第一章 岩石的性质及工程分级

井巷工程

开篇语学习的敌人是自己的满足,要认真学习一点东西,必须从不自满开始.

——毛泽东井巷工程目录第一章岩石的性质及工程分级第二章钻眼爆破第三章巷道断面设计第四章岩巷施工第五章巷道支护第六章煤巷施工第七章巷道施工组织与管理第八章硐室及交叉点第九章采区上下山施工第十章特殊条件下的巷道施工第十一章巷道维护与维修第十二章井筒施工

第一章岩石的性质及工程分级地球上的岩石分为：沉积岩、变质岩、岩浆岩。沉积岩占地球表面积岩石的70%

沉积岩：在地表条件下母岩风化剥蚀的产物，经搬迁、沉积和硬结等成岩作用而形成的岩石。组成沉积岩的物质成分有颗粒和胶结物两大类。

变质岩：沉积岩或变质岩本身在地壳中受到高温高压及化学活动性流体的影响而变质形成的岩石（原岩成分和变质岩特有的，如石墨、滑石，蛇纹石，硅灰岩等）。岩浆岩：内力地质作用的产物，系地壳深处的岩浆沿的壳裂隙上升冷凝而成。

第一章岩石的性质及工程分级岩石的结构与构造

岩石的微观组织特征，即岩石的结构，它与矿物粒度的大小、形状和表面特征有关，反映了岩石非均质性和孔隙性。岩石构造是表示岩石宏观组织特征，它说明矿物颗粒之间的组合形式和空间分布状况，它决定了岩石的各向异性和裂隙性。岩石的结构和构造与岩石的成因类型、形成条件及存在环境有紧密的联系。岩浆岩是由岩浆冷却形成凝固而形成的岩石，由于生成环境和冷却速度不同，岩浆化学成份和其中挥发物的含量不等，形成不同的结构和构造。岩浆岩：晶质结构岩石一般强度较高，同时断面粗糙者往往研磨性较大。沉积岩：颗粒和胶结物组成，沉积岩的主要构造特征是有钻进过程中产生的层理，与钻进有关。变质岩：主要构造特征是片理（如石墨和滑石）.岩石沿平行平面分裂为薄片的能力叫做片理化。第一章岩石的性质及工程分级图1－1晶体结构类型图1-2胶结物的类型图1－3层理产生的原因第一章岩石的性质及工程分级花岗岩白云岩花岗石花岗石第一章岩石的性质及工程分级一、岩石的物理性质

1、密度：岩石单位体积（包括岩石孔隙体积在内）的质量（1）干密度：单位体积岩石绝对干燥时的密度（2）湿密度：天然含水或饱和状态下的密度2、岩石的孔隙性：岩石的孔隙和裂隙发育的程度孔隙度孔隙比孔隙度:岩石中孔隙体积与岩石总体积之比。一般来说,孔隙度越大,强度越低.

含水性:W=(GW-GD)/GD

透水性:KW=ŋql/A(Pi-Po)

岩石的孔隙越大,裂隙越多,水对它的影响就越小。如石灰岩,用水浸透后,强度下降明显。第一章岩石的性质及工程分级3、水理性质：（1）吸水性：W=g/Gg—吸入水的质量G—烘干质量（2）透水性：被水透过的性能渗透系数K（3）溶蚀性：由于水的化学作用把岩石中的某些物质带走的现象（4）软化性：岩石浸水后其强度明显下降用软化系数表示

（5）膨胀性和崩解性5、岩石的碎胀：岩石破碎后的体积比整体状态下大碎胀系数K第一章岩石的性质及工程分级（二、岩石的力学性质岩石的力学性质是岩石在外力作用下表现出来的特性。主要有变形特性、强度特性和表面特性。变形特性：弹性、塑性和脆性强度特性：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度表面特性：硬度和研磨性变形特性

弹性变形塑性变形

第一章岩石的性质及工程分级1、岩石的变形特征（1）静载荷下的变形特征（如图1—1）（2）岩石在三向静载荷压缩条件下的变形特征（3）动载荷下岩石的变形特征2、岩石的强度特征岩石强度：岩石在载荷作用下变形到一定程度就发生破坏。破坏前岩石所能承受的最大载荷，单位面积上的最大载荷。根据受力条件不同，岩石强度又可分为抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度、抗压强度。有单向应力状态下的强度，多向应力状态下的强度。（1）单向抗压强度RC（2）单向抗拉强度Rt

（3）抗剪强度抗压强度是最大的第一章岩石的性质及工程分级岩石单轴抗压试验

1－岩样；2－球座；3－钢垫板岩石单轴拉伸试验1－岩样；2－夹头；图中尺寸单位：cm第一章岩石的性质及工程分级

剪切试验1－岩样；2－上下剪切模具；3－模套；4－斜锲块；5－上下垫板；6－钢滚子

圆盘劈裂试验

第一章岩石的性质及工程分级影响岩石强度的因素

岩石的物质成份;岩石的结构构造;岩石的容重和孔隙度;受力条件;应力状态;载荷速度;岩样的线性尺寸;湿度和温度3、岩石的硬度：岩石的硬度：岩石表面对工具压入的反抗特性。岩石硬度与抗压强度有一定联系，又有很大区别。岩石抗压强度是岩石整块抗破碎的能力。岩石抗压入硬度为单向抗压强度的（1+2π）倍。测定压入硬度实际上使岩样产生局部破碎，而这种局部破碎是在多向受压状态下进行的。影响岩石硬度的因素岩石的矿物成分和结构构造应力状态载荷速度液体介质工具形状和尺寸第一章岩石的性质及工程分级4、岩石的可钻性、可爆性：用工艺指标来表示：钻速、钻头进尺，炸药的消耗量等三、岩石的工程分级（普氏分级法）1、f普氏岩石坚固性系数（简称普氏系数）f=RC/10

根据f值大小，将岩石分为10级15种无烟煤f=2硬的烟煤f=1.5软的烟煤f=1.02、围岩的分类：稳