井巷工程-1教案详解.ppt

能源科学与工程学院 郜进海　　　博士、教授 课程主要内容 井巷建筑介质与材料 巷道断面设计 巷道破岩 装岩与运输 巷道支护 巷道施工组织与管理 11. 交岔点与硐室施工 12. 斜井施工 13. 立井的设计、施工和延深 主要参考书 《井巷设计与施工》　董方庭等　　中国矿业大学出版社　 《井巷工程》修订本　中国矿业大学等院校合编 《井巷工程》六分册　　 各种版本的《井巷工程》 第一章　井巷建筑介质与材料 主要内容 第一节　概述 第二节　井巷建筑介质 第三节　井巷建筑材料 第一节　概述 井巷工程的任务：建造地下建筑所需的空间结构，并保持其在使用期内稳定。 方法：通过破岩开挖，穿过和进入岩石和土这类地质体中，并保持开挖空间的稳定。 涉及到的学科：材料力学、建筑材料、煤矿地质学、爆破工程、结构力学、弹性力学、施工组织与管理、井巷设计与施工等 1.1.1 井巷工程的概念 井巷工程是为采矿或其它目的在地下开掘的井筒、巷道和硐室的总称。 三大工程：矿建工程、土建工程、机电安装工程 根据不同的时期施工时间，井巷工程又可分为建井期矿建工程、生产期井巷工程、开拓延深工程和生产辅助工程。 井巷工程的重要性 1.1.2 井巷设计与施工 井巷工程设计： 井巷施工 破、通、装、运、支五大工序 1.2　井巷建筑介质 1.2.1　岩石概述 岩石 岩体 岩块 围岩 1.2.2　岩石的物理性质　 相对密度、密度、比重 岩石的孔隙性－－孔隙率、孔隙比 岩石的水理性质－－吸水率、透水性、软化性、膨胀性和崩解性等。 岩石的碎胀性　 1.2.3 岩石的力学性质 变形性能 强度特性与理论 几种强度：三向等压抗压强度、三向不等压抗压强度、双向抗压强度、单向抗压强度、单向抗剪强度、抗弯强度、单向抗拉强度 莫尔强度理论 基本思想：压剪组合破坏、拉剪组合破坏等 强度准则： 包络线： 线性表达式：τ＝c+σtanφ 格里菲斯强度理论 基本思想： 脆性材料内部随机地存在着许多扁平的裂纹，可用一扁平的椭圆来描述。在外力作用下，裂纹的尖端附近的应力最大，当该最大应力达到极限时，裂纹开始扩展。 裂纹将沿与最大拉应力成直角的方向扩展然后向最大主应力方向过渡，解释了脆性材料劈裂破坏的本质现象。 当作用在裂纹尖端有效应力达到形成新裂纹所需能量是裂纹开始扩展。 强度准则： 1.2.4 岩石的分类 分类原则： 分类指标形式要简单，含义要明确，应具有科学意义和实用价值。 分类指标要容易获得。 分类指标应明确表达出岩石的质量或稳定性。 常见的岩石分类方法 1　普氏岩石分级法　　岩石的坚固性系数 基本假设：岩石在外力作用下抵抗各种破坏的难易程度相似或趋于一致。因此可用坚固性系数来表示岩石破坏的难易程度。其数值等于岩石单向抗压强度的十分之一。 优点：分类方法简明，便于应用，大多数情况下较符合工程实际。因而应用较为广泛。 缺点：所得数值为岩块的值而非岩体。同时也不适用于软岩。　 2　煤炭行业围岩分类： 五类：稳定岩层岩 　　　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 3　RQD岩石分类（Rock Quality Designation Index） 4　巴顿等人的Q分类 5　围岩松动圈岩石分类 软岩 1.3　井巷建筑材料 常用的材料：木材、金属材料、石材、水泥、混凝土、钢筋砼和砂浆等。 1.3.1 水泥 水泥是一种粉末状材料，加水拌合能形成可塑性浆体，能将砂石等散粒材料粘结成整体，经过自身的物理和化学变化形成坚硬的人造石材的一种材料。 技术性质： 密度、细度 凝结时间（初凝和终凝） 强度 水化热 体积安定性 　　　　标准稠度 硅酸盐水泥 制备　　两磨一烧 矿物组成　硅酸三钙（3CaO?SiO2） 硅酸二钙（2CaO?SiO2）　　　　　　　　　　　　 　　　　 铝酸三钙（3CaO?Al2O3） 铁铝酸四钙（4CaO? Al2O3 ? Fe2O3 ） 水化产物：水化铝酸钙 　　　　　水化硅酸钙 　　　　　水化铁酸钙 　　　　　氢氧化钙 　　　　　水化硫铝酸钙 对纯硅酸盐水泥的要求： 比表面积300m2/kg。 初凝时间不少于45min，终凝时间不迟于6.5h 各龄期强度不低于规定值。 体积安定性符合规定。 普通硅酸盐水泥 性能基本与硅酸盐水泥相同，稍有变化。 在硅酸盐水泥熟料中加入非活性混合材料和少量活性混合材料而制得。以改善水泥的凝结时间、水化放热、强度并提高产量 三个级别，六种产品 掺混合材料的硅酸盐水泥 混合材料： 活性混合材料 非活性混合材料 矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰质硅酸盐水泥 这三种水泥的特点： 凝