能源与工程安全_井巷工程教案.doc

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1、湖南科技大学能源与安全工程学院《井巷工程》教案（1）课程名称《井巷工程》第一周第一次课教师姓名叶洲元职称讲师系采矿工程教学课时2授课题目绪论第一章岩石性质与工程分级1、岩石的物理性质2、岩石的力学性质3、岩石的工程分级教学对象2003级采矿1班授课地点二教楼304教学方式讲授本课重点、难点：1、岩石变形特征；2、岩石动力学性质；3、岩石工程分级。教学目标：1、了解井巷工程知识涉及的内容和意义；2、了解岩石主要方面的性质，即物理性质、力学性质等；3、理解井巷工程施工与岩石工程分级的关系。主要教学内

2、容：绪论1、《井巷工程》涉及的主要内容：矿山建设：地质勘探：找矿，探明储量，赋存条件等。计划性建设：采矿方法，地面设施的规划等。实质性建设：地面设施（场地、办公等）的建设地下设施（通道、设备等）的建设——井巷工程井巷工程：从地面开始，开凿一系列的井筒、硐室及巷道等，其中包括巷道形状的设计、施工、组织管理等一系列的活动。以前：采掘分离目前：混合式采掘分离采掘同步2、意义：以煤为主的能源结构采掘比例失调严重影响煤炭工业的正常生产与发展11授课内容1授课内容3、现状：井巷工程施工技术可分为：立井：1大

3、型设备的应用：凿井绞车、提升机、凿井井架、钻架等2立井混合作业3质量提高、防腐技术、支护技术4特殊凿井方法：冻结法、沉井法、帷幕法平巷：机械化作业成巷技术支护技术大型设备、掘进机的应用斜井：机械化作业4、本书结构：第一章基础第七、八、九章特殊条件巷道施工第二章工具第十章立井设计与施工第三章平巷（斜巷）设计第十一章立井延伸第四、五、六章施工、组织管理第一章岩石性质与工程分级1、概述术语辨析岩块：从岩层中切取出来的较小块体岩体：岩层中较大范围内的自然地质体。岩石：弱面：岩体中与所研究的岩体中岩块相比

4、具有强度低，易变形的结构，主要有层理、节理、断面、裂隙面等。表土：通常指覆盖在地壳上部的第四纪沉积物，如黄土、粘土、流沙、淤泥等。基岩：指表土以下的固结物。2、物理性质1）比重：岩石固体实体积的质量与通体积水的质量之比。实体积指不包括空隙在内的实体体积。2）密度：岩石单位体积的质量。干密度，绝对干燥后湿密度，含水情况下3）空隙空隙性：岩石中的裂隙和空隙的发育程度。空隙度：岩石内各种裂隙、空隙的总体积与岩石固体总体积之比。空隙比：岩石中各种裂隙、空隙的总体积与岩石固体矿物颗粒的体积之比。4）吸水性

5、吸水率：岩石试件在大气压力下吸入水的质量与岩石试件烘干质量之比。5）碎涨性碎涨系数：岩石破碎后的总体积与原岩破碎前体积之比。3、力学性质5授课内容1）岩石变形特征由于岩石受到的外载荷一般可分为静载荷和动载荷，因此，岩石的变形特征也因之存在两种情形：静载荷下的变形和动载荷下的变形。动静载荷的区别：按应变率分级的载荷状态（1）静载荷下岩石变形特征Ⅰ—OA段：斜率增大，E增大，裂隙闭合，体积有所缩小——裂隙压密阶段；Ⅱ—AB段：斜率几乎不变，E不变——线弹性阶段；Ⅲ—BC段：斜率减小，E减小，裂隙增加

6、，破损增加——破损发育阶段；Ⅳ—CD段：应力减小，裂隙更多，破损加剧，直至破坏。OB段为弹性变形阶段，B点为弹性极限；BC段为弹塑性变形阶段，C点为极限抗压强度。在BC段内任一点P卸载时，曲线按PQ变化；重新加载，曲线按QR变化；PQR称为塑性滞环。QS为弹性变形，卸载时可恢复；OQ为塑性变形，卸载不能恢复。在CD段内任一点T卸载时，曲线按TU变化，重新加载，曲线按UV变化。（2）动载荷下岩石变形特征外力是时间函数，随时间发生变化。岩石中的力或变形是以波的形式传递的服从冲量定理、能力守恒定律、力

7、的平衡等规律。辨析：岩石在力的作用下，会产生变形，其变形不尽相同。有的岩石受力变形，离撤销后，又恢复原状；有的受力变形很小就破坏；有的受力变形很大才破坏。前一种表现的是弹性，第二中表现的是脆性，第三种表现的是塑性。弹性：脆性破坏：永久变形或全部变形小于3%，岩石就发生破坏——脆性岩石塑性破坏：永久变形或全部变形大于5%，岩石就发生破坏——塑性岩石在3%~5%之间的是过渡状态。岩石的弹性、塑性和脆性不是绝对的，可随受力状态、加载速度、温度等条件发生变化。2）岩石的强度特征5授课内容岩石的强度是指在

8、外载荷作用下抵抗破坏的能力，可分为静载荷下和动载荷下强度。（1）静载荷下岩石强度强度测定方法：将岩石制成一定形状和尺寸的试件，在材料试验机或三轴压力试验机上进行拉、压、剪、弯等强度试验，或利用点载荷仪进行点载荷试验，或在现场进行岩体试验。主要性质：①在大多数情况下，岩石表现为脆性破坏；②同一种岩石的强度并非常数；③一般的，单轴抗压强度>单轴抗剪强度>单轴抗弯强度>单轴抗拉强度，三轴抗压强度>双轴抗压强度>单轴抗压强度（2）动载荷下岩石强度强度测定方法：将岩石制成一定形状和尺寸的试件，在冲击试验机