矿井地质5_工程地质

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1、第五章井巷工程地质煤矿出现的工程事故中，大约49％以上都与工程地质问题有关。工程地质问题是与人类工程活动引起的边坡滑动、地基沉陷、岩体移动，以及井巷开裂、片帮、冒顶和膨胀等工程现象有关的地质问题。工程地质学研究与工程建筑有关的地质条件，岩土工程地质性质，岩体的工程地质力学特征和工程动力地质作用等内容；它是一门介于工程建筑学和地质学之间的应用性边缘学科，广泛应用于水利、港口、铁路、矿业和建筑等部门。第五章井巷工程地质一、岩体工程地质性质二、岩体稳定性评价三、矿井动力地质问题一、岩体工程地质性质岩体工程地质性质包括岩石物

2、理性质、力学性质、结构特征等内容，是工程地质研究的基础。采掘工程设计与施工（井巷、硐室、采场）综采设备选型顶板支护水、火、瓦斯灾害治理工业广场建筑物设计与施工（一）岩石物理力学性质1、岩石的物理性质(1)密度、容重真密度：岩石固体部分单位体积的质量。视密度：岩石单位体积的质量，又称密度。容重：岩石单位体积的重量。(2)孔隙度岩石中孔隙的体积与岩石的总体积之比。(3)吸水性吸水率：普通大气压下，岩石吸收水分的重量与干燥岩石重量之比。饱和吸水率：高压(15MPa)下，岩石吸收水分的重量与干燥岩石重量之比。饱水系数：吸水率

3、与饱和吸水率之比。岩石的吸水能力越强，说明岩石的微裂隙越发育，岩石的强度也越低，稳定性越差。岩石的饱水系数一般为0.5～0.8。(4)软化系数饱水岩石试样的抗压强度与干燥岩石试样的抗压强度之比。岩石软化性取决于岩石的碎屑成分、胶结物成分、孔隙度和风化程度。(5)膨胀率人工制备的烘干土，在水中增加的体积与原体积之比。岩石(土)的膨胀性取决于粘土矿物(蒙脱石、高岭石、水云母等)的成分和含量。(6)耐冻性浸水饱和，在－25℃下冷冻，冻后融化，反复10～15次，观察是否出现裂缝、片落、脱角和其他破坏现象。(7)碎胀系数（K）

4、岩石破碎膨胀后的体积与破碎前岩石处于整体状态下的体积之比。残余碎胀系数（K′）：破碎岩石压实后的体积与破碎前岩石处于整体状态下的体积之比。2、岩石的力学性质(1)抗压强度岩石所能承受的最大压应力，单位：MPa(2)抗剪强度岩石所能承受的最大剪应力，单位：MPa(3)抗拉强度岩石所能承受的最大拉应力，单位：MPa(4)坚固性普氏硬度系数：fkp=R/10(R——岩石单轴抗压强度，单位MPa)(5)弹性模量和泊松比弹性模量是岩石应力与应变之比(E＝σ/ε)。泊松比是岩块横向应变与纵向应变之比。岩体是一种极其复杂的各向异性

5、的非连续介质，岩石(块)的物理力学性质不能代表岩体的物理力学性质。就强度而言，由于岩体中存在裂隙、层理和弱面，岩体的强度比岩石的强度小得多(一般认为岩体强度只有岩石强度的1/5～1/20)。（二）岩石的结构特性岩体由多种岩石类型组成，形成不同的岩石组合；岩体被各种结构面切割，形成不同形状大小的结构体，并组合成不同类型的岩体结构。天然岩体与完整岩石的工程地质性质存在很大的差异。1、工程地质岩组划分从工程稳定性观点研究岩体的岩石组合，称为工程地质岩石组合，简称工程地质岩组。划分岩组的依据：(1)岩石的成因类型和岩性岩相变

6、化沉积岩体的特征是具有层状构造，在垂直和水平方向上的工程地质性质变化较大，常含有层理、软弱夹层和沉积间断面等软弱结构面，因此沉积岩体的工程地质性质差异很大。沉积岩体包括：火山碎屑岩、碎屑岩、粘土岩和生物化学岩。(2)岩石的成层条件和厚度变化一般情况下，层理越发育，层厚越薄的岩层稳定性越差，反之，稳定性越好。(3)岩层的构造破坏和风化情况在断层破碎带、节理发育带、层间滑动带和褶皱扭曲带，由于岩体破碎，地下水侵蚀，岩体强度显著降低，稳定性很差。风化作用可使岩体强度明显降低，稳定性变差。煤矿生产中根据施工要求分为：硬质岩组

7、、软质岩组、构造岩组、风化岩组等基本类型。2、岩体结构及其类型岩体结构要素包括结构面和结构体。结构面和结构体的组合类型称为岩体结构类型。(1)结构面结构面是指岩体中的一切分割面。它是岩体中相对薄弱的部位，决定着岩体的不连续性和不均一性，控制着岩体的稳定性。煤矿中常见的结构面：沉积结构面：沉积岩层在其沉积和成岩过程中所形成的界面，如层面、层理面、假整合面、局部冲蚀面、成岩裂隙和原生软弱夹层等。构造结构面：在构造应力作用下，岩体中产生的破裂面或破碎带，如节理、劈理、断层、层间滑动面和层间破碎夹层等。次生结构面：岩体受风化

8、和地下水等次生作用所形成的结构面，如风化裂隙、卸荷裂隙和软化或泥化夹层等。(2)结构体不同产状的结构面，将岩体切割成不同形状的岩石、单元块体。煤矿中常见的结构体有：柱状、块状、板状、楔形、锥形、菱形等。(3)岩体结构类型表3-2岩体结构类型及特征表3-2岩体结构类型及特征二、岩体稳定性评价（一）影响岩体稳定性的地质因素1、围岩性质围岩是指井巷周