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2025环球网校一级建造师《矿业工程管理与实务》考点精讲-第2讲
1.2 矿业工程地质和水文地质
1.2.1 矿山地质条件分析与应用
1.岩石分类及其主要特性
岩石按其形成原因可分为沉积岩、岩浆岩、变质岩三大类。石膏、煤炭、石墨、石油常生成于沉
积岩形成过程中，多种金属矿和有色金属矿是通过岩浆活动或变质后形成。
1）沉积岩
沉积岩是在地壳的表层，由风化作用、生物作用、火山作用及其他地质应力下形成的物质，经搬
运、沉积、成岩等一系列地质作用而形成的层状岩石，有的文献称为水成岩。沉积岩主要有碎屑结构、
泥质结构、晶粒结构、生物结构（含生物遗体组成）四种结构类型。
【例题·多选】岩石按其形成原因可分为（ ）。
A.沉积岩
B.岩浆岩
C.变质岩
D.花岗岩
E.石英岩
【答案】ABC 8
7
1
【解析】岩石按其形成原因可分4 9为沉积岩、岩浆岩、变质岩三大类。
8
3
碎屑岩类沉积岩的性质主要信取决于胶结成分，其胶结成分常见的有硅质、铁质钙质和泥质，硅质
微
和铁质胶结的岩石较坚固，钙系质胶结的强度中等且可溶，泥质胶结的强度低，易湿软，易风化。黏土
联
岩类沉积岩的性质主要与矿题物成分有关，以高岭石、蒙脱石、伊利石等成分为典型，该类岩石孔隙率
押
小、渗透性差，遇水后极准易泥化而容易有塑性变形，甚至吸水膨胀。化学岩生物化学岩类沉积岩有不
精
同的溶解性。
2）岩浆岩
岩浆岩是指岩浆在向地表上升的过程中，由于热量散失逐渐经过分异等作用冷凝而成的岩石，因
其与火山作用有关，故又称火成岩。喷出地表冷凝的称喷出岩，在地表下冷凝的称侵入岩。
3）变质岩
岩浆岩、沉积岩甚至是变质岩在地壳中受到高温、高压及化学成分加入的影响，在固体状态下发
生矿物成分及结构构造变化后所形成的新的岩石，称为变质岩。
常见的变质岩及其主要特征如下：
（1）千枚岩：多由黏土岩变质而成，质地松软，强度低，抗风化能力差，8容易风化剥落，沿片
7
1
9
理倾向容易产生塌落。 4
8
3
信
（2）片岩：具有片状结构，变晶结构。片理一般比较发育，片状矿物含量高，强度低，抗风化
微
系
能力差，极易风化剥落，极易沿片理倾向塌落。
联
一
（3）片麻岩。（4）板岩。（5）大理岩。（6）石英岩。
唯
2.岩石的工程地质性质
1）岩石的主要物理性质
（1）重量。
（2）孔隙性：岩石中各种孔隙（包括毛细管、洞隙、空隙、细裂隙以及岩溶溶洞和粗裂隙）的
发育程度，常用孔隙率表示。孔隙率即岩石中孔隙总体积与包括孔隙在内的岩石总体积之比。岩石孔
隙率的大小，主要取决于岩石的结构和构造，同时也受外力因素的影响。未受风化和构造作用的侵入
岩和某些变质岩，其孔隙率一般是很小的，而砾岩、砂岩等沉积岩类岩石通常具有较大的孔隙率。岩
石随着孔隙率的增大，其透水性增大，强度降低。
2）岩石的水理性质
岩石水理性质是指岩石与水相互作用时所表现的性质，通常包括岩石的吸水性、透水性、软化性
和抗冻性等。
（1）吸水性：指岩石在一定条件下的吸水能力。一般用吸水率表示。岩石的吸水率与岩石孔隙
率的大小、孔隙张开程度等因素有关。
（2）透水性：指岩石能被水透过的性能。岩石透水性大小可用渗透系数衡量，主要决定于岩石
孔隙的大小、数量、方向及相互连通情况。
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（3）软化性：指岩石浸水后强度降低的性能。用软化系数作为指标，数值上等于岩石在饱和状
态下的极限抗压强度与在干燥状态下极限抗压强度的比值。它是判定岩石耐风化、耐水浸能力的指标
之一。软化系数小于0.75的岩石，其抗水、抗风化和抗冻性较差。
【例题·多选】岩石水理性质包括（ ）。
A.吸水性
B.透水性
C.软化性
D.抗冻性
E.和易性
【答案】ABCD
【解析】岩石水理性质是指岩石与水相互作用时所表现的性质，通常包括岩石的吸水性、透水性、
软化性和抗冻性等。
（ 4）抗冻性：指岩石抵抗冻融破坏的性能。抗冻性主要取决于岩石张开型孔隙的发育程度、亲
水性和可溶性矿物含量及矿物颗粒间联结强度。吸水率、饱和系数和软化系数等指标可以作为判定岩
石抗冻性的间接指标。一般认为吸水率小于0.5%、饱和系数在0.6～0.8、软化系数大于0.75的岩石，
为抗冻岩石。
3）岩石的力学性质 7 8
1
9
（1）岩石的强度特性 8 4
3
信
岩石抵抗外力而不破坏的能微力称为岩石强度，岩石受外力作用而破坏，有压碎、拉断和剪断等形
系
式，所以其强度可分为抗压强联度、抗拉强度和抗剪强度。
题
三项强度中，岩石的押抗压强度最高，抗剪强度居中，抗拉强度最小。岩石的抗压强度和抗剪强度
准
是评价岩石稳定性的指精标和进行定量分析的依据。
（2）岩石的变形特 性
岩石在外力或其他物理 因素（如温度、湿度）作用下会产生变形，基本指标是岩石弹性模量和泊
松比。弹性模量是轴向应力与应变之比；泊松比是横向应变与纵向应变之比。
岩石的弹性模量越大，变形越 小，岩石抵抗变形的能力越高。泊松比越大，岩石受力作用后的横
向变形越大。岩石泊松比一般在0.2 ～0.4之间。
岩石压缩变形伴随有裂隙开裂的过程，并最终形成断裂。由于有裂隙张开，变形过程中有体积膨
胀的现象，称为扩容。岩石在断裂的瞬间， 其压缩过程中所积蓄的能量会突然释放，造成岩石爆裂和
冲击荷载，是地下岩爆等突发性灾害的基本原 因。
3.土的物理力学性质及工程性质
1
7 8
9
1）土的分类 8 4
信
3
土是地壳中的岩石经风化、剥蚀后形成的大小悬殊 的颗粒，在原地微残留或以不同方式的搬运，在
系
各种自然环境中形成的堆积物，具有碎散性、三相性（固 相、液相和联气相）及自然变异性三个基本特
一
征。 唯
土的分类方法很多，按颗粒级配和塑性指数可将土分为碎石 土、砂土、粉土和黏性土。
碎石土：粒径大于 2mm的颗粒含量超过全重 50%的土。根据颗粒级配和形状可分为漂石、块石、
卵石、碎石、圆砾、角砾。
砂土：粒径大于 2mm 的颗粒含量不超过全重 50%，且粒径大于 0.075mm 的颗粒含量超过全重 50%
的土。根据颗粒级配可分为：砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂。
粉土：粒径大于0.075mm的颗粒含量不超过全重50%，且塑性指数小于或等于10的土。根据颗粒
级配可分为砂质粉土和黏质粉土。
黏性土：塑性指数大于10的土。按塑性指数可分为黏土和粉质黏土。
矿业工程施工经常会遇到特殊土，所谓特殊土是指在特定的地理环境或人为条件下形成的特殊性
质的土，其分布有明显的区域性，并具有特殊的工程特性。特殊土包括软土、湿陷性黄土、红黏土、
膨胀土、多年冻土、混合土、人工填土、盐渍土等。
2）土的物理性质与水理性质
（1）土的物理性质
土的物理性质包括土的重量、含水性及孔隙性等。
土的重量常用土粒相对密度或土的密度来衡量。
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土的含水性常用含水量与饱和度衡量。土中含水量的变化会改变土（尤其是黏性土）的力学性质，
是一个重要的物理性指标；饱和度是土中被水充满的孔隙体积与孔隙总体积之比，饱和度 Sr 越大，
表明土孔隙中充水越多。工程实际中，按饱和度将土划分为如下三种含水状态：Sr<50%是稍湿状态；
Sr=50%～80%是很湿状态；Sr>80%是饱水状态。
【例题·多选】土的物理性质包括（ ）。
A.土的重量
B.土的含水性
C.土的孔隙性
D.土的渗水性
E.土的和易性
【答案】ABC
【解析】土的物理性质包括土的重量、含水性及孔隙性等
土的孔隙性常用孔隙比和孔隙率衡量。土的孔隙比是土中孔隙体积与土粒体积之比。工程上常用
孔隙比判断土的密实程度和工程性质，一般孔隙比小于0.6的土是密实的低压缩性土，孔隙比大于1.0
的土是疏松的高压缩土。土的孔隙率是土中孔隙体积与土体体积（三相）之比。
（2）土的水理性质
①黏性土的稠度 8
7
1
黏性土的稠度即软硬程度，是指4 9黏性土在特定含水量下所呈现出的物理状态，受土的含水量强烈
8
3
控制，直接影响和决定黏性土的物信理力学性质。随着含水量的变化，黏性土由一种稠度状态转变为另
微
一种状态，相应于转变的含水系量称为界限含水量。土从半固态过渡到固态的界限含水量为缩限；土由
联
半固态转到可塑状态的界限题含水量称为塑限；由可塑状态到流动状态的界限含水量称为液限。
押
塑性指数（Ip）:土准体液限和塑限的差值。塑性指数越大，表示土处于塑性状态的含水量范围越
精
大。一般情况下，土颗粒 能结合的水越多（如细颗粒黏土成分多），其塑性指数越大。
液性指数（I）:是指黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。液性指数I 在0～1之
L L
间。液性指数越大，则土中天 然含水量越高，土质越软。
②黏性土的抗水性
黏性土的抗水性指黏性土受水发生胀缩、崩解的程度，反映了黏性土抵抗因水而变形破坏的能力，
是土的重要工程性质之一，主要包括土 的膨胀性、收缩性和崩解性。
③土的渗透性和毛细性
土体是多孔介质，常有连续的孔隙和裂隙，土体在上下水头差的作用下发生渗流。土体的透水能
力称为渗透性，通常用渗透系数衡量。 8
1
7
9
水沿毛细管上升的性质称为土的毛细性，常用 毛细上升高度、毛细上升
8
4速度和毛细压力表示。
信
3
3）土的力学性质
微
（1）土的抗剪性
系
联
一
土的破坏一般是由荷载在土体中产生的剪应力超过土体 的抗剪
唯
强度产生的。土对剪切破坏的极限
抗力称为土的抗剪强度，它是评价地基承载力、边坡稳定性、计 算土压力的重要指标。
（2）土的压缩性
土在压力作用下，由于孔隙体积的减小或土粒间错位挤压，孔隙水气排除，使土产生压缩变形。
衡量土的压缩变形的指标有压缩系数、压缩指数、侧膨胀系数（泊松比）、压缩模量等。一般来讲，
砂土的压缩性取决于颗粒大小、形状及原始孔隙度和相对密度等；黏性土的压缩性取决于矿物成分、
结构构造、孔隙度、稠度状态等。
4）土的工程性质
（1）碎石类土
碎石类土，颗粒粗大，其工程性质与黏粒的含量及孔隙中充填物的性质与数量有关。碎石类土由
于透水性强，常使基坑涌水较大，井筒渗漏。
（2）砂类土
砂类土指砂土和粉土，一般颗粒较大，主要由石英、长石、云母等原生矿物组成。一般无联结，
具有透水性强、压缩性低、压缩速度快、内摩擦角较大、抗剪强度较高等特点，但均与砂粒大小和密
度有关。通常，粗、中砂土的上述特性明显，但可能产生涌水或渗漏。粉、细砂土的工程性质较差，
特别是饱水粉、细砂土受振动后易产生液化。
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（3）黏性土
黏性土中黏粒含量较多，含亲水性较强的黏土矿物，因含水量不同呈固态、塑态和流态等不同稠
度状态，压缩速度小，压缩量大，抗剪强度主要取决于凝聚力，内摩擦角较小。
（4）特殊土
特殊土中的软土，普遍具有含水量大、持水性高、孔隙比大、渗透性低、压缩性高、强度及长期
强度低及较显著的触变性和蠕变性等共同特点。软土地基的不均匀沉降，是造成建筑物开裂损坏或严
重影响使用等工程事故的主要原因。
黄土通常具有孔隙比大、天然含水量低、具有一定的结构强度、欠压密性和湿陷性等工程特性。
黄土在一定压力下受水浸湿后结构迅速破坏而发生附加下沉的现象称为湿陷，浸水后发生湿陷的黄土
称为湿陷性黄土，湿陷性是黄土作为特殊性土类最为突出的工程地质特性。膨胀土具有强烈的吸水膨
胀和失水收缩的特性，土体受水浸湿和失水干燥后，具有膨胀和收缩性，往往会造成坡地建筑场地崩
塌、滑坡、地裂等严重的不稳定情形，还会因温度的变化出现不均匀胀缩变形。矿井采用冻结法施工
通过膨胀土层时，须采取特殊施工措施。红黏土具有高塑性、天然含水量高、孔隙比大等特性，一般
呈现较高的强度和较低的压缩性，不具湿陷性。
1.2.2 围岩的工程分类
1.岩体与围岩基本概念
岩体是指地质时代相同或不同的岩8 石经成岩作用、构造运动以及风化、地下水等次生作用而产生
7
1
与岩石中的不连续面组合而成的整体4 9，是由一种或多种岩石和结构面网络组成的，具有一定的结构并
8
3
赋存于一定的地质环境（地应力信、地下水、地温）中的地质体。
微
矿业工程中由于采掘工作系等导致岩体原有的应力平衡状态发生变化，造成开挖空间周围的应力重
联
新分布，开挖空间周围应力题状态发生改变的那部分岩体，工程上称为围岩。
押
2.岩体结构类型及工准程地质特性
精
1）岩体结构特征
岩体结构包括结构面和结构体两个要素。岩体中各种具有一定方向、延展较大、厚度较小的二维
地质界面称为结构面，如层面 、节理、裂隙、断层等。
2）岩体结构的类型及其工程 地质特性
岩体结构是指岩体中结构面与结构体在空间上的组合方式。岩体结构对围岩稳定性有重要影响，
岩体结构的基本类型可分为整体块状结 构、层状结构、碎裂结构及散体结构。
岩体的工程地质特性首先取决于岩体 结构类型与特征，其次是组成岩体的岩石的性质（或结构体
本身的性质）。
（1）整体块状结构岩体：结构面稀疏、延 续性差、结构体块度大且常为硬8质岩石，故整体强度
1
7
9
高，变形特征接近于各向同性的均质弹性体。
8
4
信
3
（2）层状结构岩体：结构面以层面与不密集的节理为主，结构面多为闭合到微张开，一般风化
微
微弱，结合力不强，结构体块度较大且保持母岩岩块性质 。
系
联
一
（3）碎裂结构岩体：节理、裂隙发育，常有泥质充填 物质，
唯
结合力不强，其中层状岩体常有平
行层面的软弱结构面发育，结构体块度不大，岩体完整性破坏较 大。
（4）散体结构岩体：节理、裂隙很发育，岩体十分破碎，岩石手捏即碎，属于碎石土类。
3.影响岩体力学性质的因素
岩体经过多次反复地质作用，受变形、破坏影响形成一定的岩石成分和结构，赋存于一定的地质
环境中。由于存在结构面和软弱夹层，使岩体具有显著的不均匀性和各向异性，一般也存在明显的不
连续性和非线性。
1）地应力对岩体力学性质的影响
地应力是指矿山井巷工程开挖前，地下未受扰动的应力分布状态。地应力主要由自重应力和构造
应力组成，有时还存在流体应力和温差应力。
（1）地应力影响岩体的承载能力。对赋存于一定地应力环境中的岩体来说，地应力对岩体形成
的围压越大，其承载能力越大。当地下工程开挖后，会引起地应力集中形成更大的围岩压力。
围岩压力既作用在围岩中，也会因为支护限制围岩的变形而承受围岩压力，这被称为围岩-支护
共同作用。
构造应力往往较大，其破坏作用严重，但是构造应力的分布是局域性的。构造应力一般以水平应
力为主，即对于巷道而言，其主作用方向指向岩帮，或者顺着巷道的某个方向。
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（2）地应力影响岩体的变形和破坏机制。许多低围压下呈脆性破坏的岩石在高围压下呈塑性变
形，这种变形和破坏机制的变化说明岩体赋存的条件不同，岩体的本构关系也不同。
（3）地应力影响岩体中的应力传播的法则。严格来说岩体是非连续介质，但由于岩块间存在摩
擦作用，赋存于高应力区的岩体，在地应力围压的作用下则变为具有连续介质特征的岩体，即地应力
可以使不连续变形的岩体转化为连续变形的岩体。
2）地下水对岩体力学性质的影响
地下水普遍赋存于岩体之中，地下水对岩体的影响可分为物理作用、化学作用和力学作用。
（1）地下水对岩体的物理作用主要是软化、分割、润滑、泥化、崩解、冻融和热熔等，一般表
现为孔隙水对岩体的综合软化效应。
（2）地下水对岩体的化学作用主要是指地下水与岩体之间的离子交换、溶解作用（岩溶）、水
化作用（膨胀岩的膨胀）、水解作用、溶蚀作用、氧化还原作用等。
（3）地下水对岩体的力学作用主要通过孔隙静水压力和孔隙动水压力作用对岩体的力学性质施
加影响。前者减小岩体的有效应力而降低岩体的强度，
后者对岩体产生切向的推力以降低岩体的抗剪强度。地下水在松散破碎岩体及软弱夹层中运动时
对土颗粒增加体积力，可将岩石中可溶物质溶解带走，在孔隙动水压力的作用下可使岩体的细颗粒物
质产生移动，甚至被携出岩体之外，从而使岩石强度大为降低，变形加大，前者称为溶蚀作用，后者
称为潜蚀作用。 8
7
1
岩溶是指地表水和地下水对可溶4 9性岩石的长期溶蚀作用，并伴随以机械作用而形成沟槽、裂隙、
8
3
洞穴，以及由于洞顶塌落而使地信表产生陷穴等一系列现象和作用的总称。岩溶对建（构）筑物及井巷
微
工程稳定性和安全性有很大影系响，施工时应根据岩溶发育特征和地表水径流、地下水赋存条件制定截
联
流、防渗、堵漏或疏排措施题。对塌陷或浅埋溶洞宜采用挖填夯实法、跨越法、
押
充填法、垫层法进行准处理；对深埋溶洞宜采用注浆法、桩基法、充填法进行处理；对于井巷工程
精
需要穿过溶洞，因埋藏较 深，应加强巷道支护，提前做好探放水工作，宜采用注浆法处理。
4.围岩稳定状态
围岩稳定，是指在一定时 间内，在一定的地质力和工程力作用下，岩体不产生破坏或失稳。围岩
在压应力、拉应力作用下能否破坏 ，一般可采用如下判据：一是围岩的抗压强度和抗拉强度是否适应
围岩应力；二是围岩的抗剪强度是否适应围岩的剪应力。
目前，最能描述围岩稳定状态的参 数是围岩稳定时间的长短，它既反映了围岩稳定性的好坏，也
提示了有效控制围岩稳定的要求，尤其是 时间上的要求。
5.围岩稳定性的影响因素
影响围岩稳定性的因素有很多，因此要正确 描述围岩稳定状态，就要充分考8虑并突出要点。目前，
1
7
9
《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》GB50 086—2015的“围岩分级
8
4”以5～10m和5m的毛硐
信
3
跨度衡量。这些数据也可以给跨度不同的硐室或巷道作为参考。
微
围岩级别分为ⅠⅡⅢⅣⅤ级，其中ⅣⅤ级为弱稳定岩 层和不稳定岩
系
层。
联
一
6.常用岩体工程分类
唯
（略）
1.2.3 地质构造及其对矿山工程的影响
1.地质构造形式及岩层产状要素
1）地质构造形式
地质构造是地壳运动的产物。通常把构造变动在岩层和岩体中遗留下来的各种变形变位形迹称为
地质构造。常见的地质构造形迹有岩层褶皱、断裂等。地质构造与矿山工程密切相关，应在了解地质
构造基本内容的基础上，运用地质构造的相关知识，结合矿山工程实际情况，避免工程地质问题的发
生。
2）岩层产状要素
岩层的展布状态基本类型有水平岩层和倾斜岩层。一般通常将岩层产状接近于水平（倾角小于 5°）
的岩层称为水平岩层，又称为水平构造。
倾斜岩层的产状可用岩层面的走向、倾向和倾角三个产状要素来表示。通过岩层产状的三个要素，
能表达经过构造变动后的构造形式在空间的位置。走向是倾斜岩层面与水平面的交线，构成岩层走向
线方向。倾向通常指岩层倾斜向下且与走向正交的方向，用其在水平面上投影所指的方向表示。倾角
是岩层层面与水平面的交角。
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【例题·多选】倾斜岩层的产状包括（ ）。
A.走向
B.倾向
C.倾角
D.坐标
E.高差
【答案】ABC
【解析】倾斜岩层的产状可用岩层面的走向、倾向和倾角三个产状要素来表示。通过岩层产状的
三个要素，能表达经过构造变动后的构造形式在空间的位置。
2.褶皱构造及其对矿山工程的影响
1）基本形式及要素
褶皱构造是岩层受构造应力的强烈作用形成的一系列波状弯曲而未丧失其连续性的构造，是最常
见的地质构造形态之一，在沉积岩中最为明显。
褶皱构造中任何一个单独的弯曲称为褶曲，褶曲是组成褶皱的基本单元，褶曲有背斜和向斜两种
基本形式。组成褶曲各个部分的单元称为褶曲要素，主要包括核部、翼部、轴面、枢纽、轴线、脊线、
槽线。
2）褶皱构造对矿山工程的影响 8
7
1
（1）褶皱核部的工程地质评价4 9
8
3
由于褶皱核部是岩层受构造信应力最为强烈、最为集中的部位。容易产生冒顶及涌水现象。
微
应加强支护，防止顶板岩系层的冒落、涌水甚至突水事故的发生。
联
2）褶皱翼部的工程地题质评价
押
对于井巷工程，从褶准皱的翼部通过一般是比较有利的。如果中间有软弱岩层或软弱结构面时，则
精
在顺倾向一侧的巷道帮部 ，有时会出现明显的偏压现象，甚至会导致支护结构的破坏，发生巷道局部
坍塌。因此，在褶皱翼部掘进巷道时，应重点观察岩层的倾角及大小变化、是否存在软弱夹层等现象，
及时加强支护。
3.断裂构造及其对矿山工程的 影响
岩石受构造应力作用超过其强度时就会发生裂缝或错断，岩石的连续完整性遭到破坏而形成的各
种大小不一的断裂，称为断裂构造。根 据断裂后两侧岩块沿断裂面有无明显的相对位移，又分为裂隙
和断层两种类型。裂隙又称为节理，是岩层 受力断裂后两侧岩块没有明显位移的小型断裂构造，通常
是指岩体中的裂缝。断层是指岩层受力断裂后，两侧岩块发生了显著位移的断裂构造。
1）裂隙（节理）对矿山工程的影响 8
1
7
9
（1）裂隙破坏岩石的完整性，并加快岩石风化 速度。
8
4
信
3
（2）裂隙降低了岩石强度、地基承载力、稳定性。当裂隙主要发育方向与路线走向平行，倾向
微
与边坡一致时，不论岩体的走向如何，边坡都容易发生崩 塌等不稳定现
系
象。
联
一
（3）裂隙的存在有利于挖方采石，裂隙构造对石材矿 山影响
唯
非常显著，其发育程度直接关系到
石材矿山的荒料率。
（4）井巷工程中，岩体中的裂隙会影响爆破作用的效果。
（5）裂隙是地下水的良好的通道。
2）断层对矿山工程的影响
（1）断层是软弱结构面（带），该部位应力集中，裂隙发育，岩石破碎、整体性差，岩石强度
和承载力显著降低，从而容易引起矿山井巷工程顶板冒落、围岩严重变形甚至垮塌，给支护造成严重
困难。
（2）断层截断岩层，可能会改变矿层位置。
（3）断层存在还可能严重地改变岩层的透水条件。断层容易引起大涌水甚至出现突水危害。
（4）在新构造运动强烈地区，断层可能活动，并诱发断层地震。
【例题·多选】断层对矿山工程的影响包括（ ）。
A.应力集中，裂隙发育
B.改变矿层位置
C.引起大涌水
D.诱发断层地震
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E.诱发地面地震
【答案】ABCD
【解析】断层对矿山工程的影响：（1）断层是软弱结构面（带），该部位应力集中，裂隙发育。
（2）断层截断岩层，可能会改变矿层位置。（3）断层容易引起大涌水甚至出现突水危害。（4）在
新构造运动强烈地区，断层可能活动，并诱发断层地震。
4.矿图及其应用
1）矿图的概念
矿图是在矿井设计、施工和生产管理工作中绘制的一系列图纸的统称。矿图可表示矿区地面自然
状态的地形、地物、地貌等要素和经济现状，反映矿井地质条件和采掘工程活动情况。矿图包括矿山
测量图和矿井地质图，矿山测量图是根据地面和井下实际情况测绘而成的图纸，而矿井地质图是根据
矿井地质勘探资料和采掘过程中揭露的地质信息而绘制的图纸。矿图是矿山企业最重要的一种技术资
料，它对于正确地进行采矿设计、编制采掘计划、指导巷道掘进施工具有十分重要的作用。
2）矿图的种类及其用途
按用途和性质不同，矿图可分为基本矿图、专门矿图、日常生产用图和生产交换图四类。
（1）基本矿图及其用途
井田地形地质图。工业场地平面图。井底车场平面图。采掘工程平面图。主要巷道平面图。井上
下对照图。井筒断面图。主要保护矿柱8 图。
7
1
（2）常用地质图的特点和用途4 9
8
3
钻孔柱状图。底板等高线图信。矿井综合水文地质图。矿井综合水文地质柱状图。矿井水文地质剖
微
面图。矿井充水性图。矿井含系水层（组）等水位（压）线图。矿区岩溶图。
联
1.2.4 矿山工程水文地题质条件分析与应用
押
1.地下水的分类 准
精
地下水在岩石中的存 在形式主要是结合水和自由水，地下水根据其埋藏条件分为上层滞水、潜水
和承压水，根据含水层性质分为孔隙水、裂隙水、岩溶水和多年冻土带水。
【例题·多选】地下水根 据含水层性质包括（ ）。
A.孔隙水
B.裂隙水
C.岩溶水
D.多年冻土带水
E.河流
【答案】ABCD 8
1
7
9
【解析】地下水在岩石中的存在形式主要是结 合水和自由水，地下水根
8
4据其埋藏条件分为上层滞
信
3
水、潜水和承压水，根据含水层性质分为孔隙水、裂隙水、岩溶水和多年冻土带水。
微
2.矿井涌水的主要来源
系
联
一
1）大气降水
唯
大气降水是矿井充水的主要因素之一。对于地下开采矿井， 大气降水是通过补给含水层构成矿井
的间接充水水源，而对于露天矿井则是直接充水水源。
2）地表水
分布于井田范围或附近的地表水，可能成为矿井的充水水源。地表水对矿井充水强度和涌水量的
影响，取决于地表水的性质、地表水体与矿井间的水力联系、地表水与矿井开采深度、相对位置及矿
体上覆岩石的透水性等因素。一般常年性水流以定水头渗入矿井中，形成大而稳定的矿井涌水量。季
节性小河，在雨季时可能对矿井有一定的威胁。当其以溃入形式进入矿井时，水砂俱下，导致井巷淹
没。
3）含水层（带）水
含水层（带）水通常是矿井最重要的充水水源。开采古近纪和埋藏浅的侏罗纪及石 炭二叠纪煤
层的露天矿，矿井主要充水水源为松散砂层、砂砾石层和半胶结砂砾岩孔隙 含水层；开采侏罗纪煤
层的矿井，主要充水含水层为基岩裂隙带（水）；开采石炭二叠 纪煤层的矿井，主要充水水源除煤
层顶底板砂岩含水层外，更重要的是岩溶含水层，如 我国南方许多矿区顶板长兴灰岩和底板茅口灰
岩，北方许多矿区的底部石炭、奥陶系灰 岩岩溶含水层。
4）老窑水
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当井巷施工接近老窑、古井及积水废巷时，常发生突然涌水。其特点是：（1）短时间可有大量
水进入井巷，来势猛，破坏性大，易造成淹井事故；（2）因水中含有硫酸根离子，对井下设备具有
一定的腐蚀；
（3）当这种水源和其他水源无联系时，很容易疏干，否则可造成大量而稳定的涌水，危害性也
大。
3.矿井主要充水通道
1）岩石的孔隙与岩层的裂隙
第四纪疏松、未胶结成岩的岩石中的孔隙和粗碎屑岩中的孔隙，以及岩层中的裂隙，可成为矿井
充水通道。
岩石孔隙的透水性能主要决定于孔隙的大小和连通情况。岩层中的裂隙是地下水的聚集场所，其
静储量一般不大，若裂隙沟通其他充水水源，特别是与地表水发生水力联系时，当井巷揭露时会造成
矿井突然涌水。
2）断裂构造带
通常断层是矿井充水的主要通道之一，有时是唯一的通道；但并非所有断层都导水，只有当断层
与地表水或地下水的水体沟通，或者地下水压力很大而破坏隔水层时，才会引起由于断层成为矿井充
水通道所造成的矿井突水。断层成为矿井充水通道，与断层的透水性有直接关系，一般情况下逆断层
的透水性差，正断层的透水性强。如存8 在多条断层相互切割时，断层的交叉切割处是最容易发生矿井
7
1
突水事故的位置。 4 9
8
3
3）导水陷落柱 信
微
由于岩溶陷落柱不同程度系地贯穿了奥灰以上的地层，当其贯穿煤系地层时，陷落柱可能成为奥灰
联
水进入矿井的通道。 题
押
4）岩溶塌陷及“天准窗”
精
在有一定厚度松散层 覆盖的岩溶矿区，如矿井排水使地下水位下降过大，低于岩溶空洞时，可导
致矿井突水、涌砂和地表塌陷。
“天窗”是浅部隔水层发 育缺失所形成的导水通道，是浅部松散含水层充水的常见通道。
5）人为因素产生的矿井通水 通道
（1）未封闭或封闭不良的钻孔。
（2）矿井长期排水导致形成的通 道。
（3）采掘活动导致形成的通道。
【例题·多选】矿井主要充水通道包括（ ）。
A.岩石的孔隙与岩层的裂隙 8
1
7
9
B.断裂构造带
8
4
信
3
C.导水陷落柱
微
D.人为因素产生的矿井通水通道
系
联
一
E.河流
唯
【答案】ABCD
【解析】矿井主要充水通道包括：岩石的孔隙与岩层的裂隙；断裂构造带；导水陷落柱；岩溶塌
陷及“天窗”；人为因素产生的矿井通水通道
4.矿井水文地质观测
1）钻孔水位观测
测量水位的工具一般采用铅制测水盅或电测水位计。利用水位观测资料可了解地下水与地表水的
补给关系、断层导水性、突水水源层位和预报透水事故的发生。
2）矿井涌水量的观测
矿井涌水量的实测，常用的方法有浮标法、堰测法、容积法和观测水仓水位法。
3）矿井涌水量的预测方法
（1）地下水动力学法（大井法）
（2）水文地质比拟法
该方法建立在相似地质、水文地质条件比较的基础上，利用已生产矿井涌水量的资料对新设计井
巷的涌水量进行预测。主要有单位涌水量换算法和富水系数法两种。
（3）涌水量与水位降深曲线法
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涌水量与水位降深曲线法的实质是根据三次抽（或放）水试验资料来推测相似水文地质条件地段
新设计井巷的涌水量。
5.矿井水文地质类型划分
根据《煤矿防治水细则》，井工煤矿水文地质类型分为简单、中等、复杂、极复杂四种类型。
矿井水文地质类型应当每三年进行重新确定。当发生重大突水事故后，矿井应当在恢复生产前重
新确定本单位的水文地质类型。水文地质条件复杂、极复杂矿井应当每月至少开展一次水害隐患排查，
其他矿井应当每季度至少开展一次。
6.矿井水文地质工作的基本任务
矿井建设和生产过程中的水文地质工作，是在水文地质勘探工作的基础上进行的，其主要任务包
括以下内容：
（1）井筒施工、巷道掘进、回采工作面的水文地质观测工作；
（2）进一步查明影响矿井充水的因素，对矿井突水、涌水量的预测；
（3）提供矿井防水、探水及疏水方案和措施的有关水文地质资料；
（4）水文地质长期观测工作；
（5）研究和解决矿区（井）供水水源及矿井水的综合利用。
8
7
1
9
4
8
3
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