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第一章岩石性质与工程分级(函授)

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第一章 岩石的性质及其工程分级

第一章 岩石的性质及其工程分级

岩石岩体岩块的特性，物理性质的概念，力学性质的几个指标，3个工程分级一、基本概念1. 岩块是指从地壳岩层中切取出来的不包含显著弱面的小块体。

2. 岩体是指地下工程周围较大范围的自然地质体。

由固、液、气三相物质组成。

3. 岩石是指不分岩块和岩体的泛称。

但多数岩石力学文献中把岩石等同于岩块。

4. 弱面又称为结构面或不连续面，是指由于各种地质作用，岩体中呈现的明显地质界面，如层理、节理、断层和裂隙面等，它们往往具有强度低、易变形等特点。

5. 层理（或层面）指岩石沉积过程中的原生成层构造。

6. 节理指由于地质构造而产生的将岩体切割成具有一定几何形状的岩块的裂隙系统。

也是岩体中未发生位移的（包括实际的或潜在的）破裂面。

7. 断层指岩体在构造应力作用下发生破裂，沿破裂面两侧的岩体发生显著的位移或失去连续性和完整性而形成的一种断裂构造。

8. 表土指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物如黄土、粘土、流沙、淤泥、砾石等的统称。

9. 基岩指表土以下的固结性岩石，或者在土壤及其他疏松物不存在处出现于地表的岩石。

•二、岩块与岩体的关系岩体＝岩块＋结构面•不连续的，非均质的，各向异性的，非线弹性的，–四、岩体的尺寸效应–对于工程岩体而言，岩体结构类型随工程尺寸的变化而不同。

因此，岩体结构是相对的，只有在确定的地质条件和工程尺寸条件下，工程岩体结构才是唯一确定的。

–工程岩体结构不同，岩体的力学机制和工程的稳定性分析方法也就不同。

•五、影响岩石性质的因素1. 岩石的矿物组成•岩石是由一种或多种矿物组成的。

每种矿物都各有其一定的内部结构和比较固定的化学成分，因而也各具有一定的物理性质和形态。

一般来说，岩块中含硬度大的粒状和柱状矿物如石英、长石、角闪石、辉石和橄榄石等愈多，岩块的强度就愈高；含硬度小的片状矿物如云母、绿泥石、滑石、蒙脱石及高岭石等愈多，岩块的强度就愈低。

2. 岩石的结构——岩石的微观组织特征•当矿物成分一定，呈现细晶、隐晶结构时，岩块强度往往比较高。

岩石性质及其工程分级

岩石性质及其工程分级

ＲＣ—岩石单向抗压强度，MPa； 10—单位为MPa；
岩石按坚固性分级
2．根据锚喷支护需要，按照煤矿岩层特点制 定的围岩分类。
3．美国采用的岩心质量指标分级法（R．Q．D） 即钻探时将钻孔中直接获取的岩心的总长 度，扣除破碎岩心和软弱夹泥的长度，再与钻 孔总进尺相比。具体计算岩心长度时，只计算 大于10cm的坚硬和完整的岩心，即：
表土：建井工作者把覆盖在地壳上部的第四纪沉积物成为表土， 也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。 基岩：表土以下的固结性岩石称为基岩、岩浆岩、沉积岩、变质 岩。(露出地表的基岩露头)


岩块：
泰山：仙人桥 世界地质公园
岩体：
峨眉山岩体崩塌
自然岩体景观
表土和基岩
二 岩石的物理性质
岩石是赋存在自然界中的十分复杂的杂质， 是自然界各种矿物的集合体
岩石的孔隙性
岩石的水理性质
岩石的水理性质指岩石与水相互作用时所表 现的性质，包括岩石的吸水性、透水性、软化性和 抗冻性。 吸水性：岩石在一定的试验条件下吸收水分的 能力； 透水性：在一定的水力梯度或压力差作用下， 岩石能被水透过的性质； 软化性：岩石浸水饱和后强度降低的性质； 抗冻性：岩石抵抗冻融破坏的能力；
四
岩石的工程分级
一、岩石工程分级的必要性
二、分级方法
一、岩石工程分级的必要性：
按成因不同，将岩石分为岩浆岩、沉积岩、变质 岩三类，对于采掘工程来说，又要求对岩石进行定量 的区分，以便能正确地进行工程设计，合理地选用施 工方法、施工设备、机具与器材，准确地制定生产定 额和材抖消耗定额等。因此，提出了岩石工程分级与 岩体工程分类问题。
岩石的性质及其工程分级
引入
岩石是构成地壳表层岩石圈的主题，目前 人类前所未有、广泛地接触和改造岩体。 20世纪被誉为高层建筑的世纪，而21世纪 出于环境保护等方面的原因，人类将向地下索 取更多的空间，因此专家预言21世纪将是地下 工程的世纪，故我们有必要对岩石的物理性质、 力学性质及工程分级有一定的认识。

第一章岩石的性质及其工程分级

第一章岩石的性质及其工程分级
2、影响岩石性质的因素有哪些?
3、解释岩石碎胀性的意义和表示方式。
4、三向压力作用下岩石的变形和强度特征有哪些?
5、解释岩石可钻性和可爆性。
6、岩石工程分级的目的和意义是什么?常用哪些表 示方法?
7、画出岩石在静荷载情况下单向受压应力—应变 关系示意图，并叙述其特性？
（5）岩石的膨胀性

是软岩石表现出来的特征，是指软岩石浸水后
体积增大和相应的引起压力增大的性质。
（6）岩石的崩解性

是指软岩浸水后发生的解体现象。
四、.岩石的碎胀性
岩石破碎以后的体积将比整体状态下 增大，这种性质成为岩石的碎胀性

用碎胀系数表示 K V1
V
V1—岩石破碎后处于松散状态下的体
一、岩石的变形特征
（一）静载荷作用下两个发展阶段
变形：岩石在外荷载作用下，首先是组成岩石的基本微粒之 间的相对位置的变形，可称为变形。
破坏：随着作用的荷载不断增大，或者荷载达到某一数值而 恒定保持下去，便会导致岩石的破坏。
外荷载的分类

静荷载：岩石本身周围的压力
按外荷载的作用性质{
表

二、岩石的孔隙性
岩石的孔隙性：是指岩石的裂隙和孔隙发育程度，通常用孔隙 度n和孔隙比e来表示。
岩石的孔隙度n：是指岩石试件内各种裂隙，孔隙的体积总和 与试件总体积之比。
岩石的孔隙比e：是指岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和 与试件内固体矿物颗粒体积之比。
意义： 岩石的孔隙度增大 岩体本身整体性下降 强度降低 透水性增大 由于存在着孔隙 加快岩石的风化速度，从而又增大 了岩石的透水性
（四）、动荷载下岩石的变形特征
无论是冲击式凿岩机凿碎还是爆破破碎岩石，岩石承 受的外力都不是静荷载而是一种冲击荷载。

岩石性质与工程分级

岩石性质与工程分级





1.4 岩石分级和围岩分类
岩体的结构和力学性都很复杂，为便于研究、 类比，有必要对岩体进行分类。

1.4.1 普氏岩石分级法（坚固性系数） 我国矿山长期使用的普氏岩石分类，是以普 氏岩石坚固性系数f（其值等于固结性岩石单 轴抗压强度 kg/cm2 数值的百分之一 { 十分之 一 } ）为准，按 f 值的变动范围将岩石划分为 10级。 表
d— 试件直径；cm；
t—试件厚度，cm； a，h—方形试件边长和厚度，cm。
1.3.2.3 岩石的剪切强度τf
1、剪切面上无压应力的剪切试验
2、剪切面上有压应力的剪切试验
试件尺寸：直径或边长不小于50mm，高度应等 于直径或边长。
P A
T A
3、斜剪试验
忽略端部摩擦力，根据力的 平衡原理，作用于剪切面上的 法向力N和切向力Q可按下式计 算：
井巷工程
采矿就是为了将地下的矿藏开采出来，要
达到这样的目的，就必须从地面到各煤层 开掘各种通道。 直立的通道称为竖井； 倾斜的通道称为斜井（上山、下山）； 水平或近似水平的通道称为平巷； 这些通道统称为井巷。
平硐开拓
斜井开拓
竖井开拓
在煤矿建设、生产中，常常说到的开拓开采，


1.4.2 围岩分类法
岩体的工程分类应当能反映出岩石的强度、 岩石破坏前后的变形特征和岩体结构等。这种分类在矿山ຫໍສະໝຸດ 采用。 表 表
1.4.3 岩石质量指标 10厘米以上岩芯累计长度与钻孔长度之比。


这种分类在石油系统采用。
表

思考题：
1. 岩石和岩体的概念？
就是开掘一系列井巷，并将煤炭从地层上采 下来的一系列工作。 而井巷工程就是其中开拓工作，它是煤矿建 设、生产中先行，没有开拓就没有开采。 井巷工程的对象：岩石。

第一章岩石的性质及工程分级

第一章岩石的性质及工程分级

2· 岩石性质与其结构和构造有关。 如岩石中矿物的结晶程度、颗粒形状和大小、颗粒之间的胶结程 度等。当矿物成分一定时，呈细晶、隐晶结构时，岩块强度较高； 反之则低。 3· 岩石性质与胶结物的性质有关。 如硅质胶结的强度最大、铁质、钙质、泥质、凝灰质胶结相继次 之。如花岗岩、黄铁矿、石灰岩、泥岩等。 4· 岩石强度与其成因有关。 火成岩的强度一般大于沉积岩和变质岩。 5· 岩石强度与变质和风化程度有关。 变质程度越高，强度越大、反之越低；风化程度越高，而强度越 低。 研究岩石性质时，常用到岩石、岩块与岩体这三个术语。
井巷施工最基本的过程就是将岩石从岩体上破碎下来，形成所需 的井巷空间，这个过程称为破岩。破碎下来的岩石，用装岩设备装 入矿车或输送机运出，这个过程称为装岩运输。接着对这些空间进 行必要的维护，防止围岩的破坏和垮落，这个过程称为支护。因此 破岩和井巷维护成为井巷工程的主要问题。为了合理和有效地进行 破岩和井巷维护，就要对岩石与岩体的物理力学性质有所了解，研 究岩石的工程特性，为设计和施工提供依据。 岩石是由一种或多种矿物组成的天然结构体，每种矿物都有其一 定的内部结构和比较固定的化学成分，因而也各具有一定的物理性 质和形态。不同的岩石，具有不同的力学特性。 1· 岩石性质与它的矿物组成有关。 一般说来，岩块中所含硬度大的粒状和柱状矿物（石英、长石、 角闪石、辉石、橄榄石等）越多，岩块强度越高。含硬度小的矿物 （云母、绿泥石、滑石、蒙脱石、伊犁石、高岭石）越多，其强度 越低。
第二节岩石的物理性质
4.岩石的软化性: 岩石浸水后其强度明显降低的特性 为之岩石软化。岩石软化性用 软化系数表示： η C ＝RCW/RC ≤1 (1－7) ηc----岩石的软化系数，无量纲 ; R ----水饱和状态下岩石试件的单向抗压强度,MPa; R ----干燥状态下岩石试件的单向抗压强度, MPa; 5.岩石的膨胀性和崩解性 膨胀性：指软岩吸水后体积增大的现象。 崩解性：指软岩吸水后解体的现象。 四.岩石的碎胀性 K＝V1/ V >1 （1· 8－2· 0） (1－8) K----岩石的碎胀系数; V1----岩石破碎后的体积,m3; V----岩石破碎前的体积, m3;

第01章岩石的性质与分级

第01章岩石的性质与分级

表1—2 煤矿中常见岩石的空隙比
岩石名称
空隙比
板岩
0.001~0.0101
石灰岩
0.053~0.250
砂岩
0.031~0.429
页岩
0.111~0.538
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§1.1 岩石的物理性质
四、岩石的碎胀性和压实性
岩石的碎胀性是指岩石破碎以后的体积将比整体状态下的体积增大的性质。两种状 态下的体积比称为碎胀系数，用α来表示。岩石的碎胀系数按下式计算：
层甚至溶洞之中。 地下水可使岩质软化，强度降低，不仅对井巷工程
的设计方案、施工方法与工期、工程投资以及工程长期 使用，有着密切的关系，而且若对地下水处理不当，还 可能产生不良影响，甚至发生工程事故。
在地下水中进行井巷工程施工时必须采取排水措施。
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§1.1 岩石的物理性质
3．瓦斯 瓦斯是指从井下煤体和围岩中涌出以及生产过程中
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§1.1 岩石的物理性质
二、岩石的密度和表观密度
岩石的密度是指在绝对密实状态下，单位体
积内岩石的质量。岩石的密度按下式计算：
ρ＝m/V
(1—1)
ρ——岩石的密度，g/m3； m——岩石在干燥状态下的质量，g； V——岩石在绝对密实状态下的体积，指不包 含岩石内部孔隙的实体积，cm3。
岩石的表观密度是指在自然状态下，单位体积
内岩石的质量。岩石的表观密度按下式
计算：
ρ0＝m/V0
(1—2)
式中 ρ0——岩石的表观密度，g/m3； m——岩石在干燥状态下的质量，kg；
V0——岩石在自然状态下的体积，指包括实体 积和孔隙体积在内的体积， m3。

第一章岩石性质与工程分级1[1]


•（2）结构面 ：组数、密度、产状、延展性、结构面内物质成分 等。
•（3）水对岩体的影响 ：岩体遇水后可以发生泥化、崩解、碎裂，
•
致使岩体膨胀并大大降低强度。
•（4）原岩地应力状态 ： 对岩体稳定性影响最大的是最大主应力。
•
在缺乏地应力资料时，可选用γH值。
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第一章岩石性质与工程分级1[1]
第一章岩石性质与工程分级1[1]
•2、 RQD岩芯质量指标法
• 美国伊利诺斯大学狄勒（Deere）在1964年形 成该标准，但直到1967年才以出版的形式首次 提出该概念。 RQD是一修正的岩芯取出率，仅 考虑长度大于100mm的完整岩芯。
• R.Q.D= （ 10cm 以 上 岩 芯 累 计 长 度 / 钻 芯 长 度 ）
•
•
• 2. 孔隙比e
•影响强度及风化速度
• 三. 岩石的水理性质-----孔隙量、大小、开闭及分布
• 1. 吸水率
•尺度、浸水时间
• 2. 透水性
(Darcy定律) •地下水水头、应力场
•
qx－沿x方向的流量； h－水头的高度； A－垂直于x方向的截面面积；
k－渗透系数。（ 水库、地热、储存等）
•坚硬程度、块度大小、堆积排列情 况
岩石名称 碎胀系数 k
砂、砾岩 砂质粘土 中硬岩石 坚硬岩石 煤 1.05~1.2 1.2~1.25 1.3~1.5 1.5~2.5 < 1.2
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第一章岩石性质与工程分级1[1]
•第三节 岩石力学性质
• 试验所需的试件应该加工成标准的圆柱形， 其高与直径之比应该介于2.0~3.0之间，试件的直 径最好不要超过50mm。试件的直径应该至少是 岩石最大颗粒直径的20倍。

【采矿课件】01岩石性质及其工程分级.pptx


也称为松散性岩石，如：黄土、流沙、粘土等。
5.基岩表土以下的固结性岩石称为基岩、岩浆岩、沉积岩、变质岩。
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岩块：
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岩体
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K V1 V
K—岩石的碎胀系数；
V1—岩石破碎膨胀后的体积； V—岩石处于整体状态下的体积。
表1-4为常见岩石碎胀系数。
K Q AI
Q—渗水量;A—渗透面积；I—水力坡度; K-渗透系数
影响因素： 地下水压力、岩体应力状态、孔隙发育程度、连通程度等。
表1-2为岩石渗透系数
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三、岩石的水理性质
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V
V
GV
d w
d w
孔隙比是岩石试件内各种裂隙、孔隙的体积总和与试件内固体矿
物颗粒体积Vc之比。
e V VC V 1 dW 1
VC
VC
C
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三、岩石的水理性质
1．岩石吸水率：W是指岩石试件在标准大气压 下吸入水的 质量与试件烘干后质量G之比值。
3．岩石的溶蚀性
由于水的化学作用而把岩石中某些组成物质带走的现象 称为岩石的溶湿性。导致岩石致密程度降低，孔隙度增大，
强度降低,贵州761矿巷道中的钟乳石、石笋。

第一章岩石的性质及其工程分级

（3）岩块
——从地壳中切取出来的小块体，不包含软弱面（岩体中的地质 遗迹、层理、节理、断层、裂隙面），近似认为各向同性的连续介 质。
第四页，共75页
1.1概述
（4）弱面 ——层理、节理、断面及裂隙面与所研究岩体的岩块比较,具有 强度低、易变形的特点,称为弱面。
岩体与岩块的差异： 岩体的强度小，岩块的强度大； 岩块的各向同性与岩体的各向异性。
• 1.3.2 岩石强度理论 • 1.3.3 岩石的硬度 • 1.3.4 岩石的可钻性与可爆性
第二十二页，共75页
第二十三页，共75页
1.3.1 岩石的变形特征
• 1）岩石的弹性和塑性
•
岩石受力后既可能出现弹性变形，也可能出现塑性变形，
而且弹性变形和塑性变形往往同时出现。
•
岩石的弹性是指在力的作用下，岩石改变形状和体积，
第十一页，共75页
1.2.1 岩石的相对密度和密度
1）相对密度(曾称比重)
岩石的相对密度是指岩石固体实体积(不包括孔隙体积)的质量与同体积 水的质量的比值。
计算公式为：
式中：
G d
VcW
d —岩石的相对密度(无量纲量);
G—绝对干燥时体积为VC的岩石质量，g； VC—岩石固体实体积(不包括孔隙体积) ，cm3； ρW—水的密度，g／cm3。
岩石名称 胀碎系数K
表 1—2 几种岩石的碎胀系数
砂、砾石 1.05~1.2
砂质粘土 1.2~1.25
中硬岩石 1.3~1.5
坚硬岩石 1.5~2.5
第十九页，共75页
1.2.4 岩石的碎胀性
（3）影响碎胀系数大小的因素
岩石的物理性质、破碎后的块度大小及其排列状态。
（4）残余碎胀系数K' —岩石破碎后经过压实的总体积V1 '与原岩破碎前整体状态

1、岩石性质与工程分级

n= V − Vc ρc = 1 − d ⋅ ρ × 100% V w
V − Vc d ⋅ ρ w e= = −1 Vc ρc
随着岩石孔隙度增大，一方面消弱了岩石的整体稳定性， 随着岩石孔隙度增大，一方面消弱了岩石的整体稳定性，使 其密度和强度降低，透水性增大；另一方面会增加风化速度。 其密度和强度降低，透水性增大；另一方面会增加风化速度。 进一步降低力学强度和增大透水性。 进一步降低力学强度和增大透水性。
第一章 岩石的性质及工程分类
井巷施工技术的最基本工作就是破岩与维护。因此， 井巷施工技术的最基本工作就是破岩与维护。因此，在 这一章主要讲述岩石的一些基本性质， 这一章主要讲述岩石的一些基本性质，为破岩与维护的 基础知识；另外， 基础知识；另外，围岩的工程分级一直是工程设计的基 本依据之一。 本依据之一。 本章的重点是围岩分级。 本章的重点是围岩分级。
岩体＝岩块（岩石材料）＋ 弱面（层理、节理、断层） 岩体＝岩块（岩石材料）＋ 弱面（层理、节理、断层）
2
岩石材料的性质对岩体性质影响很小， 岩石材料的性质对岩体性质影响很小，而弱面控制着岩体的性 质。例如：岩体压缩时，破坏是沿着已存在的弱面发生的；在 例如：岩体压缩时，破坏是沿着已存在的弱面发生的； 拉伸时，由于弱面的存在，强度很小。 拉伸时，由于弱面的存在，强度很小。 表土：指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物如黄土、粘土、 表土：指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物如黄土、粘土、流 砂、淤泥、砾石等。 淤泥、砾石等。 基岩：表土以下固结性岩石的统称。 基岩：表土以下固结性岩石的统称。 煤系地层中最常遇到的是各种沉积岩，如砂岩，页岩等。 煤系地层中最常遇到的是各种沉积岩，如砂岩，页岩等。 地下水： 充填于岩石的孔隙、层理、节理、裂隙、 地下水： 充填于岩石的孔隙、层理、节理、裂隙、断层甚至 溶洞中。 溶洞中。 瓦斯： 瓦斯：从井下煤体和围岩中涌出及生产过程中产生的移甲烷 为主的有毒、有害气体的总称。 为主的有毒、有害气体的总称。
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部分井巷施工记录
斜井最高月进尺：705.3米
岩巷最高月进尺：单头829.4米
多头1403.6米
半煤岩巷最高月进尺：2535.4米
煤巷最高月进尺：3781.7米
技术发展的不均衡性 大多数小煤矿（乡镇矿、个体私营矿） 仍采用打眼放炮的方法施工巷道、人工装岩、 人力运输等手工作业方式仍广泛存在，特别 是四川的大部分小矿仍然使用原始落后的施 工方法，制约了井巷技术的发展，给安全带 来重大影响。
一、岩石的工程分级 岩石的工程分级是按岩石的坚固性来分 的。前苏联MM·普罗托奇雅可诺夫提出来用 一个系数f来表示岩石破坏的相对难易程度， 称为普氏系数。
Rc f 10
RC—岩石的单向抗压强度（MPa）
根据f值的大小可将岩石分为10级共15 种P13表1-7。
二、围岩分类 围岩分类主要考虑
（1）围岩强度； （2）围岩分层厚度； （3）节理、裂隙发育程度； （4）岩层倾角和地质构造等因素。
1、岩石 岩石是由一种或几种矿物所组成的集合 体，它是岩体的基本组成部分，一般将岩石 分为表土和基岩两个部分。 （1）表土：覆盖在地壳上部的第四纪沉 积物称为表土或松散性岩石，如黄土、流砂、 粘土、淤泥、砾石等。 （2）基岩：表土层以下的各种固结性岩 石，如岩浆岩、沉积岩、变质岩。
2、地下水： 地表以下岩体中的水称为地下水。 地下水常充填于岩石的孔隙、层理、节 理、裂隙和溶洞中，地下水有时会对井巷造 成很大的危害。 3、瓦斯：（CH4、甲烷、沼气） 井下有害气体的总称。在煤系地层中瓦 斯主要赋存于煤层之中，而且会扩散到附近 岩体的裂隙或孔洞之中，瓦斯常常给井下的 生产和安全带来严重影响甚至灾难。
一、采煤和掘进的关系
煤炭生产不论是建设新矿井，还是老矿井延伸改
造，以及生产矿井都离不开井巷工程。 例如设计能力为60万吨/年的矿井，投产前需开 掘井筒和巷道10--13万m3，若断面为2.5×2.5m2则相当 于16--21km，在生产期间，每产1万吨煤需要掘进巷 道150--250m，有的矿高达500--600m。
建国59年来，我国煤炭工业发展非常快，井 巷施工技术发展也很迅速，体现在以下几个方面： （1）立井施工中，冻结法、钻井法、沉井法、 帷幕法施工技术顺利建成了几百对井筒，钻井法一 次可钻直径达8米的井筒。 （2）斜井施工中，使用大箕斗、大扒斗、深孔 爆破、光爆锚喷、激光定向等机械化作业线。 （3）平巷施工中使用了全断面一次成巷联合掘 进机械作业线（综掘）。 （4）巷道支护中锚喷技术得到了很大的发展。
S
当岩石上的作用载荷不断增大或者随 着超过某一数值的恒定载荷作用时间的增长， 便会导致岩石的破坏。 岩石的变形特征可以用应变曲线来表 示。
二、岩石的强度特性 岩石在外载荷作用下抵抗破坏的能力称为 岩石强度。它反映了岩石的极限承载能力。强 度特性分为抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、 抗冲击强度等。 测定方法： 抗压强度 抗拉强度 抗剪强度 抗冲击强度
岩石的变形特征： 岩石的强度特性：
岩石的可钻性和可爆性：
沉积岩
泥质砾岩
砂岩
泥岩
§1-1
岩石的物理性质
一、岩体的概念及组成
岩石
→岩块→ 岩体
岩体：指地下工程周围较大范围内的岩石，
它可能由一种或几种岩石组成。
*岩体是指一定工程范围内的自然地质体。
从采矿角度讲，岩体的组成为三个部分：
岩石 地下水 瓦斯
例如某矿务局累计产煤36312万吨，累计 掘进巷道635万米，万吨掘进率为175m。
采煤和掘进的关系
从哲学观点来讲，在采掘关系中，采煤
是以掘进为条件，而掘进又服务于采煤；采 掘这种互相依存的关系，贯穿于煤炭生产的 全过程，因此，在煤炭生产中实行“采掘并 举、掘进先行”的原则。
二、我国井巷施工技术发展概况
围岩分为5级，见P13表1-8所示。
课间休息
二、岩石的物理性质 1、岩石的重力指标 （1）相对密度：岩石固体实体积的质量 与同体积水的质量之比。
G d Vc Pw
d—相对密度 G—绝对干燥时的岩石质量，g Vc—岩石固体实体积,cm3 Pw—水的密度g/cm3
（2）岩石的密度：岩石单位体积（含孔 隙体积的）质量。
（3）岩石的重ห้องสมุดไป่ตู้——单位体积岩石所受的重 力称为重度。又称为重力密度，用γ表示。
究，并在此基础上制定出科学的岩石工程分级方
法，以便为设计、施工和成本核算提供依据。 本章主要内容： △岩石的性质 △岩石的工程分级和围岩分类
△岩石的性质：
岩石的物理性质
岩石的重力性质：比重、密度 岩石的结构性质：孔隙度、孔隙比 岩石的水理性质：吸水性、透水性、 软化性 溶蚀性、膨胀性、崩解性
岩石的力学性质
V Vc e 100 % Vc
岩石的孔隙度增大，使岩石的整体性 削弱，使岩石的密度、强度降低，使透水性 增大，风化速度加快，并导致力学强度降低。 岩石中的裂隙分为原生裂隙、构造裂隙、次 生裂隙三种。
3、岩石的水理性质 岩石在水的作用下对矿山工程岩体稳 定性有很大影响，体现指标为：吸水率、透 水性、溶蚀性、软化性、膨胀性、崩解性等。 （1）岩石的吸水率：P3 （2）岩石的透水性：P3 （3）岩石的溶蚀性：P4 （4）岩石的的软化性：P4 （5）岩石的膨胀性和崩解性：P5
三、岩石的硬度 岩石的硬度泛指岩石抵抗其他较硬物 体侵入的能力，分为静压入硬度和回弹硬 度。 静压入硬度 回弹硬度
四、岩石的可钻性和可爆性 岩石的可钻性和可爆性用来表示钻
眼或爆破的难易程度。常用钻眼速度、
钻眼时间、钻头进尺、每米炮眼磨钝钎
头数、爆破炸药消耗量、炮眼长度等指
标来表示。
§1-3
岩石的工程分级和围岩分类
课程主要内容
井巷工程是研究地层中井筒、巷道、硐室设计 和施工基本理论、方法和技术的应用技术科学。 第一章 岩石性质与工程分级
第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
爆破理论基础 巷道断面设计 岩巷施工 巷道支护 煤巷、半煤岩巷施工 巷道施工组织与管理
第一章 岩石性质与工程分级
为了有效地进行施工破岩和井巷维护，必须 对岩石及其组成、性质、分类方法等问题进行研
4、岩石的碎胀性 岩石破碎以后的体积将比整体状态下 增大的性质称为岩石的碎胀性，用碎胀系数k V1 来表示。
k V
式中：k—碎胀系数 V1—岩石破碎膨胀后的体积 V—岩石处于整体状态下的体积
岩石的碎胀系数与岩石的物理性质、 破碎后块度大小及排列状态有关。 利用岩石的破碎垮落后增大的体积可 以用来支撑采空区的顶板。
常见岩石的重量指标
岩石种类 砂岩 页岩 石灰岩 褐煤 无烟煤 密度 2000--2600kg/m3 2000--2400kg/m3 2200--2600kg/m3 1200--1400kg/m3 1300--1500kg/m3 重 度 2.60--2.75 2.57--2.77 2.48--2.85
§1-2 岩石的力学性质
岩石的力学性质是指岩石在机械力 场作用下所表现出来的各种性质，包括四 个方面： （1）强度性质 （2）变形性质 （3）流变性质 （4）声学性质
一、岩石的变形特征 变形：在载荷作用下，组成岩石的基 本微粒之间的相对位置发生变化。 应变：表示变形量的大小。 F 应力：单位面积上所受的力。
2、岩石的结构性质——岩石的孔隙性 岩石的裂隙和孔隙的发育程度，通常 用孔隙度和孔隙比来表示。 （1）孔隙度：是指岩石试件内各种裂隙、孔 隙的体积与试件总体积之比。用n表示。
V Vc n 100 % V
V—试件总体积 Vc—试件实体积 n—孔隙度
（2）孔隙比：是指岩石试件中各种裂隙、 孔隙的体积总和与岩石中矿物颗粒体积之比， 用e表示。