巷道掘进技术及顶板管理

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1、巷道掘进技术及顶板管理（第一讲）岩石的物理性质一、岩石的物理性质(一)岩石的密度(二)岩石的孔隙性(三)岩石的吸水性(四)岩石的碎胀性(一)岩石的密度岩石的密度是指单位体积的岩石(不包括空隙)的质量。岩石的密度取决于岩石的矿物成分。岩石的种类密度kg／m3石灰岩(2.48-2.85)×103砂岩(2.6-2.75)×103页岩(2.57-2.77)×103实验一：岩石密度试验先用天平测出了干燥后岩石的质量m，用量杯盛有一定量的水V1，记下岩石放入量杯饱和后量杯里水的体积V2，采取如下步骤：[器具与材料：密度量杯,水,天平]（1）记下岩石放入水中时，水和岩石的总体积V2（2）把量杯的水里岩石拿出

2、，再记下量杯内剩下的水的体积V1（3）算出岩石的体积V=V2-V1(4)计算岩石的密度p=m/V岩石的密度取决于岩石的矿物成分。一般地、岩石的密度接近岩石矿物成分的密度。当其他条件相同时、岩石的密度在一定程度上与埋藏深度有关、靠近地表的岩石密度往往较小、而深部的岩石一般具有较大的密度。自然规律(二)岩石的孔隙性岩石的孔隙性是指岩石中孔洞和裂隙的发育程度、它通常用孔隙度表示。孔隙度就是岩中的各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比。岩石的孔隙性对岩石的其他性质有显著的影响。孔隙率增大可使岩石的密度和强度降低、塑性变形和透水性增大。在掘进施工中、裂隙常导致发生冒顶片帮；同时裂隙也是导水和泄出瓦斯的

3、通道。自然规律(三)岩石的吸水性岩石的吸水性是指遇水不崩解的岩石在一定的试验条件下吸入水分的能力、通常用岩石的吸水率表示。岩石的吸水率就是岩石在大气压力下吸入水的质量与岩石烘干质量的比值。岩石的吸水率的大小、取决于岩石所含的孔隙、裂隙的数量、大小、开闭程度及其分布情况。在工程上往往用吸水率的大小来评价岩石的抗冻性能。当吸水率小于0.5％时、一般认为岩石是耐冻的。自然规律煤矿常见岩石的吸水率岩石种类吸水率／％砂岩0.20-12.19花岗岩0.1-O.92页岩1.8-3.0石灰岩O.1-4.45(四)岩石的碎胀性岩石破碎后的体积将比整体状态下增大、这种性质称为岩石的碎胀性。岩石的碎胀性用碎胀系

4、数表示、就是岩石破碎后处于松散状态的体积和破碎前处于整体状态下的体积之比．分析：碎胀系数与岩石的物理性质、破碎后块度的大小及其排列状态等因素有关。坚硬岩石破碎后块度较大且排列整齐、碎胀系数较小；反之、如破碎后块度较小且排列较杂乱、则碎胀系数较大。应用：在井巷掘进中选用装载、运输、提升等设备的容器时、必须考虑岩石的碎胀系数。煤矿中常见的岩石的碎胀系数岩石种类碎胀系数碎煤<1.20砂质页岩1.60-1.80砂1.06-1.15粘土<1.20硬砂岩1.50-1.80粘土页岩1.40我们了解了岩石的与生产有关的物理性质，那么岩石在力学方面还存在那些性质呢？请听下一讲岩石的力学性质及工程分级谢谢大家！二

5、、岩石的力学性质(一)岩石的变形性质(二)岩石的强度性质(三)岩石的硬度（第二讲）岩石的力学性质与工程分级(一)岩石的变形性质岩石的变形性质是岩石的主要力学性质。岩石受载时首先发生变形、当载荷增大超过某一数值(极限强度)时、就会导致岩石的破坏。所以岩石的变形和破坏是岩石在载荷的作用下力学性质变化过程中的两个阶段。岩石的变形主要有以下几种状态(1)岩石的弹性变形：岩石在载荷作用下发生变形、卸载后岩石变形能完全恢复的变形。(2)岩石的塑性变形：岩石在载荷作用下发生变形、卸载后岩石变形仍然保留不能恢复的变形。(3)岩石的脆性破坏：岩石在载荷作用下、在破坏前没有明显的塑性变形就突然破坏。岩石的弹性、塑

6、性和脆性不是绝对的、可随受力状态、加载速度、温度等条件而变化。(二)岩石的强度性质在外荷载作用下岩石抵抗破坏的能力称为岩石的强度。岩石的强度性质也是岩石的主要力学性质。岩石试件在单向压缩时能承受的最大压应力值叫做岩石的单向抗压强度；岩石试件在单向拉伸时能承受的最大拉应力值叫做岩石的单向抗拉强度；岩石试件能承受的最大剪应力值叫做岩石的单向抗剪强度。实验研究结论：岩石在不同受力状态下的各种强度值、一般符合下列由大到小的顺序：三向等压抗压强度、三向不等压抗压强度、双向抗压强度、单向抗压强度、抗剪强度、单向抗拉强度。岩石的强度越高、其抵抗外力使其变形、破坏的能力越强、则巷道越稳定。有的巷道可以利用

7、围岩本身的强度而不支护、就可以维持巷道的稳定。(三)岩石的硬度（坚固性）岩石的硬度、一般理解为岩石抵抗其他较硬物体侵入的能力。硬度与抗压强度有联系又有区别。对于凿岩、岩石的硬度比单向抗压强度更具有实际意义、因为钻具对孔底岩石的破碎方式多数情况下是局部压碎。所以、硬度指标更接近反映钻凿岩石的实质和难易程度。坚固性系数的基本概念大多数岩石的坚固性在各个方面的表现是趋于一致的，难破碎的岩石用各种方法都