第五章--礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境

1、第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、礦產(chǎn)資源及其特性礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響礦山地質(zhì)環(huán)境的管理，一、礦山資源的概念及其特點(diǎn)，(一)礦產(chǎn)資源的概念取決于資源的可再生性：可更新資源和不可更新資源兩種。 所謂可更新資源，是指通過比較迅速的自然循環(huán)作用或人為作用而能夠被人類反復(fù)利用的各種自然資源，包括空氣、淡水、生物產(chǎn)物(食物、木材)等。 不可再生資源是指人類開發(fā)利用后，現(xiàn)階段不能再生的自然資源，如煤、石油等礦物資源。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、一、礦產(chǎn)資源的概念及其特征、礦產(chǎn)資源：是指埋藏于地殼或露出地表，供人們開采利用的礦產(chǎn)集合體。 廣義礦產(chǎn)資源是指在內(nèi)外力地

2、質(zhì)作用下，元素、化合物、礦物和巖石相對(duì)豐富，人類開采后能獲得有用商品的物質(zhì)形態(tài)和數(shù)量。 狹義的礦產(chǎn)資源是指自然界產(chǎn)出的物質(zhì)在地殼中豐富聚集而具有開采價(jià)值或潛在經(jīng)濟(jì)價(jià)值的形態(tài)和數(shù)量。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、(1)礦產(chǎn)資源的基本概念、礦產(chǎn)資源一般包括能源資源和原料資源兩種。 作為能源的化石燃料和核燃料原料資源：金屬原料(金屬礦物)和非金屬原料(非金屬礦物)。 在目前世界礦業(yè)生產(chǎn)總值中，燃料產(chǎn)值約占70%，非金屬原料約占17%，金屬原料約占13%。 人類對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量約占自然資源需求量的70%。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其

3、特性、1 .不均勻性(區(qū)域分布)2.有限性(不可再生性)。 數(shù)量有限，珍貴性)3.相對(duì)性(開采技術(shù)，礦物埋深)品位：礦石所含成分(元素或化合物)的含量4 .生態(tài)性(地質(zhì)生態(tài)環(huán)境)世界七大煤田之一神府東勝礦區(qū)，位于水土流失最嚴(yán)重的黃河中游地區(qū)晉陜蒙接壤區(qū)環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦物資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境， 礦產(chǎn)資源特性、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、風(fēng)沙是神東礦區(qū)最大的災(zāi)害因素，神東公司在分析礦區(qū)沙地有關(guān)條件后，以植物措施為主，機(jī)械措施為輔，多種手段共同確定了迅速、大面積治理流沙的技術(shù)路線，神東礦區(qū)治理流沙地9236平方公里， 協(xié)助實(shí)施封育管理，沙區(qū)植被展望度從開發(fā)初期的315提高到現(xiàn)在的4050，礦區(qū)受風(fēng)沙危

4、害的問題明顯得到控制。 據(jù)中科院蘭州沙漠介紹，流沙固定后，每年風(fēng)力運(yùn)移和進(jìn)入河溝的泥沙合訂減少56547萬噸。 整治后試驗(yàn)萊水源水中的含沙量從每噸64公里降到02公里，哈拉溝和石圩臺(tái)溝水源水中的含沙量從每噸147公里降到015公里，每年可節(jié)省水廠排沙費(fèi)166萬元，兩年多可回收整治投資。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，二、礦產(chǎn)資源的供給和需求，(一)礦產(chǎn)的種類和成因1 .礦產(chǎn)的種類根據(jù)用途分為三類：金屬礦產(chǎn)、非金屬礦產(chǎn)和能量礦產(chǎn)。 金屬礦物是指能夠在工業(yè)上提取金屬原料的有用的礦物資料。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源與其特性、金屬礦物根據(jù)工業(yè)用途和金屬本身的性

5、質(zhì)，還有黑色金屬礦物：鐵、錳、鉻及其合金有色金屬礦物：銅、鉛、鋅、鋁、鎂、鎳、鈷、鎢鋨、銥)放射性金屬礦物：鈾、釷、鐳等稀有金屬礦物；稀土類和分散金屬礦物：鈮、鉭、鋰、鈹、鎵等。、金屬礦物、環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦物資源開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境、非金屬礦物、非金屬礦物是指除能量礦物、金屬礦物外，還能提取有用的非金屬元素、化合物或者可以直接利用的巖石和礦物的集合體。 冶金輔助原料：螢石、菱鎂礦、耐火粘土、白云巖和石灰?guī)r等化學(xué)工業(yè)和化肥工業(yè)原料：磷灰石、磷塊巖、黃鐵礦、鉀鹽、巖鹽、明礦石、石灰?guī)r等工業(yè)制造業(yè)：石墨、金剛石、云母、石棉、重晶石， 剛玉等珍珠巖等寶石和工藝美術(shù)材料：環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)

6、環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、能源礦產(chǎn)、能源礦產(chǎn)：又稱化石燃料，是人類獲得能源的重要物質(zhì)資源，是工業(yè)農(nóng)業(yè)發(fā)展的動(dòng)力和現(xiàn)代生活的必需品。 主要包括煤炭、石油、天然氣、鈾礦等，環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，5.1礦產(chǎn)資源及其特性，(1)礦產(chǎn)的種類和成因，2 )礦產(chǎn)的成因礦產(chǎn)的成因與地質(zhì)循環(huán)密切相關(guān)，受構(gòu)造作用、地球化學(xué)循環(huán)和水循環(huán)等作用的影響。 礦物的形成作用有巖漿作用、變質(zhì)作用、堆積作用、生物作用和風(fēng)化作用等。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、巖漿作用：指從巖漿的形成、演化到凝結(jié)為巖石的整個(gè)地質(zhì)過程。 分為侵入作用和噴出作用。 巖漿巖占地面積殼體總體積

7、的95%表明巖漿作用是地殼中規(guī)模巨大的地質(zhì)過程。 元素大幅移動(dòng)、再分配，在巖漿結(jié)晶過程中有些元素富集礦。 形成的礦床是元素富集(氣化分離、重力分離和結(jié)晶分離)過程的結(jié)果. 可以形成有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的多種金屬礦物。 例如，早期分離形成鎳、鈷、銅礦(硫化物礦)。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、巖漿作用、變質(zhì)作用是已存在的巖石在地下地質(zhì)環(huán)境中，在固體下改變其構(gòu)造、構(gòu)造或化學(xué)成分，形成新巖石的作用過程。 實(shí)質(zhì)上是巖石幾乎保持固體狀態(tài)，元素再結(jié)合、再分配、移動(dòng)的過程。 如果在石灰?guī)r、白云巖和巖漿巖的接觸帶發(fā)生，則形成鈣、鎂硅巖及其相關(guān)礦床。 白鎢礦(CaWO4)黃鐵礦、毒砂

8、石英和方解石脈等(作用強(qiáng)度增大)、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、變質(zhì)作用、堆積作用：堆積作用開始風(fēng)化作用(風(fēng)化產(chǎn)物是堆積作用最重要的物質(zhì)來源)，然后由于包括搬運(yùn)、堆積或堆積及堆積在內(nèi)的堆積作用， 可以形成許多有價(jià)值的可開采的礦床，其中最重要的是石油、煤、鐵、錳、鋁、磷、金、金剛石等。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、沉積作用、生物作用：許多礦床形成于被生物強(qiáng)改造的生物圈環(huán)境中。 貝殼和骨架等有機(jī)物可以形成含鈣礦物。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、風(fēng)化作用：發(fā)生于表生帶。 實(shí)質(zhì)上，巖石圈深部形成的巖石和礦物進(jìn)入表生帶后，物理化學(xué)條件發(fā)生

9、了很大變化，失去了原來的平衡，是通過深入改造建立新平衡的過程。 風(fēng)化作用是部分元素集中在風(fēng)化殼中，形成風(fēng)化原因的礦床。 Fe、Al、Mn、Ni、Co、Au、Pt、Sn、TR、Nb、Ta、u等金屬礦床，金剛石、剛玉、藍(lán)晶石、重晶石、水晶、高嶺石環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、風(fēng)化作用、二、礦山資源的供應(yīng)與需求、(二)礦產(chǎn)資源的供應(yīng)狀況1、世界礦產(chǎn)儲(chǔ)量和生產(chǎn)狀況礦產(chǎn)分布極為不均勻。 截至1997年，世界上發(fā)現(xiàn)的主要金屬和非金屬礦物儲(chǔ)量為1450108t，其中美國、加拿大、澳大利亞、南非主要礦物儲(chǔ)量占世界80多個(gè)。 19611980年間，鐵礦石采掘量占20世紀(jì)以來80

10、年總產(chǎn)量的近55%，鉀鹽占67%，粘土礦占近80%。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)中國地質(zhì)大學(xué)，環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境，5.1礦產(chǎn)資源及其特性，(二)礦產(chǎn)資源的供給狀況2 .中國礦產(chǎn)資源的儲(chǔ)量狀況中國是礦產(chǎn)資源比較豐富、礦產(chǎn)相對(duì)完整的少數(shù)國家之一。 截至2000年底，我國發(fā)現(xiàn)171種(200種)，共有一定量的礦物153種，其中能量礦物8種，金屬礦物54種，非金屬礦物88種，水氣礦物3種。 人均礦產(chǎn)資源量相當(dāng)于世界人均資源量的27，美國人均1/10，前蘇聯(lián)人均1/7。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、二、礦產(chǎn)資源的供給和需求、(三)礦產(chǎn)資源的需求美國僅占世界人口的

11、5%，每年消耗全球一年所消耗資源的30%左右。 世界上20個(gè)人口享有全世界收入的80。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、5.1礦產(chǎn)資源及其特性、第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、礦產(chǎn)資源及其特性礦產(chǎn)資源的開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響礦山地質(zhì)環(huán)境的管理一、概要二、露天開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響三、地下開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響四、工礦廢棄物對(duì)地質(zhì)環(huán)境的污染五、 礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響因素，5.2礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，一、概要，采礦過程中能源和交換物質(zhì)轉(zhuǎn)移是對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的影響因素的影響方式：影響面：空氣、土壤和水體污染、土地退化、沙質(zhì)沙漠化和水環(huán)境變化環(huán)

12、境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，二、露天開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，土地資源的占有和破壞露天礦邊坡失穩(wěn)破壞水土流失，環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，二、露天開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，特點(diǎn)：礦產(chǎn)資源開發(fā)總量的5060%的煤，8590%的金屬環(huán)境的影響：泉水枯竭， 河水改道、邊坡失穩(wěn)、滑坡礦山剝落沉積土及礦渣沉積占有土地河堵塞，導(dǎo)致水災(zāi)和礦山泥石流的礦山三廢破壞土壤、水體及大氣污染地形景觀，形成礦山沙漠化，加速水土流失等。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，二、露天開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響，(一)土地資源的占有和破壞1 .露天開采破壞土地現(xiàn)在世界上每年生產(chǎn)15104t以上礦石的礦山約一半是

13、露天開采，礦石產(chǎn)量的約75%來自露天開采。 例如美國明尼蘇達(dá)州西賓鐵礦、新墨西哥州圣利塔銅礦、中國山西的平朔煤礦等。 中國重點(diǎn)金屬礦山，約90%是露天開采，每年剝離巖土約(2.22.6) 108t，露天坑和堆土場占有大量的田地。 截至1995年，全國1173家國有中大礦山企業(yè)中，占土地面積729971.6hm2，其中露天開采礦場、排土場、尾礦場和塌陷區(qū)占地面積212817.4hm2，占29.15，其他工業(yè)用地、行政生活用地等，占70.85。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，世界上第一個(gè)開采的露天斑巖銅礦，美國猶他州賓漢m礦山，這是典型的露天斑巖銅礦，位于美國猶他州鹽湖城西南20km。

14、二長斑巖侵入奔西龍集團(tuán)。 石灰?guī)r和斑巖中的銅、鉛、鋅和銀接觸說明。 礦石呈帶狀分布，從侵入的斑巖向外延伸。 這座礦山以首次開采斑巖銅礦而聞名。 照片的左下角是廢物處理池。 這座礦山以先驅(qū)摩門兵漢兄弟的名字命名。 山西朔州平朔安太堡露天煤礦坑，環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，伊敏煤電氣露天開采現(xiàn)場，環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，(一)土地資源的占有和破壞2 .廢石山，尾礦占有土地廢石，即礦石開采過程中剝落的巖土材料堆積，廢地稱為排放地的尾礦，即有關(guān)資料顯示，開采的礦石通常剝離510t巖土，生產(chǎn)1t銅，形成約400t的廢石和尾礦。 在美國礦山的土地破壞面積中，露天開采區(qū)占59%，

15、露天排土場，廢石山占38%，剩下的3%有地面下沉的危險(xiǎn)。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、山西焦炭西山煤電集團(tuán)公司東曲礦矸石山生態(tài)園、環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、松江流域板石溝鐵礦露天開采現(xiàn)場水土流失、二、露天開采對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響、(二)露天開采邊坡失穩(wěn)破壞露天開采邊坡穩(wěn)定性的問題是露天開采的主要環(huán)境地質(zhì)問題之一。 合理的邊坡角，環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源的開發(fā)和地質(zhì)環(huán)境，開采時(shí)需要將開采的礦石分成一定厚度的水平層，從上到下分段開采，形成階梯狀，這些分段的工作面稱為階梯。 上部平臺(tái)1的臺(tái)階的上部水平面下部平臺(tái)2的臺(tái)階的朝向下部水平面臺(tái)階斜面3的采空區(qū)的臺(tái)階斜面臺(tái)階斜面角()臺(tái)

16、階斜面與下部平臺(tái)水平面所成的角傾斜地線4的臺(tái)階斜面與上部平臺(tái)的交線下行線5的臺(tái)階斜面與下部平臺(tái)的交線臺(tái)階高度(h )上部平臺(tái)與下部平臺(tái)的垂直距離。 邊坡的穩(wěn)定性：邊坡一般指具有傾斜斜面的土體或巖體，由于斜面表面傾斜，由于斜面本身的重力和其他外力，整個(gè)斜面有從高處向低處滑動(dòng)的傾向，同時(shí)由于斜面體土(巖)本身具有一定的強(qiáng)度和人為的工程措施，阻止了斜面體的滑動(dòng)一般認(rèn)為，如果邊坡土(巖)體內(nèi)部的其中一個(gè)面上的滑動(dòng)力超過抵抗土(巖)體滑動(dòng)的能力，則邊坡滑動(dòng)，即失去穩(wěn)定的滑動(dòng)力小于抵抗力，則邊坡穩(wěn)定。 環(huán)境地質(zhì)學(xué)第五章礦產(chǎn)資源開發(fā)與地質(zhì)環(huán)境、明顯折動(dòng)面的邊坡失穩(wěn)破壞、蠕變變形破壞、邊坡巖體中軟弱構(gòu)造面的發(fā)

17、育程度及其組合關(guān)系是控制露天礦邊坡穩(wěn)定性的主要地質(zhì)因素。(1)巖土性質(zhì)的影響。 (2)巖層結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)的影響，表現(xiàn)從節(jié)理裂縫看的發(fā)育程度及其分布規(guī)律、結(jié)構(gòu)面的粘著狀況、軟弱面與破碎帶的分布與邊坡的關(guān)系、下伏巖土界面的形態(tài)及坡地等；(3)水文地質(zhì)條件的影響、地下水的埋藏條件； (4)邊坡高度、坡度和形態(tài)等地形系數(shù)；(5)風(fēng)化作用的影響，主要體現(xiàn)風(fēng)化作用減弱了巖土的強(qiáng)度，改變了地下水的動(dòng)態(tài)；(6)氣候作用的影響，氣候引起巖土風(fēng)化速度、風(fēng)化厚度及巖石風(fēng)化后的機(jī)械化學(xué)變化，同時(shí)也體現(xiàn)了地下水(降水) 引起作用的變化(7)地層的作用除了使巖土體增加滑動(dòng)力外，還增加孔隙水壓和降低巖土體強(qiáng)度常導(dǎo)致的環(huán)境地質(zhì)學(xué)第