第一部分基础理论知识

一、有关矿山压力的基础知识

(一)岩石的物理力学性质

1、岩石的物理性质

（1）岩石的重力密度γ（容重）：岩石所受的重力与包括空隙在内的岩石总体积之比。

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如砂岩的重力密度（容重）为：γ=19.6KN/m&sp3;-27.5KN/m&sp3;

（2）岩石的孔隙率(n):岩石的孔隙体积与其总体积之比。

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沉积岩的孔隙率一般小于10%，但部分砾岩和胶结性较差的砂岩孔隙率可达标10%~20%。

（3）岩石的碎胀性:岩石破碎后体积增大的性质。

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残余碎胀性系数(kp。)：破碎岩石在矿山压力作用下，压实后的体积与破碎前的体积之比。

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2、岩石的变形性质

岩石单轴压缩，应力（σ）─应变（ε）曲线。（见图1）

应力σ：单位面积上的力；应变=（L–L′）⁄L

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（1）压缩阶段；

（2）弹性变形阶段；

（3）塑性变形阶段，直至破坏。

岩石性质不同，应力─应变曲线各不相同。

3、岩石强度性质

（1）强度概念：抵抗外力(应力)而不破坏的能力。

根据应力状态，强度有：抗压强度，抗拉强度，抗剪强度,抗弯强度；

抗压强度：单向抗压强度，双向抗压强度，三向抗压强度。

（2）强度的特征

抗压>抗剪>抗弯>抗拉

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三向抗压>双向抗压>单向抗压；

三向抗压强度，侧压力愈大强度愈大：

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（3）岩石强度的指标:f称为普氏系数

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硬石灰岩、硬砂岩，f=8；普通砂岩，f=6；

砂质页岩，f=5；砾岩，f=4；

普通页岩，f=3；软页岩、无烟煤，f=2；

煤，f=1-1.5。

4、岩体的变形与强度特性

岩体与岩块特性的差别：

（1）构造上的差别：岩体充满裂隙、层理等弱面；

（2）受力状态差别：岩体受三向应力；

（3）岩块尺寸不同，强度也不同；岩块尺寸愈大，强度愈小。

岩体被许多裂缝切割，但块度也很大。

（二）矿山岩体内原始应力分布规律

1、自重力

地下岩体处于三向应力状态。

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2、构造应力（见图2）

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原因：构造应力。地壳运动使岩体变形，岩体内储存弹性变形能。当应力超过岩体强度时，岩体破坏，能量全部或部分释放。未释放的能量，变为构造应力（残余应力）。

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构造应力特征：

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（三）孔的周围应力分布（见图3）

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4、大小孔周围的应力

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5、压力在底板内传播（见图5）

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