井巷工程 课程介绍（绪论）

井巷工程课程介绍(绪论)、一、课程性质二、课程教学内容三、学习方法、课程介绍；一、课程性质： 井巷工程是采矿工程、安全通风等专业和必修课之一，是研究井巷工程方法和施工技术的综合课程。 在矿山地位：投资占矿山总投资的约40%，生产矿山需要每开采1万吨煤挖250米以上的巷道，在湖南更高。 二、教育的主要内容：井巷工程的任务是开辟一系列从地面通向矿床开采场所的巷道、管道室，以开采地下矿床。 这项工作的完成需要岩体破碎一些岩石，形成设计所要求的井筒、管道、管道室等空间，对这些空间进行必要的维护，以防止围岩崩塌。 因此，破岩和维修成为井架施工的主要问题。 路线介绍，具体内容包括岩我石性质和工程等级爆破原理、爆破技术巷道断面设计巷道支护巷道施工组织和管理下山及采矿区煤仓工程软岩巷道施工和巷道修复同室及交叉口设计和施工立井工程立井井筒延深等内容。 三、学习方法：理论实际上与课堂教学、实验、课堂设计相结合。 1 .预习。 加快预习，理解学到的知识和自己理解的难点2 .记录和思考。 在教室认真听讲，做笔记，积极思考3，放学后讨论。 4 .工作。 1-平仅，2-斜井，3-立井，4-井底车场，5-石门，6-水平大巷，7-煤层大巷，8-上山，9-下山，10-区间回风巷，11-风井，12-区间运输巷，13-工作面。 第一节、概况、一、简介：从上图可以看出，对于井工矿来说，要开采地下煤炭资源，首先要从地表开采一系列巷道到达煤层，在移交了知道这是新井建设的生产后，随着采煤工作面和采煤区的不断推进，巷道的开采将继续进行，工作面在一层煤层开采之前，必须及时开拓井深和新水平。 保证水平的及时交接。 因此在开采工程中，采矿以掘进为前提，而掘进则是服务采矿。 开采的这种依赖关系，贯穿了开采生产的全过程。 第一节、概况、为进行开采作业而在煤层和岩层内挖掘的所有空地统称为井巷。 构成巷道顶(底)部的岩面称为巷道顶(底)板，两侧的岩面称为两组。 在工程中的井巷中，其末端随着掘进作业不断向前移动的岩石面称为作业面。 与巷道长轴垂直的截面称为井架横截面。 根据巷道长轴线与水平面所成的角度，巷道可以分为水平巷道、倾斜巷道、垂直巷道。 这些巷道因用途、运输设备的提高、有无通向地表的出口、与岩层的相互位置、角度关系而有所不同(前图)。 巷道断面，二，基本概念，1 .岩石。 构成地壳的基本物质是矿物和岩屑在地质作用下以一定规律形成的自然地质体，包括岩浆岩、沉积岩、变质岩。 2 .岩块.从地壳中切出的小块不包括软弱面(岩体中的地质遗迹、层理、节理、断层、裂隙面)，与各向同性连续介质相似。 3 .岩体.地下工程周围广泛的自然地质体。 从煤矿开采工程角度：包括岩石、地下水和瓦斯。 岩体性质复杂，是我们研究的主要对象。 二、基本概念(续)，4 .表土.建井作业人员以复盖地壳上部的第四纪堆积物为表土，也称黄土、流沙、粘土等松散岩石。 5、岩浆岩沉积岩变质岩等岩浆岩表土以下的固结性岩石称为岩盘。注意：岩石上复盖的松散堆积物为表土，表土以下的固结性岩石为岩石，岩体：岩体、表土和岩石，第二节，岩石的物理性质，一、岩石的密度，表观密度二、岩石的空隙性三、岩石的破碎性四、岩石的水力性质，一、岩石的密度和表观密度，一、岩石的密度是指在绝对密集的状态下每单位体积的岩石质量。 式中：-岩石的密度g/cm3m岩石干燥状态下的质量gv-岩石的绝对实体状态下的体积，是指岩石内部不含空隙的实体积cm3、2、岩石的表观密度，其意思-自然状态下的单位体积的岩石质量用0表示。 计算式：0-岩石表观密度、kg/m3m岩石干燥状态下的质量、kg； V0岩石在自然状态下的体积，包含实体体积和空隙的体积，m3。 说明： 1、相同单位比较，岩石密度表观密度，v 0v，m为一定值2，其值说明：岩石致密性，其水力性质和力学性质，与岩石破碎性大小有关。 二、岩石的孔隙性、岩石的孔隙性是指岩石的裂缝和孔隙的发育程度，通常用孔隙率和孔隙率来表示。 气孔率是指岩石中各种空隙、裂隙体积占岩石总体积的比例。 孔隙比是指岩石中各种孔隙、裂孔体积占岩石内固体部分实体积的比例。 V0岩石在自然状态下的体积，包含实体体积和空隙的体积V岩石在绝对实体状态下的体积，是指岩石内部不包含空隙的实体体积的V0-V空隙，裂缝体积之和。 注意：岩石透气性和漏气影响煤层气扩散，爆破影响其爆破效果。 三、岩石的破碎膨胀性和压实性、岩石的破碎膨胀性是指岩石破碎后的体积大于整体状态的体积的性质。 用破碎膨胀系数表示的破碎膨胀系数与岩石的物理性质、破碎后的块度的大小和排列状态等因素有关。 岩石破碎后，因自重和外力逐渐压实，体积减小。 这种压实化的体积与破碎前的体积之比被称为残留破碎膨胀系数。 与岩石本身的物理力学性质、施加载荷的大小、破碎后经过的时间长度等有关。 说明： 1、挖掘实际体积，要加多少砂砾2、煤层顶板崩塌后，要填充多高的开采区。 例：某巷道掘进断面6.5，破碎膨胀系数2.0，容积1立方米的矿车需13辆。 举个例子，四是岩石与水有关的性质，(一)岩石的水膨润性和水解性岩石的水膨润性和水解性主要表现为软弱的岩石特征。 岩石的水膨胀性是指岩石碰水膨胀的性质，经常将试料浸入水中后，以厚度膨胀量与原厚度之比作为水膨胀性的指标。 岩石的水解性是软岩撞击水而崩解、破裂的性质，将试料浸入水中，崩解后残留的试料质量与原始质量之比作为水解性的指标。 以下岩石非常明显：泥岩和含泥质比重大的岩石、页岩、粘土等与生产有关：分层开采再生顶板沿空掘巷、底鼓影响巷道剖面形式和支护参数的选择。 (二)岩石的软化性、岩石的软化性是指岩石浸水后强度显着下降的特性，用软化系数表示。 即吸水饱和状态下岩石试样的单向抗压强度与干燥岩石的单向抗压强度之比，表示水分对岩石强度的影响程度。 岩石的软化系数计算了Rb吸水饱和状态下的岩石试样的单向抗压强度、MPaRg-岩石试样的干燥状态下的单向抗压强度、MPa。 MPa-兆帕(1牛顿=9.8/222222222222222222222200000亲水矿物和易溶性矿物越多，开口裂隙越发达，浸水时间越长，岩石浸水后强度降低的程度越大。应用： 1、这对控制硬顶具有重要意义强制放顶2、再生顶板采掘有意义的厚煤层，沿空掘巷形成3、软岩层支护困难自承力小，顶板岩石崩塌，片邦、底鼓严重。 五、岩石的硬度和耐磨性、岩石的硬度是指岩石表面抵抗其他硬物的压入或划线的能力。 硬度越大，耐磨性越好，加工越困难。 岩石的耐磨性是指岩石表面抵抗磨损的能力，用磨损率表示。 m1-岩石磨损前质量，g； m2-岩石磨损后的质量，g； A-岩石试样磨损的面积。 说明：决定石英砂岩、碳质页岩等钻头难度。 第三节岩石的力学性质，岩石受外力变形，破碎特征属于岩石的力学性质。 另一方面，岩石的变形特性岩石在外载荷的作用下，应力的增加会产生相应的应变。 负荷增大到破坏值，或者超过某个数值保持一定的话，岩石会随着时间的推移而被破坏。 变形和破坏是岩石荷载作用下的两个发展阶段。 变形包括破坏因素，但破坏是变形发展造成的。 (1)岩石的弹性和塑性、弹性是在外力作用下变形，取消外力后完全恢复原形的性质。 这种完全可恢复的变形称为弹性变形。 弹性变形是可逆的，因此也称为复原变形，在弹性变形范围内弹性模量e一定。 塑性是指由于外力而产生变形，即使外力被解除后，变形的形状和尺寸也得到保持的性质。 这种不可恢复的永久变形称为塑性变形，塑性变形是不可逆的。 岩石与一般固体材料不同，多同时出现弹性变形和塑性变形。 因此，岩石是兼具弹性和塑性的材料。 岩石的力学性质，-OA阶段为裂隙压密闭阶段(时间短)。 特点：曲线向上凹陷的说明：单位应力增加引起的应变随应力增加而减小，应变速度减慢。 实质：裂隙压实，岩石力学性质，-AB段为压缩变形阶段。 特点：曲线近似直线说明：单位应力增加引起的应变不随应力增加而变化，应变速度相等。 实质：弹性变形(几乎一直线，弹性模量一定)。 岩石的力学性质，BC分段是屈服变形阶段的特征：曲线向下凹陷表明单位应力增加引起的应变不随应力增加而增加，应变速度加快。 b点：起始破坏点b点应力值：弹性极限强度c点：最终破坏点c点应力值：岩石单向抗压强度实质：屈服变形为弹塑性变形阶段. 岩石的力学性质，一CD阶段，残留变形阶段超过c点，岩石强度大大降低，直至d点保持一定，称为残留强度。 CD曲线的存在表明岩石达到极限强度后仍有承载能力。 的双曲馀弦值。 (二)岩石流变性质、岩石变形特征与岩石类型、加载方式、载荷大小、岩石物理状态等因素有关。 此外，许多岩石的变形不是在一瞬间完成的，而是与时间因素有着密切的关系。 岩石的流变是指岩石应力应变随时间因素变化的特性，主要表现在以下几点： (2)岩石的流变性质，1，蠕变：随一定载荷应变随时间增加的现象称为蠕变。 蠕变有两个。 一是应力小时，随着时间的推移，应变能稳定，不再称为稳定蠕变；二是岩石应力大时，应变随时间的推移而增加，直至岩石破碎，称为不稳定蠕变。 井下含粘土矿物岩石(软岩)蠕变相当突出，几天至几小时后可缩小到巷道断面不易通行的程度。 例如牛马司煤业公司斗米山坑道的下巷道。 说明：围岩不要花太多时间。 (2)岩石的流变性质，2，后效弹性变形。岩石处于弹性变形阶段，卸载后部分变形立即恢复，部分变形不能立即恢复，但经过一段时间后仍能完全恢复。 该部分的变形不是塑性变形，该现象称为后效弹性变形。 有效的弹性变形发展缓慢，而且变形量所占的比重小，通常只占弹性变形的百分之几，很少达到百分之十。 但有效的弹性变形对井下工程具有重要意义。 3 .松驰。 应变在一定条件下，应力随时间逐渐减小的现象得到缓和。 缓解岩石变形性质的研究可以合理选择井下支护方式。 注意：应力集中区域可利用支护方式和时间选择。 只是像延长一样，加深主井和车场。 (二)岩石的流变性质(爆破)；二)岩石的强度特性；外载力作用下岩石抵抗破坏的能力称为岩石的强度。 岩石静荷载产生的强度和动荷载产生的强度不同。 在巷道中，围岩强度小于受应力时，围岩受到破坏，在突顶、单助、底鼓等可能发生现象的周围岩石强度大于受应力时，巷道不受保护。 因此，在井巷工程中研究岩石强度至关重要。 二、岩石强度特性；(一)岩石抗压强度岩石试样压缩时能承受的最大压力应力值；岩石抗压强度。 它是井下开采工程中应用最广泛的岩石力学特性参数。 岩石的抗压强度又分为两类：岩石试样单向压缩时能承受的最大压力应力值，称为单向抗压强度的岩石试样在三向压力作用下能承受的最大轴向应力(最大主应力)称为三向压力。 它还有三个方向等压缩强度和三个方向等压缩强度。 三向应力、二、岩石强度特性、(二)岩石抗拉强度岩石试样在抗拉时受到的最大抗拉应力值称为岩石抗拉强度。 岩石的抗拉强度主要受内部因素的影响，构成岩石的矿物强度高，粒子间的结合力强，空隙不发达时，抗拉强度高，反之亦然。 (3)岩石的抗剪力是指岩石的抗剪力，也是反映岩石力学的主要参数之一。 二、岩石强度特性；(四)岩石各强度间关系岩石状态不同，其极限强度也不同。 岩石不同应力状态下的各种强度值一般符合三向各向同性压强、三向各向同性压强、双向压强、单向压强、抗剪强度、抗拉强度。 根据岩石强度的特点，破岩时必须单向或双向受力拉伸或剪切岩石，维持井架时必须使岩石处于压迫状态。 说明：其值与岩石性质如柔性和脆性有关的第四节，岩石工程等级和围岩的分类，在开采工程中需要在地质学中按成因对岩石进行分类，但从工程的角度来看还不够。 因为工程建设，特别是地下工程，重点是破岩效率和支护效率。 因此，最想知道的是岩石的物理力学性质，对岩石进行定量分级，满足井巷工程设计、施工和管理工作的需要。 由于构成岩体的岩石性质不同，岩体中裂隙的发育状况也不同，岩体力学性质复杂，根据研究目的的不同分类方法也不同。 第四节，岩石工程等级和围岩等级，为提高开采工程中破岩效率，合理选择钻孔爆破参数，对狭窄范围岩石加量的划分称为岩石等级，判断巷道周围岩体的稳定性，为合理选择支护类型，对大范围岩体加量划分，称为围岩分类。 我国一般是以坚固性为基础的普氏岩石分级法和以围岩稳定性为基础的围岩分级法。 注意：前者是以爆破为目的的分类方法，后者是以支撑(维护)为目的的分类方法。一、普氏岩石分级法，这是用综合指标“坚固性系数”划分岩石等级的方法。 坚固性系数与岩石的强度、硬度、钻孔性和爆炸性的指标不同，显示了岩石被各种采矿工具(铲子、铲子、钻机、炸药爆破等)和压力等外力破坏的相对难易度。 该方法基于岩块强度，适用于岩石破碎。 岩石的健壮性系数表示岩石被破坏的相对难易度，用f表示，称为一般系数。 另一方面，普氏岩石分级法根据岩石的单向抗压强度R(MPa )除以标准岩石的抗压强度10(MPa )得到的f=R/10为f值的大小，普氏将岩石分为十级计算为十五种。 见P8表1-6。 该方法的优点是指标单一、简便、分类方法简单。 缺点：1)岩