岩石的结构与构造

岩石的结构与构造 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 1 第01讲 绪论 岩石的结构与构造【本讲 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 提纲】 1. 矿井围岩控制及灾害防治的研究对象 2. 矿井围岩控制及灾害防治的研究内容 3. 矿井围岩控制及灾害防治的研究意义 4. 岩石的结构与构造 5. 岩石结构与构造的研究意义 【重点内容详解】 一、矿井围岩控制及灾害防治的研究对象 【笔注】 矿井中的井巷、回采工作面、硐室等工程均位于地下煤岩体之中这就决定了矿井围岩的控制和围岩灾害防治对象直接表现为处于一定地应力环境中的煤岩地质体即煤岩体。煤矿生产中对煤岩体的研究总体表现为两大方向一是煤岩体的开挖二是在煤岩体中开挖形成工程体之后如何保证在生产期间的安全即煤岩体的维护。后者则是矿井围岩控制和围岩灾害防治研究领域的主要内容。 二、矿井围岩控制及灾害防治的研究内容 【笔注】 1、基本概念 1矿山压力是指由于地下采掘活动的影响在井巷、硐室以及采掘工作面周围的煤岩体和支护物上引起的力。 2矿山压力显现是指在矿山压力作用下会引起各种力学现象如岩体的变形、破坏、塌落支护物的变形、破坏、折损以及在岩体中产生的动力现象。 3矿山压力控制是指人为地减轻、调节、改变和利用矿山压力作用的各种方法。 2、研究内容 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 2 第一篇 岩石体与应力场的基本知识 第1章岩石的基本性质 第2章岩体的基本性质 第3章岩石体中的原岩应力及其重新分布 第二篇 采场顶板活动规律及控制技术 第4章采场顶板活动规律 第5章采场矿压显现规律及影响因素 第6章采场顶板控制方法 第三篇 巷道矿压显现规律及围岩控制技术 第7章巷道矿压显现规律 第8章巷道围岩控制方法 第四篇 矿井围岩灾害防治技术 第9章地表沉陷与底板突水灾害防治 第10章煤矿动压及其灾害防治 第五篇 矿井围控制研究方法 第11章工作面顶板灾害防治 第12章矿井围岩控制研究方法 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 3 三、矿井围岩控制及灾害防治的研究意义 【笔注】 1生态环境保护煤炭开采直接影响到覆岩移动及沉陷、水体破坏带来煤矸石和瓦斯排放等与生态环境保护密切相关的问题采场上覆岩层的移动是产生上述现象的根本原因。矿井围岩控制理论为实现保水采煤完善条带开采和充填技术进行井下矸石处理和有效抽放瓦斯奠定了理论基础。 2保证安全和正常生产井下煤层开采中顶板岩层垮落问题一直是令人关注的重要问题。巷道的维护状况直接影响到井下正常生产。矿井围岩控制理论和技术为大幅度降低顶板事故做出了突出贡献。巷道围岩控制理论和技术使合理支护各种巷道成为可能。 3减少资源损失在煤炭开采过程中为了保护巷道和管理采场顶板常常留设各类煤柱。这些煤柱是造成地下资源损失的主要根源。通过对开采引起的围岩应力重新分布规律的研究推广无煤柱护巷和跨越巷道开采等技术措施不仅可显著减少资源损失还有利于消除因煤柱存在而引起的灾害和对采矿工作的不利影响。 4改善开采技术围岩的安全控制是进行地下工作作业的重要保障对采场、巷道支架-围岩相互作用关系的深刻认识和围岩支护手段的进步促进了开采技术的发展。自移式液压支架的应用实现了采煤综合机械化。巷道可缩性金属支架和锚喷支护的应用改变了刚性、被动支护巷道的局面。 5提高经济效益在分析研究采场和巷道各类围岩活动规律以及各种控制技术的基础上对应提出了围岩灾害防治的一方法与技术从而提高矿井的整体经济效益和社会效益。 四、岩石的结构与构造 【笔注】 1、岩石的分类 1按其成因可分为岩浆岩、沉积岩和变质岩三大类。 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专 业安全工程矿山安全 4 2按其坚固性可分为硬质岩石和软质岩石两类。 除此之外岩石按其风化程度可分为三类即微风化、中等风化和强风化。 2、岩石的矿物成分概述 3、岩石的结构与构造 岩石的结构是指岩石中矿物的结晶程度、颗粒大小和形状、以及彼此间的组合方式。这主要决定于地质作用进行的环境在同一大类岩石中由于它们生成的环境不同就产生了种种不同的结构。 岩石的构造是指岩石中矿物集合体之间或矿物集合体与岩石的其它组成部分之间的排列方式以及充填方式。这反映着地质作用的性质。由岩浆作用生成的岩浆岩大多具有块状构造由变质作用生成的变质岩多数情况下它们的组成矿物一般都依一定方向作平行排列具有片理状构造由外力地质作用生成的沉积岩是逐层沉积的多具有层状构造。 1岩浆岩的结构与构造 岩浆岩一般均较硬绝大多数矿物均成结晶粒状紧密结合常具块状、流纹状及气孔状结构原生节理发育。 岩浆岩的结构根据矿物的结晶程度、颗粒大小和均匀程度分为四种结构 1显晶质结构 即等粒结构岩石中的矿物全部为显晶质、粒状且主要矿物颗粒大小近于相等这种结构是在温度和压力较高岩浆温度缓慢下降的条件下形成的主要是深部侵入岩所具有的结构。 2隐晶质结构 矿物颗粒在肉眼和放大镜下看不见只有在显微镜下才能鉴别这种结构。从外表看岩石断面是粗糙的。它是在岩浆很快冷却的情况下形成的常为喷出岩所具有的结构。 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 5 3玻璃质结构 矿物没有结晶岩石断面光滑具有玻璃光泽为喷出岩所特有的结构。 4斑状结构 岩石中较大晶体散布于较细物质之间的结构。大的晶体称为斑晶细小的部分称为基质。这种结构主要是由于矿物结晶的时间先后不同造成的在地下深处温度和压力较高部分物质先结晶生成一些较大的晶体即斑晶随着岩浆岩的继续上升到浅处或喷出地表尚未结晶的物质由于温度下降较快迅速冷却形成结晶细小或不结晶的基质。因此这种结构为浅成岩或喷出岩所具有。 岩浆岩的构造指岩浆岩的外貌整体特征它是由矿物集合体的排列方式和充填方式决定的。常见的构造有四种构造 1块状构造 组成岩石的各种矿物无一定的排列方向而是均匀分布于岩石之中是侵入岩特别是深成岩所具有的构造。 2流纹状构造 粘度大的岩浆在流动过程中形成不同颜色的条纹或拉长的气孔长条状矿物沿一定方向排列所表现出来的熔岩流的流动构造。 3气孔状构造和杏仁状构造 岩石中分布着大小不同的圆形或椭圆形空洞称为气孔状构造。它是岩浆冷却较快所含气体占有一定空间位置气体逸出便形成空洞即气孔。当气孔被后来的硅质或钙质充填后便形成了杏仁状构造。这种构造为喷出岩所特有的构造。 4带状构造 岩石由不同成分的物质条带相间组成。主要发育在超基性岩和伟晶岩体中。 常见的岩浆岩包括酸性、浅色的花岗岩、花岗斑岩和流纹岩中性、浅色的正长岩、正长斑岩和粗面岩中性、深色的闪长岩、玢岩和安山岩基性、深色的辉长岩、辉绿岩和玄武岩超基性、深色的橄榄岩和辉岩。 2沉积岩的结构与构造 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 6 沉积岩其分布广泛约占地球表面积的75。 沉积岩的结构按成因和组成物质不同分为以下几种结构 1碎屑结构 是碎屑沉积岩所具有的结构它是由碎屑物质被胶结起来而形成。 2泥质结构 颗粒直径小于0.005mm是粘土类所具有的结构。 3结晶结构 为化学岩所具有的结构。是物质从真溶液或胶体溶液中沉淀时的结晶作用以及非晶质、隐晶质的重结晶作用和交代作用所产生的。如石灰岩、白云岩是由许多细小的方解石、白云石晶体集合而成的。 4胶状结构 颗粒直径小于0.001mm。 5生物结构 是生物化学岩所具有的结构。由生 物遗体及其碎片组成如生物介壳结构和珊瑚结构等。 沉积岩的构造最显著的特点是具有层理构造常具有碎屑状、鲕状等特殊结构及层状结构并富含生物化石和结核。常见的沉积岩构造有 1层理构造 由于季节性的气候变化及先后沉积下来的物质颗粒的形状、大小、成分和颜色不同而显示出来的成层现象。层与层之间的接触面称为层面上下两个层面之间的岩石称为岩层 层理构造是绝大多数沉积岩最典型、最重要和最基本的特征。按层理形态可分为 水平层理层与层之间的界面是平直的且相互平行。是在沉积环境比较稳定的条件下形成的。 波状层理层理面成对称或不对称规则或不规则的波状线其总方向平行于总的层面形成于波浪运动的浅水地区。这种层理在细砂岩或粉砂岩中常见。 斜层理细层与主要层理面斜交。斜层理是沉积物在水介质中作单向运动时产生的。斜层理的倾斜方向代表了当时水流的方向。 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 7 2块状构造 岩石层理不清楚矿物颗粒排列无一定规律。 3鲕状构造 具有同心圆状的圆形或椭圆形颗粒形似鱼籽称为鲕状构造。鲕粒直径一般在0.52mm之间鲕粒的形成是胶体物质围绕砂粒、碎屑在浅海浅水环境中沉积而成。鲕粒直径大于2mm的可称为豆状构造。 3变质岩的结构与构造 变质岩的结构包括变晶结构等粒、斑粒、鳞片、变余结构和压碎结构其中多为变晶结构。 1变晶结构是变质岩最重要的结构由于这种结构是原岩中各种矿物同时再结晶所形成的所以矿物晶体相互嵌生。晶形的发育程度并不取决于矿物的结晶顺序而是取决于矿物的结晶能力这是与岩浆岩的结晶结构不一样的。变晶结构又可细分为等粒变晶结构、斑状变晶结构和鳞片变晶结构三种。 2变余结构这是一种过渡型结构。由于变质作用进行得不彻底在变质岩的个别部分还残留着原来岩石的结构。这种结构对于判断原来岩石属于何类别有着很大的意义。如变质岩的原岩是砂状沉积岩则可出现变余砂粒结构或变余泥质结构若变质岩的原岩是岩浆岩则可能出现变余斑状结构等。变余结构一般常见于变质较轻的岩石中。 3压碎结构由于动力变质作用使岩石发生破碎而形成的如碎裂岩等。 变质岩的构造是识别各种变质岩的重要标志。变质岩的构造分为片理构造、块状构造、条带状构造和斑点构造。 1片理构造是由于岩石中片状、板状和柱状矿物在定向压力的作用下重结晶垂直压力方向成平行排列而形成的。顺着平行排列的面可以把岩石劈成一片一片的小型构造形态。 2块状构造矿物无定向排列其分布大致呈均一状如石英岩、大理岩常具有这种结构。 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 8 3条带状构造岩石中的矿物成分分布不均匀某些矿物有时相对集中呈宽的条带有时呈窄的条带这些宽窄不等的条带相间排列便构成条带状构造。混合岩常具有这种构造。 4斑点构造当温度升高时原岩中的某些成分如碳质首先集中凝结或起化学变化形成矿物集合体斑点其形状、大小可有不同某些板岩具有这种结构。 五、岩石结构与构造的研究意义 【笔注】 研究岩石的结构与构造不仅对划分岩类、正确识别岩石有着实际的意义而且在采掘 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 中对于研究岩体稳定、井巷支护、爆破措施及选择采掘机械起着重要作用。 岩石具有许多结构但对采掘影响最大的是颗粒的粗细。对于岩浆岩而言在其它条件相似的条件下隐晶质、细粒、均粒的岩石比粗粒和斑状的岩石强度大。强度大的岩石虽然较难凿岩但却容易维护甚至可以不支护给采掘工作带来很大的方便。沉积岩与岩浆岩相似但对于碎屑岩其物理机械性质主要取决于胶结物的成分和性质泥质胶结比铁质或硅质胶结的岩石硬度小稳固性差。而变质岩的结构对采掘的影响不太突出。 岩浆岩多具有块状构造。 这种构造的最大特点是岩石各个方向的强度相近从而增加了岩石的稳定性。所以岩浆岩的块状构造不像沉积岩的层理构造和变质岩的片理构造那样对凿岩、爆破和支护等有明显的影响。值得注意的是岩浆岩的原生节理即岩浆岩生成时冷凝收缩所产生的裂隙发育如玄武岩的柱状节理、细碧岩的枕状节理等。这些节理的存在降低了岩石的稳固性影响了岩石的爆破效果。 沉积岩最大的特点是具有层理构造这种构造的存在使岩石在各个方向的强度不同在其它条件相同或相似的情况下层理愈 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 9 发育岩石的稳固性愈低各个方向的强度差异也愈大。一般是平行岩石层理方向的抗压和抗剪强度小、抗拉强度大而垂直于岩石层理方向则情况正好相反。在这类岩石中开掘巷道时若顺着层理方向掘进不仅爆破效果不好而且容易产生冒顶、片帮事故给采掘带来不利的影响如果斜交特别是垂直层理方向掘进时则可以提高爆破效果也可增加顶板及两帮的稳固性。 变质岩的构造尤其是片理构造对采掘影响更大其影响同沉积岩的层理构造相似。如千枚岩、片岩及板岩的片理比较发育岩石沿片理延伸方向结合力较低故其稳定性极差。一般情况下岩石的片理愈发育各个方向的强度相差愈大在平行片理的方向抗压和抗剪强度小抗拉强度大垂直片理方向则恰好相反。岩石片理发育时对采掘极为不利必须加强支护其有效的办法是在垂直片理的方向上采用锚杆喷浆即可增强该类岩石的稳定性避免冒顶和片帮。露天矿开采时因片理所造成的岩石稳定性差从而影响岩体的边坡稳定但另一方面有时可以提高爆破效果。 【 教学后记】 授课教案 课程名称《矿井围岩控制与灾害防治》 适用专业安全工程矿山安全 10