井巷工程11.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,井巷工程,孙有明,运输大巷,井巷施工是煤矿生产的一项经常而重要的工作。,其最基本的过程就是把岩石从岩体上破碎下来，形成设计要求的断面，然后对地下空间进行必要的维护，防止岩体破碎或跨落。因此，破岩与井巷维护成为井巷工程的主要问题。破岩和支护的主要对象是各种不同的岩石，其物理力学性质各异。因而，了解岩石和岩体的基本属性，对于合理的确定破岩方法和支护方式，选用适当的凿岩机械、爆破器材和掘进机械，具有重要的意义。,因此，在这一章主要讲述岩石的一些基本性质，包括岩石的物理性质和力学性质，为破岩与维护的基础知识；另外，围岩的工程分级一直是工程设计的基本依据之一，将在本章的最后进行讲授。,本章的重点是围岩分级,。,第一章 岩石的性质与分级,第一节 岩石的物理性质,1.,概述,1.1,岩体的组成,岩体是指地下工程较大范围内的岩石，它可由一种或几种岩石组成；,从煤矿采掘角度来看，岩体包括以下三部分：,岩石：是指颗粒间牢固联结、呈整体或具有节理、裂隙，并由各种造岩矿物颗粒组成的集合体。它是组成地壳的自然材料而非搬运后的一块巨石。,地下水,瓦斯：井下产生的各种有害气体的总称，瓦斯爆炸是煤矿最主要的灾害之一。,1.2,岩石的生成及结构、构造,岩石的生成,岩石按生成原因不同，可分为岩浆岩、沉积岩、和变质岩三大类；,沉积岩是煤矿井下最常见的岩石，煤层本身就是由植物遗体转变而成的沉积岩，煤矿的各种井巷工程绝大多数布置在沉积岩中。,岩石的结构和构造,结构是指决定岩石组织的各种特征的总合，如页岩，砂岩，泥岩等；,构造是指岩石中矿物颗粒集合体之间，以及它与其他组成部分之间的排列方式和充填方式，分整体构造、多孔状构造、层状构造（层理）；,2.,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；,岩石的表观密度是指自然状态下，单位体积内岩石的质量；,3.,岩石的空隙比,是指岩石中各种孔隙、裂隙体积占岩石内固体部分实体总体积的百分比。它反映岩石中孔隙和裂隙的发育程度。,4.,岩石的碎胀性和压实性,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；,压实性用残余碎胀系数表示，岩石破碎以后，在其自重和外加载荷的作用下将逐渐压实，体积随之减少，这种压实后的体积与破碎前原始体积之比。,5.,岩石与水有关的性质,5.1,岩石的水胀性和水解性,水胀性是指软岩遇水而膨胀的性质；,水解性是指软岩遇水崩解、破裂的性质。,5.2,岩石的软化性是指岩石浸水后强度明显降低的特征，用软化系数来表示,6.,岩石的硬度和耐磨性,岩石的硬度是指岩石表面抵抗其他较硬物体压入或刻划的能力；,岩石的耐磨性是指岩石表面抵抗磨损的能力。,第二节 岩石的力学性质,1.,岩石的变形特性,岩石的弹性：是指在外力作用下产生变形，当外力取消后，能完全恢复原状的性质；,岩石的塑性：是指在外力作用下产生变形，当外力取消后，仍保持变形后的形状和尺寸的性质。这种不能恢复的永久变形，称为塑性变形，具有不可逆性。,岩石是兼具有弹性和塑性的材料。,2.,岩石的强度特性,在载荷的作用下岩石变形，达到一定程度就会破坏，岩石发生破坏时所能承受的最大载荷叫做极限载荷，用单位面积表示则为极限强度；,2.1,岩石的抗压强度,岩石试件在压缩时所能承受的最大压应力值,2.2,岩石的抗拉强度,岩石试件在拉伸时所能承受的最大拉应力值,2.3,岩石的抗剪强度,岩石抵抗剪切作用的能力,一般来说，抗压强度抗剪强度抗拉强度,在井巷施工中，破岩应该使岩石处于拉伸或剪切的状态，维护时应使岩石处于受压状态。,第三节 岩石分级和围岩分类,为了满足岩体工程设计、施工和管理工作的需要，对岩石进行分级和对围岩进行分类；,在采掘工程中，为了提高破岩效率，合理地选择钻眼爆破参数，对小范围内的岩石加以量的区分，称为岩石分级；,为了判断巷道周围岩体的稳定性并合理选择支护类型，对较大范围内的岩体加以量的区分，称为围岩分类。,1.,普氏岩石分级法,普氏提出用一个综合性的指标“坚固性系数”来划分岩石等级，它表示岩石在各种采矿作业以及地压等外力作用下被破坏的相对难易程度，煤属于相当软的岩石。,存在问题：这一分类主要考虑的是岩石强度（单轴抗压强度），对岩体的完整性、岩体结构特征等对围岩稳定有决定影响的因素，在分类中没有表达出来，因此不能正确地评价围岩的稳定性。,表,6-1,岩石强度分级表,级别,坚固性程度,岩石,坚固性系数,f,I,最坚固的岩石,最坚固、最致密的石英岩及玄武岩，其它最坚固的岩石,20,II,很坚固的岩石,很坚固的花岗岩类：石英斑岩，很坚固的花岗岩，硅质片岩；坚固程度较,I,级岩石稍差的石英岩；最坚固的砂岩及石灰岩,15,III,坚固的岩石,致密的花岗岩及花岗岩类岩石，很坚固的砂岩及石灰岩，石英质矿脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石,10,IIIa,坚固的岩石,坚固的石灰岩，不坚固的花岗岩，坚固的砂岩，坚固的大理岩，白云岩，黄铁矿,8,IV,相当坚固的岩石,一般的砂岩，铁矿石,6,IVa,相当坚固的岩石,砂质页岩，泥质砂岩,5,V,坚固性中等的岩石,坚固的页岩，不坚固的砂岩及石灰岩，软的砾岩,4,Va,坚固性中等的岩石,各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩，,3,VI,相当软的岩石,软的页岩，很软的石灰岩，白垩，岩盐，石膏，冻土，无烟煤，普通泥灰岩，破碎的砂岩，胶结的卵石及粗沙砾，多石块的土,2,VIa,相当软的岩石,碎石土，破碎的页岩，结块的卵石及碎石，坚硬的烟煤，硬化的粘土,1.5,VII,软岩,致密的粘土，软的烟煤，坚固的表土层,1.0,VIIa,软岩,微砂质粘土，黄土，细砾石,0.8,VIII,土质岩石,腐植土，泥煤，微砂质粘土，湿砂,0.6,IX,松散岩石,砂，细砾，松土，采下的煤,0.5,X,流沙状岩石,流砂，沼泽土壤，包含水的黄土既包含水的土壤,0.3,根据,f,值的大小，将岩石分为,10,级共,15,种。我国煤炭系统按岩石坚固性将煤岩分类为：,软煤：,f,1,1.5,硬煤：,f,2,3,软岩：,f,2,3,中硬岩：,f,4,6,硬岩：,f,8,10,坚硬岩石：,f,12,14,最坚硬岩石：,f,15,20,2.,围岩分类法,2.1,煤矿锚喷支护巷道围岩分类法,根据锚喷支护设计需要，结合煤矿岩体的特点，将围岩划分为五类：,稳定岩层、稳定性较好岩层、中等稳定岩层、稳定性较差岩层、不稳定岩层,2.2,围岩松动圈分类法,依据围岩松动圈的的大小将围岩分成小松动圈（,0-40cm),中松动圈（,40-150cm),大松动圈（,150cm),