第二章 礦山壓力及其基本規(guī)律

1、第二章礦山壓力分析方法及其基本理論第一節(jié)巖石的基本物理性質(zhì)一、巖石的基本概念巖石是組成地殼的基本物質(zhì)。由各種造巖礦物或巖屑在地質(zhì)作用下按一定規(guī)律組合而成。為與自然狀態(tài)下的巖體有所區(qū)別，多數(shù)巖石力學(xué)文獻(xiàn)中，巖石是指從巖體中取出的、尺寸不大的塊體物質(zhì)，有時(shí)又稱巖塊。巖石按不同的標(biāo)準(zhǔn)可分為不同類型，常見的分類有:(1)按巖石成因可分為巖漿巖、沉積巖和變質(zhì)巖三大類。煤田是地質(zhì)歷史上沉積運(yùn)動(dòng)形成的，煤礦絕大多數(shù)遇到的是沉積巖。（2)按巖石固體礦物

2、顆粒間的結(jié)合特征，可分為固結(jié)性、粘結(jié)性、散粒狀和流動(dòng)性巖石匹大類。煤礦中多遇到固結(jié)性巖石，即造巖礦物的固體顆粒間為剛性連接，破碎后仍可保持一定形狀的巖石，常見的有砂巖、砂質(zhì)泥巖、砂質(zhì)頁巖、石灰?guī)r、泥巖等。（3)按巖石力學(xué)強(qiáng)度和堅(jiān)實(shí)性，可分為堅(jiān)硬巖石和松軟巖石。二、巖石的質(zhì)量指標(biāo)2.1巖石的密度和體積巖石的密度（kg)是指單位體積()巖石(包括空隙體積)的質(zhì)量((kg）。?3m3m巖石的密度與組成巖石礦物密度、空隙和吸水有關(guān)。根據(jù)巖石試樣

3、含水狀態(tài)不同，可分為天然密度、飽和密度和干密度三種，前兩種稱為巖石的濕密度。夭然密度是指巖石在天然含水狀態(tài)下的密度飽和密度()指巖石在吸水飽和狀，s?態(tài)下的密度干密度()是在10511下干燥24h后的密度。，d?C?C?當(dāng)巖石中能進(jìn)水的空隙不多時(shí)，巖石的三種密度間差值很小。實(shí)驗(yàn)室測試一般只提供于密度指標(biāo)，且通常所說的巖石密度即指干密度。但對(duì)于遇水易膨脹的軟巖，其干密度和濕密度的值有很大不同，應(yīng)嚴(yán)加區(qū)分。煤礦中常見的巖石密度見表11。表1

4、—1煤礦中常見巖石的相對(duì)密度、密度、孔隙率以及孔隙比稱孔隙率，表達(dá)式為(12)%1000??VVn式中n——巖石的孔隙率，%——巖石中孔隙的總體積，0V3mV—一巖石的總體積，3m巖石的孔隙比e指巖石中各種孔洞和裂隙體積總和與巖石內(nèi)固體部分實(shí)0V體積之比。煤礦中常見巖石的孔隙率和孔隙比見表1一1。0V2、巖石的碎帳性和壓實(shí)性巖石的碎脹性是指巖石破碎后的體積比破碎前的體積增大的性質(zhì)。常用巖石的碎脹系數(shù)來表示，即巖石破碎后處于松散狀態(tài)下的體

5、積與巖石破碎前處?K于整體狀態(tài)下的體積之比。巖石的碎脹系數(shù)對(duì)礦壓控制，尤其對(duì)回采工作面的頂板管理有非常重要的意義，煤礦中常見的巖石的碎脹系數(shù)見表12表12煤礦中常見巖石的碎脹系數(shù)和殘余碎脹系數(shù)巖石種類膨脹系數(shù)?K殘余膨脹系數(shù)，?K砂1.06~1.151.01~1.03粘土1.21.03~1.07碎煤1.21.05粘土頁巖1.41.10砂質(zhì)頁巖1.6~1.81.1~1.15硬砂巖1.5~1.8—巖石的壓實(shí)性是指巖石破碎后，在其自重和外加載