矿产资矿产资 源起着重要的基源起着重要的基础础础础性作用，性作用，95%95%左右的一次能源，左右的一次能源，80%80%以上的工以上的工业业业业原料，大部分原料，大部分农业农业农业农业 生生产资产资产资产资 料和料和1/31/3的的饮饮饮饮用水都取自于用水都取自于矿产资矿产资矿产资矿产资 源；每年投入国民源；每年投入国民经济经济经济经济 运运转转转转的固体的固体矿产矿产矿产矿产 的的矿矿矿矿石采出量达石采出量达5050多多亿亿亿亿吨，石油，自然气达吨，石油，自然气达1 1亿亿亿亿多吨；目前，全国已建成国有多吨；目前，全国已建成国有矿矿矿矿山企山企业业业业84008400个，集体个体个，集体个体矿矿矿矿山企山企业业业业2727万多个，形成了万多个，形成了300300多个以多个以矿业为矿业为矿业为矿业为依靠的城依靠的城镇镇镇镇；我国已探明我国已探明储储储储量的金属量的金属矿产矿产矿产矿产 有有5454种；种； 单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .8 8矿矿山地质质安全各种金属矿矿开采方式铁露天开采和地下开采。

锰有露天开采，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 山是地下开采单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .9 9矿矿山地质质安全矿矿岩的物理力学性质质a岩石的物理，水理性质质.b岩石的力学性质质：变变形特点，强度特点，它们们与岩石的水理性质质和岩石的结结构构造和岩性有关；c岩石的强度理论论和破坏准就；内容内容单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1010矿矿山地质质安全矿矿岩的物理水理性质质物理性物理性质质质质 容重：容重：单单单单位体位体积积积积岩石的重量，包括干容重和湿容重；岩石的重量，包括干容重和湿容重； 间间隙：孔隙与裂隙的总总称； 大开型：在大气压压下水能进进入； 小开型：在150个大气压压下或在真空中水才能进进入； 闭闭型间间隙：与外界不通；开型开型间间间间隙隙间间间间隙率：隙率：间间间间隙体隙体积积积积与与总总总总体体积积积积之比；之比；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1111矿矿山地质质安全矿矿岩的物理水理性质质水理性水理性质质质质吸水率：吸水率： 在大气在大气压压压压力下吸入水的重量与岩石干重量之比力下吸入水的重量与岩石干重量之比 的百分数；的百分数；饱饱饱饱水率：水率： 在高在高压压压压下下( (一般一般为为为为150150个大气个大气压压压压) )或真空中吸入或真空中吸入水水 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；饱饱饱饱水系数：吸水率与水系数：吸水率与饱饱饱饱水率之比叫水率之比叫饱饱饱饱水系数；水系数；透水性：透水性： 岩石能被水透岩石能被水透过过过过的性能；用渗透性系数来衡量的性能；用渗透性系数来衡量 (cm/s) (cm/s)；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1212矿矿山地质质安全岩石材料结结结结构面：岩体中已开裂和易于开裂的地构面：岩体中已开裂和易于开裂的地质质质质界面；不同界面；不同于几何平面，有厚度，有弯曲；例如：断于几何平面，有厚度，有弯曲；例如：断层层层层，节节节节理，劈理理，劈理已开裂已开裂结结结结构面，又称不构面，又称不连续连续连续连续面；面；层层层层理，板理，片理理，板理，片理易开裂易开裂结结结结构面；构面；结结结结构体：由不构体：由不连续连续连续连续 面切割成的大小不等，外形各异的面切割成的大小不等，外形各异的岩岩块块块块；岩体：岩体： 由不由不连续连续连续连续 面和面和结结结结构体构体组组组组成的地成的地质质质质体；体；岩石的岩石的结结结结构：岩石中晶粒构：岩石中晶粒( (结结结结晶岩晶岩) )和岩石和岩石颗颗颗颗粒粒( (非非结结结结晶晶岩岩) )的大小，外形及的大小，外形及结结结结合方式；合方式；岩岩浆浆浆浆岩岩粒状粒状结结结结构，斑状构，斑状结结结结构，玻璃构，玻璃质结质结质结质结 构；构；沉沉积积积积岩岩粒状粒状结结结结构，片架构，片架结结结结构，斑基构，斑基结结结结构；构；变质变质变质变质 岩岩板理板理结结结结构，片理构，片理结结结结构，片麻理构，片麻理结结结结构；构；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1313矿矿山地质质安全岩石材料结结结结构面：岩体中已开裂和易于开裂的地构面：岩体中已开裂和易于开裂的地质质质质界面；不同界面；不同于几何平面，有厚度，有弯曲；例如：断于几何平面，有厚度，有弯曲；例如：断层层层层，节节节节理，劈理理，劈理已开裂已开裂结结结结构面，又称不构面，又称不连续连续连续连续面；面；层层层层理，板理，片理理，板理，片理易开裂易开裂结结结结构面；构面；结结结结构体：由不构体：由不连续连续连续连续 面切割成的大小不等，外形各异的面切割成的大小不等，外形各异的岩岩块块块块；岩体：岩体： 由不由不连续连续连续连续 面和面和结结结结构体构体组组组组成的地成的地质质质质体；体；岩石的岩石的结结结结构：岩石中晶粒构：岩石中晶粒( (结结结结晶岩晶岩) )和岩石和岩石颗颗颗颗粒粒( (非非结结结结晶晶岩岩) )的大小，外形及的大小，外形及结结结结合方式；合方式；岩石的构造：岩石中不同矿矿物集合体之间间或矿矿物集合体与其它组组成部分之间间的排列方式及充填方式；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1414矿矿山地质质安全岩石的变变形特点载载荷类类型瞬时动时动 荷作用下的变变形特点：冲击击荷载载作用，如凿凿岩爆破；瞬时时静荷载载作用下的变变形特点：作用时间为时间为 数分钟钟至10余分钟钟；长长期静荷载载作用下的变变形特点：蠕变变特点单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1515矿矿山地质质安全岩石的变变形特点特点特点(1)(1)或多或少具有确定或多或少具有确定的的弹弹弹弹性，但完全性，但完全弹弹弹弹性性的岩石的岩石较较较较少；少；(2)(2)岩石的岩石的变变变变形特点与形特点与岩石的岩性和岩石的岩性和结结结结构构构构造有关；造有关；(3)(3)岩石的非岩石的非弹弹弹弹性性变变变变形形不愿定只在高不愿定只在高应应应应力才力才显现显现显现显现 ，有此岩石在低，有此岩石在低应应应应力条件下也力条件下也显现显现显现显现 非非弹弹弹弹性性变变变变形形孔隙，裂孔隙，裂隙隙压缩压缩压缩压缩 ；I. I. 致密致密坚坚坚坚硬，玄武岩，石英岩，白云岩等；硬，玄武岩，石英岩，白云岩等；II.II.II. II. 致密致密较软较软较软较软 岩石，石灰岩等；岩石，石灰岩等；III.III.III. III. 坚坚坚坚硬裂隙硬裂隙发发发发育岩石，花育岩石，花岗岗岗岗岩，砂岩等；岩，砂岩等；IV.IV.IV. IV. 叫叫坚坚坚坚硬致密的岩石，大理岩，片麻岩等；硬致密的岩石，大理岩，片麻岩等；V.V.V. V. 片岩垂直片理加片岩垂直片理加压压压压VI.VI.VI.VI.岩岩盐盐盐盐；弹弹性性弹弹塑性塑性塑塑弹弹性性塑塑弹弹塑性塑性塑塑弹弹塑性塑性弹弹塑蠕塑蠕变变型型1. 1. 单调连续单调连续单调连续单调连续 加加载载载载单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1616矿矿山地质质安全岩石的变变形特点2岩石的弹弹性参数确定( 弹弹模E与泊桑比)泊桑比：应应力应变应变 曲线为线为 直线时线时 ：应应力应变应变 曲线为线为 曲线时线时 ：初始弹模切线弹 模割线弹 模单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1717矿矿山地质质安全岩石的变变形特点3. 岩石的全应应力应变应变 曲线线应应力应变应变 全图图岩石全岩石全应应应应力力应变应变应变应变 曲曲线线线线AA微裂隙微裂隙压压压压密极限密极限; ; BB弹弹弹弹性极限性极限; ; CC屈服极限；屈服极限；DD峰峰值值值值强强度度; ; E E 残余残余强强度；度；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1818矿矿山地质质安全岩石的变变形特点4. 岩石在循环环加卸载载条件下的变变形特点单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .1919矿矿山地质质安全岩石的变变形特点5. 岩石在常规规三轴压缩轴压缩 条件下的变变形特点软软岩： 3 增大：曲线线斜率上升，塑性变变形增大， 1- 3增大；硬岩：硬岩： 3 3 增大增大, ,曲曲线线线线斜率几乎不斜率几乎不变变变变，塑性，塑性变变变变形增大，形增大，1- 31- 3增增大；大；围压围压围压围压 影响：影响：软软软软岩岩硬岩硬岩单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .2020矿矿山地质质安全岩石的变变形特点6. 真三轴压缩轴压缩 条件下的变变形特点2不变变3不变变 3 3不不变变变变，22增大，增大， 1- 3 1- 3上升；屈服限上升；塑性上升；屈服限上升；塑性变变变变形下降；形下降； 2 2不不变变变变，33增大，增大， 1- 3 1- 3上升；屈服限不上升；屈服限不变变变变；塑性；塑性变变变变形增大；形增大；单击此处编辑母版标题样式单击此处编辑母版副标题样式. .2121矿矿山地质质安全岩石的强度1。