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矿物资源工程专业主干课程 第二章 岩石的力学性质与分级 * * 第二节 岩石的分级 第一节 岩石的力学性质及特性 第一节 岩石的力学性质及特性 岩石（包括矿石）的物理力学性质与凿岩、爆破、 装运、地压管理等的关系十分密切。 岩石的物理力学性质及特性：强度、弹性、塑性、 脆性、硬度、磨蚀性、坚固性、稳固性、碎胀性、结块 性、氧化性、自燃性及含水性等 。 一、强度 指岩石承受载荷的能力，即开始破坏的极限临界应 力值。岩石强度有：抗拉强度、抗剪强度、抗压强度等。 一般而言，岩石抗压强度介于20～300MPa范围，抗 剪强度只有抗压强度的1/12～1/8左右，抗拉强度只有 1/15～1/50。即：抗拉强度＜抗剪强度＜抗压强度。 问题：怎样的力学状态最易使岩石破碎？ 强度的影响因素有哪些：节理，各向异性，晶体或 非晶体，晶体形状、大小等，颗粒间胶结物，湿度，温 度，风化程度等等。 要使岩石破坏，应尽可 能使其处于拉伸、剪切的 状态；要使岩石不容易破 坏，应该使其处于受压状 态。 第一节 岩石的力学性质及特性 二、弹性、塑性和脆性 弹性：是岩石除去外力后，恢复其原来形状和体积 的性能。弹性大的岩石在凿岩爆破时不易破坏。 塑性岩石：在破坏前具有明显残余变形的岩石。 脆性岩石：在破坏前几乎没有残余变形的岩石。 金属矿山中常见的是脆性岩石。 注意：岩石变形性质不仅仅与岩石种类有关！ 思考：岩石变形性质还与哪些因素有关？ 主要是与受力条件有关，如在三向受压或高温条件下，塑性会显著增加，在常态下具有脆性的岩石，在上述条件下也可能变成塑性体。而在冲击载荷作用下，大多数呈脆性破坏。 第一节 岩石的力学性质及特性 三、硬度 硬度：是岩石抵抗工具侵入的能力。 影响因素：取决于岩石的组成，即取决于矿物颗粒的硬度、形状、大小、晶体结构以及颗粒间胶结物的情况等，硬度越大——凿岩越困难。 四、磨蚀性 磨蚀性:是指岩石表面与工具作用过程中，岩石对工具的磨损。 磨蚀性越大，对工具的磨损越大，对凿岩工作越不利。 影响因素： 岩石成分——主要指石英含量、颗粒大小、分布； 岩石结构——主要指岩石的不均匀性； 岩石强度——强度越高，磨蚀性越强。 第一节 岩石的力学性质及特性 五、坚固性： 坚固性：是指岩石抵抗外力的性能（抗四面八方外力的能力）。 坚固性的大小：常用坚固性系数f表示。 f ＝бC/ 100 бC --矿岩的极限抗压强度 Kpa 通常用的普氏岩石分级法就是根据坚固性系数来进行 岩石分级的。 矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩 的硬度却是两种不同的概念。硬度是指矿岩抵抗压缩， 拉伸，弯曲及剪切等单向作用的性能。而坚固性所抵抗 的外力却是一种综合的外力。（如抵抗锹，镐，机械碎 破，炸药的综合作用力） 第一节 岩石的力学性质及特性 六、稳固性： 稳固性：指矿（岩）石在空间允许暴露面积的大小和暴露时间长短的性能。 稳固性和坚固性既有联系又有区别。一般情况下，坚固性好的地带，稳定性也好，但在节理发育，构造破碎的地带，矿岩的坚固性虽然可能好，但稳固性大为下降。因此，稳固性与坚固性不能混同起来。（坚固性不好的，不一定就不稳固） 根据矿岩的稳固程度，可将矿岩的稳固性分为五级： ⑴极不稳固：掘进巷道或采矿时，不允许有暴露面积，否则可能产生片帮或冒落现象。 ⑵不稳固：不支护的允许暴露面积在50m2以内。 ⑶中等稳固：不支护的允许暴露面积为50～200m2。 第一节 岩石的力学性质及特性 六、稳固性： ⑷稳固：不支护的允许暴露面积为200～800m2。 ⑸极稳固：不支护的允许暴露面积在800m2以上。 ※矿岩稳固性影响到井巷的维护、采矿方法及地压管理方法的选择。 七、结块性： 结块性：指采下的矿石在遇水和受压，并经过一段时间后又重新连结成块的性质。 ※矿石的结块性对矿石的运搬和采矿方法选择有影响。 八、 氧化性： 氧化性：指硫化矿石在水和空气的作用下，变为氧化矿石的性质。 ※ 矿石的氧化会降低选矿回收率。 第一节 岩石的力学性质及特性 九、自燃性： 自燃性：指高硫矿石，在空气中氧化并放出热量，经过一定时间后，温度升高，引起自燃的性质。 ※矿石的自燃，会使井下温度上升，并可能引发地下火灾，对矿井通风、爆破方法和采矿方法的选择有特殊的要求。 第一节 岩石的力学性质及特性 十、含水性： 含水性：指矿岩吸收和保持水分的性能。 ※ 矿岩含水性对放矿、运输，箕斗提升及矿仓贮存和采矿、巷道支护等带来困难。 十一：碎胀性： 碎胀性：指矿岩破碎后体积增大的性