岩石孔隙裂隙发育
碳酸盐岩的裂缝构造原理
碳酸盐岩的裂缝构造原理碳酸盐岩是由碳酸盐矿物组成的沉积岩，其构造特征主要是裂隙发育。
裂隙的形成与几种作用力有关，包括地壳运动、地下水侵蚀和岩石化学物质的溶解作用。
首先，地壳运动是碳酸盐岩裂隙发育的重要原因之一。
地壳运动包括构造运动和岩浆活动，当地壳发生断裂或抬升时，岩石受到应力的变化，导致岩石发生破坏并形成裂隙。
此外，构造运动也会导致岩石的褶皱形变，使岩石受到剪切力，从而产生裂隙。
其次，地下水侵蚀是碳酸盐岩裂隙发育的重要作用力之一。
地下水通过岩石的裂隙、孔隙和裂缝进入岩石内部，并通过溶解和迁移，使岩石表面产生溶蚀变化。
溶蚀作用使岩石表面形成不规则的裂缝，进一步加剧了裂隙的发育。
此外，溶蚀作用还与碳酸盐溶解度的温度和压力有关。
在高温和高压条件下，碳酸盐矿物的溶解度较低，当地下水从地下渗透到地表或进入较浅的地下埋藏区域时，温度和压力条件的变化会导致碳酸盐矿物发生溶解，使岩石形成溶蚀洞和通道，进而形成裂隙。
此外，碳酸盐岩还受到岩石化学物质的溶解作用影响，特别是二氧化碳的作用。
岩石中的二氧化碳可以溶解碳酸盐矿物，释放出溶解度较高的钙离子和碳酸根离子，并形成碳酸钙沉积物。
这种溶解作用加剧了岩石的溶蚀作用，并促进了裂隙的发育。
至此，可以总结碳酸盐岩裂隙的构造原理。
地壳运动和地下水侵蚀是主要的作用力，地壳运动导致了岩石的变形和破坏，地下水侵蚀则改变了岩石的溶解度和溶解速率，从而进一步加剧了岩石的溶蚀和裂隙发育。
此外，岩石化学物质的溶解作用也对裂隙的形成起到了重要的促进作用。
裂隙对碳酸盐岩的工程性质和资源价值具有重要影响。
裂隙可以影响岩石的强度、透水性、渗透性和导热性等工程性质，对工程建设和地下水资源开发利用有着重要的指导作用。
此外，裂隙还是油气和矿藏富集的重要储集空间，并对地下水的储存和运移具有重要影响。
因此，对碳酸盐岩裂隙的研究不仅对于工程建设和资源开发具有重要指导意义，也有助于增进对碳酸盐岩的认识和理解。
水文地质学基础：岩石的空隙-孔隙
1.3地下水的赋存条件及特征1.3.1岩石的空隙性地壳表层10km范围内，或多或少都存在着空隙，特别是浅部1~2km以内，空隙分布较为普遍。
这就为地下水的赋存提供了必要的空间条件。
按维尔纳茨基的形象说法，“地球表层就好像饱含着水的海绵”。
岩石空隙既是地下水的储存场所，又是地下水的运动通道。
岩石空隙的大小、多少、连通程度及分布状况等性质，统称为岩石的空隙性（图1-7）。
而正是这岩石的空隙性，决定着地下水的分布和运动特点，因而研究岩石的空隙性就成为研究地下水形成及其运动的基础。
而空隙岩层又被称为介质。
图1-7 岩土的空隙1—分选良好，排列疏松的砂；2—分选良好，排列紧密的砂；3—分选不良的，含泥砂的砾石；4—经过部分胶结的砂岩；5—具有结构性孔隙的粘土；6—经过压缩的粘土；7—发育裂隙的基岩；8—具有溶隙及溶穴的可溶岩岩石空隙的差异，取决于空隙的成因。
根据岩石空隙成因和空间形态的不同，空隙可以分为三类：松散岩石中的孔隙，坚硬岩石中的裂隙，可溶岩石中的溶穴。
1.3.1.1孔隙松散（半松散）岩石是由大小不等的颗粒组成的。
颗粒或颗粒集合体之间的空隙称为孔隙。
孔隙的多少，决定了岩石储容水的能力，在一定条件下还影响向着岩石保持、释出和传输水的能力。
岩石孔隙的多少用孔隙度（孔隙率）表示。
孔隙度（n ）是单位体积岩石（包括孔隙在内）中孔隙所占的比例。
n 表示孔隙度，V 表示包括孔隙在内的岩土体积，V n 表示岩石中孔隙体积，则：100%n n V V n n V V==⨯ 或 （1-10） 孔隙度是个比值，通常用百分比表示，也可用小数表示。
粗粒土（砂、砾）孔隙度的大小，孔隙度大小主要取决于颗粒排列情况及分选程度；另外，颗粒形状及胶结情况也影响孔隙度。
对于粘性土，结构及次生孔隙常是影响孔隙度的重要因素。
1. 排列方式图1-8 颗粒的排列形式a —立方体排列；b —四面体排列为了说明颗粒排列方式对粗粒土孔隙度的影响，可以假设一种理想的情况，即颗粒均为大小相等的圆球。
岩石物理力学性质(物理力学指标)
岩石的物理力学指标（目标：掌握岩石的物理力学指标及其试验方法）密度：单位体积所具有的质量称为密度，公式ρ=m/V(kg/m 3);块体密度(或岩石密度)是指岩石单位体积内的质量，按岩石的含水状态，又有干密度、饱和密度和天然密度之分，在未指明含水状态时一般指岩石的天然密度。
试验方法：岩石颗粒密度是岩石固相物质的质量与体积的比值，采用比重瓶法或水中称量法测定。
比重瓶法测定岩石的颗粒密度，又分为土工试验方法、岩石试验方法和建筑材料试验方法三种。
岩石的块体密度是指单位体积的岩石质量，是岩石试件的质量与其体积之比。
岩石的块体密度试验量积法适用于能制备成规则试件的岩石;水中称量法适用于除遇水不崩解、不溶解和不干缩湿胀的其他各类岩石:密封法适用于不能用量积法或直接在水中称量进行试验的岩石。
岩石的比重：岩石的比重就是绝对干燥时岩石固体部分实体积(即不包含孔隙的体积)的重量与同体积水(4℃)的重量之比。
岩石的容重：单位体积内岩石(包括孔隙体积)的重量称为岩石的容重，单位（N/m ³）。
公式γ=G/V （N/m 3)，容重等于密度和重力加速度的乘积，即γ=ρg ，单位是牛/立方米（N/m ³）。
干容重：就是指不含水分状态下的容重。
一般用于表示土的压实效果，干容重越大表示压实效果越好。
最大干容重：是在实验室中得到的最密实状态下的干容重。
含水率：岩石含水率反映了岩石在天然状态下的实际情况，用烘干前的质量减去烘干后的质量与烘干后的质量之比来表示。
试验方法：烘干法。
％10000⨯-=d d m m m w岩石试件的含水率对测试成果的影响尤为明显，因为具有膨胀特性的岩石，吸水膨胀。
试验前试件的含水率应尽量接近天然含水状态，实行干法加工。
岩石膨胀特性稳定时间:膨胀试验时间一般在48h 以内，膨胀压力试验则往往超过48h 。
水理性质：岩石在水溶液作用下表现出来的性质； 吸水性：岩石在一定的试验条件下吸收水分的能力，称为岩石的吸水性。
2.水文地质学基础-岩石中的空隙与水解析
2.2 岩石中水的存在形式
结合水和重力水
结合水与重力水
（a）椭圆形小粒代表水分子，结合水部分的水分子带正电荷一端朝 向颗粒；（b）箭头代表水分子所受合力方向
2.2 岩石中水的存在形式
2.2.2 重力水 重力水是指距离固体表面更远、重力对其影响大于固体表面对
其吸引力、能在重力影响下自由运动的那部分水。 井、泉所采取的均为重力水，为水文地质学的主要研究对象。
持水度（Sr）（specific retention）是指地下水位下降一个 单位深度、单位水平面积岩石柱体中反抗重力而保持于岩石空隙 中的水的体积。常用小数表示，无量纲。存在关系式：m + Sr = n。
有溶隙和溶穴的可溶岩
2.1 岩石中的空隙
2.1.2 孔隙
（1）孔隙是指松散岩石中颗粒或其集合体之间的空隙。 特点：①呈小孔状，②分布均匀且密集，③连通性好。 （2）孔隙度是指某一体积岩石（包括颗粒骨架和孔隙在内）中 孔隙体积所占的比例。 孔隙度是描述松散岩石中孔隙多少的指标
VT=Vn+Vs,其中n为孔隙度，Vn为孔隙体积，Vs 为岩石固体颗 粒体积，VT为岩石总体积。
气态水
Vaporous water
结构水，以H+和OH-离子的形式存在于矿物结晶格架某一位置上的水。
结晶水是矿物结晶构造中的水，以H2O分子形式存在于矿物结晶格架固 定位置上的水。
沸石水(zeolite water)：方沸石（Na2Al2Si4O12•nH2O）。
2.2 岩石中水的存在形式
气态水、固态水 岩石空隙中的这部分水含量小。其
2.3岩石的水理性质
2.3岩石的水理性质
给水度是饱和介质在 重力排水作用下可以给 出的水体积与多孔介质 体积之比。
岩石的工程性质
Vn n 100 % V
岩石中孔隙（含裂隙）的体积，cm3 岩石的总体积，cm3
岩石孔隙率的大小，主要取决于岩石的结构构造，同时也受风化作用、岩浆作用、
构造运动及变质作用的影响。由于岩石中孔隙、裂隙发育程度变化很大，其孔隙率的
变化也很大。
常见岩石的物理性质
岩石名称 花岗岩 正长岩 闪长岩 辉长岩 辉绿岩 玄武岩 安山岩 凝灰岩 砾岩 砂岩 页岩 石灰岩 泥灰岩 白云岩 片麻岩 花岗片麻岩 片岩 板岩 大理石 石英岩 蛇纹岩 石英片岩 相对密度ds 2.50~2.84 2.50~2.90 2.60~3.10 2.70~3.20 2.60~3.10 2.50~3.30 2.40~2.80 2.50~2.70 2.67~2.71 2.60~2.75 2.57~2.77 2.40~2.80 2.70~2.80 2.70~2.90 2.60~3.10 2.60~2.80 2.60~2.90 2.70~2.90 2.70~2.90 2.53~2.84 2.40~2.80 2.60~2.80 重度λ /(kN/m-3) 23.0~28.0 24.0~28.5 25.2~29.6 25.5~29.8 25.3~29.7 25.0~31.0 23.0~27.0 22.9~25.0 24.0~26.6 22.0~27.1 23.0~27.0 23.0~27.7 23.0~25.0 21.0~27.0 23.0~30.0 23.0~33.0 23.0~26.0 23.1~27.5 26.0~27.0 28.0~33.0 26.0 28.0~29.0 孔隙率n/% 0.04~2.80 0.18~5.00 0.29~4.00 0.29~5.00 0.30~7.20 1.10~4.50 1.50~7.50 0.80~10.00 1.60~28.30 0.40~10.00 0.50~27.00 1.00~10.00 0.30~25.00 0.70~2.20 0.30~2.40 0.02~1.85 0.10~0.45 0.10~6.00 0.10~8.70 0.10~2.50 0.70~3.00
采场力学理论分析试题及答案
一、名词解释：（每题2分，共20分）1、矿山压力2、岩石的孔隙度3、泊松比4、流变5、蠕变6、原岩应力7、支承压力8、回采工作面9、初次来压 10、砌体梁二、填空题：（每空1分，共10分）1、根据回采工作面前后的应力分布情况，可将工作面前后划分为减压区、 和 。
2、根据破断的程度，回采工作面上覆岩层可分为 和 。
3、采空区处理方法有煤柱支撑法， ， 和 。
4、直接顶的完整程度取决于 ， 。
5、初撑力是指 。
三、简答题：（8题任选6题，每题5分，共30分）1、对原岩应力状态有哪几种假说？2、岩石的孔隙性、孔隙度和孔隙比有什么不同？3、煤层开采后，上覆岩层按破坏方式可以分为哪几个区？4、采区平道矿压显现沿走向要经历那几个阶段？5、影响回采工作面矿山压力显现的主要因素有哪些？6、简述回采工作面支架与围岩关系的特点。
7、简述采区巷道支护的主要形式。
8、什么叫煤矿动压现象？四、计算题（每题5分，共10分）1、某回采工作面煤层采高m ＝2.5m ，直接顶为粘土页岩，其总厚度∑h ＝8m ，直接顶的破碎膨胀系数Kp ＝1.4，试问煤层开采后，破碎的直接顶岩石能否充满采空区？2、某矿取页岩岩样3块，作成直径cm 5，长cm 10的标准试件3块，分别做00065,55,45的抗剪强度试验，施加的最大载荷相应为kN kN kN 65.9126.17、、，求页岩的内聚力C 和内摩擦角 。
五、论述题：（4题任选3题，每题10分，共30分）1、画出岩体的应力应变全程曲线，并简述该过程。
2、莫尔强度理论和格里菲斯强度理论提出的基本思想是什么？它们本质上有什么区别？3、叙述采区巷道变形与破坏的影响因素。
4、简述减压区的形成及其实际意义？一、名词解释：（20）矿山压力——由于在地下煤岩中进行采掘活动而在井巷、硐室及回采工作面周围煤、岩体中和其中的支护物上所引起的力，就叫做矿山压力。
岩石的孔隙度——岩石中各种孔洞、裂隙体积的总和与岩石总体积之比。
煤矿水文地质补充勘探1王新
三、煤矿水文地质补充勘探设计
1、补勘的目的、任务 目的：防治水。任务确定应全面分析已有资料，确定补勘的任务。 2、补勘的依据：规范规程、资料来源 3、补勘的范围 矿井？采区？工作面？下组煤？上组煤？煤系地 层含水层？太灰含水层？奥灰含水层？ 4、补勘技术手段及工程量：根据任务及规程（勘探类型）确定。 5、工程预算 6、成果设计
7、矿井涌水量计算
矿区水文地质工程地质勘探规范：
对补充勘探，当水文地质条件变化不大时，可用比拟法预测矿井涌 水量。矿井涌水量计算必须建立在正确认识矿区水文地质条件基础 上，建立矿区水文地质模型和数学模型选择有代表性的参数及合理 的方法计算矿区正常和最大涌水量。主要方法有：比拟法、数理统 计法、水均衡法、解析法、数值法和物理模拟法等。必须注意计算 方法的使用条件，有条件时应采用几种方法计算对比。对计算结果 应进行详细评价，分析论证计算涌水量可能偏大或偏小的原因，推 荐排水设计的矿井涌水量。
三型
第一型：水文地质条件简单矿床 第二型：水文地质条件中等矿床 第三型：水文地质条件复杂矿床
水文地质勘探类型和矿井水文地质类型区别
水文地质勘探类型：划分的目的是为不同类型矿床的勘探工程设定不同工程量、勘探 程度以及矿井涌水量计算等技术要求。 比如：孔隙充水简单型矿床在勘查阶段的水文地质剖面要求至少一条，但在复杂型矿 床要求至少4条剖面，各剖面上不少于3个水文孔；水文地质条件简单的矿区，可计算 全矿区的正常和最大涌水量。 立足与勘探，围绕如何将勘探工作做好，与开采安全关系不大。
设最大降深为s1， 一般地：
2 s2 s1
3 s3 1 s1
3
非稳定流：抽水过程中保持水量稳定，观测水位变化
或保持水位稳定，观测水量变化。符合实际。
井巷工程复习题
井巷工程复习题一、填空题：1、岩石的孔隙性通常用孔隙度n和孔隙比e来表示。
2、对矿山工程岩体稳定性有突出影响的主要是吸水率、透水性、溶蚀性、软化性、膨胀性和崩解性等指标。
3、采用钻速、钻每米炮眼所需要的时间、钻头进尺（钎头在变钝以前的进尺数）、钻每米炮眼磨钝的钎头数或破碎单位体积岩石消耗的能量等来表示岩石的可钻性。
4、根据f值的大小，可将岩石分为10级共15种。
5、井巷施工首先要破碎岩石，常用的破岩方法有机械破岩和爆破破岩两种。
6、井巷掘进中，在岩石上钻眼，主要采用冲击式钻眼法；在煤上钻眼，主要采用旋转式钻眼法。
7、凿岩机以使用的动力不同，分风动凿岩机（一般简称凿岩机或风钻）、液压凿岩机及电动凿岩机等。
8、风动凿岩机的工作系统有冲击机构、转钎机构、排粉机构和润滑系统组成。
9、凿岩机的钎子主要整体钎子和组合钎子。
10、钎头的形式主要一字型钎头、十字形钎头、球齿钎头三种。
11、爆炸现象可分为三类：物理爆炸、核爆炸、化学爆炸。
12、炸药爆炸的三个基本特征反应的放热性、生产大量气体产物、化学反应和传播的快速性。
13、炸药按其组成可分为单质炸药、混合炸药。
14、炸药按其用途不同可分为起爆药、猛炸药、发射药。
15、炸药的氧平衡主要正氧平衡、零氧平衡、负氧平衡三种情况.16、衡量炸药的爆炸威力分别以猛度与爆力来表示。
17、岩石硝铵炸药的有效期为6个月，煤矿硝铵炸药的有效期为4个月。
18、我国煤矿爆破用的电雷管有瞬发雷管、秒延期雷管、毫秒延期雷管19、延期电雷管，根据延期的时间长短分为秒延期雷管、毫秒延期雷管20、爆破网路的连接方式主要串联、并联、混合串并联。
21、爆破事故主要分为瞎炮与早爆。
22、我国煤矿井下使用的巷道断面形状，按其构成的轮廓线不同分折边行、曲边行。
23、巷道断面设计时，巷道的断面的尺寸是指净宽、净高。
24、掘进工作面的炮眼，按其用途和位置可分为掏槽眼、辅助眼和周边眼三类。
25、掏槽方式分为斜眼掏槽、直眼掏槽与混合式掏槽。
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（1）岩石孔隙裂隙发育
提供较多的储水空间，形状各异，空隙、溶隙、孔洞、张开结构面等。
（2）孔隙裂隙连续性好
不连通，难以成水体，更谈不上地下水的运动。
玄武岩的原生气泡可能是储水空间，但如果节理裂隙不发育，也难以成统一的水体。
就象孤立的小溶洞。
（3）岩土中稳定的水体
如果稳定地下水位在地下10米，西北很多地方是这样的。
满足（1）和（2）的岩层在10米深度以上，严格意义上讲，不能成为含水层- 没有水啊！
（4）丰富的水源与补给源
虽然没有稳定的水体，但有季节的补给也有可能成为含水层。
包括天然降雨入渗、测向越流补给、人工补给等都是判断含水层的重要条件。
想想，研究沙漠中的孤山中的破碎岩层是否为含水层？确实不中
（2）补充一下（1），几种岩石的孔隙度（=孔隙体积/岩石体积）
岩石名称砾石粗砂细砂亚粘土粘土泥炭
孔隙度（%）27 40 42 47 50 80
是不是说泥炭比砾石更容易成为含水层？都饱和相同条件下会排出更多的水？
非也，除了细粒土可能有层理，其粘性土薄层隔断或弱化水之间的联系外，水分子的吸附和能否排出是关键。
给水度就是岩土可排出重力水的能力则相反。
岩石名称砾砂粗砂中砂细砂极细砂亚砂土亚粘土
给水度 0.3-0.35 0.25-0.3 0.2-0.25 0.15-0.2 0.1-0.15 0.07-0.1 0.04-0.07（3）看看含水层的定义：
（1）含水层——饱含水的透水层。
（2）隔水层——不透水层。
（3）弱透水层- 渗透性较差的岩层，相邻含水层通过其发生越流时，进行水量交换。
含水层与隔水层是相对的。
含水层与隔水层的定义取决于运用它们的具体条件。
因此，大家很难定界含水层和隔水层，隔水层也是相对的，也有水的渗流，只不过很微弱而已。
有地区特点。
有的地方定义含水层除了考虑给水度、渗透系数，把含水层厚度、延伸情况也考虑进去来定义。