隧洞矿井围岩分类与硬度分类
围岩分类参考表
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围岩分类 |
岩层描述 |
巷道开掘后围岩稳定状态（3-5米跨度） |
岩种举例 |
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类别 |
名称 |
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I |
强稳定岩层 |
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围岩稳定，长期不支护无碎块掉落现象 |
玄武岩、石英岩、石英质砂岩、奥陶纪石灰岩、茅口石灰岩 |
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II |
稳定岩层 |
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围岩基本稳定，较长时间不支护技出现小块掉落 |
胶结好的砂岩、砾岩、石灰岩 |
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III |
中等稳定岩层 |
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能维持一个月以上稳定，会产生局部岩块掉落 |
砂岩、砂质泥岩、粉砂岩、石灰岩等 |
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IV |
弱稳定岩层 |
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围岩的稳定时间仅有几天 |
泥岩、胶结不好的砂岩、硬煤 |
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V |
不稳定岩层 |
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围岩很容易产生冒顶片帮 |
泥岩、软质灰岩，破碎砂岩等 |
注：引自《矿山井巷工程施工及验收规范》GBJ213-1990。
- 岩层描述将岩层分为完整、层状、块状、破碎4种：
- 完整岩层：层理和节理裂隙间距大于1.5米
- 层状岩层：层与层间距小于1。5米
- 块状岩层：节理裂隙间距小于1。5米，大于0。3米
- 破碎岩层：节理裂隙间距小于0。3米。
- 当地下水影响围岩的稳定时，应考虑降级。
- Rb为岩石的饱和抗压强度。
附件2锚喷围岩分级
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围岩级别 |
主要工程地质特征 |
毛洞稳定情况 |
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岩体结构 |
构造影响程度，结构面发育情况和组合状态 |
岩石强度指标 |
岩体声纵波指标 |
岩体强度应力比 |
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单轴饱和抗压强度MPa |
点荷载强度MPa |
岩体纵波速度(km.s-1) |
岩体完整性指标 |
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I |
整体状及层间结合良好的厚层状结构 |
构造影响轻微，偶有小断层。结构面不发育，仅有两到三级，平均间距大于0.8米以原生和构造节理为主，多数闭合，无泥质充填，不贯通。层间结合良好，一般不出现不稳定块体 |
＞60 |
＞2.5 |
＞5 |
＞0.75 |
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毛洞跨主度5-10米时，长期稳定，无碎块掉落 |
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II |
同I级围岩特征 |
同I级围岩特性 |
30-60 |
1.25-2.5 |
3.7-5.2 |
＞0.75 |
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毛油跨度5-10米时，围岩能较长时间（数月至数年）维持稳定，仅出现局部小块掉落 |
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块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构 |
构造影响较重，有少量断层。结构面较发育，一般为3组，平均间距0.4-0.8米，以原生和构造节理为主，多数闭合，偶有泥质充填，贯通性较差，有少量软弱结构面。层间结合较好，偶有层间错动和层面张开现象 |
＞60 |
＞2.5 |
3.7-5.2 |
＞0.5 |
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III |
同I级围岩特征 |
同I级围岩特征 |
20-30 |
0.85-1.25 |
3.0-4.5 |
＞0.75 |
＞2 |
毛洞跨度5-10米时，围岩能维持一个月以上的稳定，主要出现局部掉块、塌落 |
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同II级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构 |
同II级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征 |
30-60 |
1.25-2.5 |
3.0-4.5 |
0.5-0.75 |
＞2 |
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层间结合良好的薄层和软硬岩互层结构 |
构造影响较重。结构面发育，一般为3组，平均间距0.2-0.4米，以构造节理为主，节理面多数闭合，少有泥质充填。岩层为薄层或以硬岩为主的软硬岩互层，层间结合良好，少见软弱夹层、层间错动和层面张开现象 |
＞60
（软岩＞20） |
＞2.5 |
3.0-4.5 |
0.3-4.5 |
＞2 |
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碎裂镶嵌结构 |
构造影响较重。结构面发育，一般为3组以上，平均间距0.2-0.4米，以构造节理为主，节理面多数闭合，少数有泥质充填，块体间牢固咬合 |
＞60 |
＞2.5 |
3.0-4.5 |
0.3-0.5 |
＞2 |
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IV |
同II级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构 |
同II级围岩块状结构和层间结合较好的中厚层或厚层状结构特征 |
10-30 |
0.42-1.25 |
2.0-3.5 |
0.5-0.75 |
＞1 |
毛洞跨度5米时，围岩能维持数日到一个月的稳定，主要失稳形式为冒落或片帮
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散块状结构 |
构造影响严重，一般为风化卸荷带。结构面发痛，一般为3组，平均间距0.4-0.8m，以构造节理，卸荷、风化裂隙为主，贯通性好，多数张开，夹泥，夹泥厚度一般大于结构面的起伏高度，咬合力弱，构成较多的不稳定块体 |
＞30 |
＞1.25 |
＞2.0 |
＞0.15 |
＞1 |
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层间结合不良的薄层、中厚层和软硬岩互层结构 |
构造影响严重，多数为断层影响带或强风化带。结构面发育，一般为3组以上，平均间距0.2-0.4m，大部分微张（0.5-1.0mm），部分张开(＞1.0mm)，有泥质充填，层间结合不良，多数夹泥，层间错动明显 |
＞30(软岩，＞10) |
＞1.25 |
2.0-3.5 |
0.2-0.4 |
＞1 |
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碎裂状结构 |
构造影响严重，多数为断层影响带或强风化带。结构面发育，一般为3组以上，平均间距0.2-0.4m大部分微张（0.5-1.0mm），部分张开（＞1。0mm），有泥质充填，形成许多碎块体 |
＞30 |
＞1.25 |
2.0-3.5 |
0.2-0.4 |
＞1 |
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V |
散体状结构 |
构造影响很严重，多数为破碎带、全强风化带、破碎带交江部位。构造及风化节理密集，节理面及其组合杂乱，形成大量碎块体，块体间多数为泥质充填，甚至呈石夹土状或土夹石状 |
- |
- |
＜2.0 |
- |
- |
毛洞跨度5m,时，围岩稳定时间很短，约数小时至数日 |
`注：引自《锚杆喷射混凝土支护技术规范》GB50086-2001。
-
- 围岩按定性分级与定量指标分级有差别时，一般应以低者为准；
- 本表声波指标以孔测法测试什为准。如果用其他方法测试时，可通过对比试验，进行换算；
- 层状岩体按单层厚度可划分为：
厚层：大于0.5m;
中厚层：0.1-0.5m;
薄层：小于0.1m.
-
- 一般条件下，确定围岩级别时，应以岩石单轴湿饱和抗压强度为准；当洞跨小于5m、服务年限小于10年的工程，确定围岩通讯别时，可采用点荷载强度指标代替岩块单轴饱和搞压强度指标，可不做岩体声波指标测试；
- 测定岩石强度，做单轴抗压强度测定后，可不作点荷强度测定。
附件3 普氏岩石分类
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级别 |
坚硬程度 |
岩石特征 |
普氏系数f |
单向抗压强度R/Mpa |
内摩擦角 |
松散系数K |
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I |
极硬岩石 |
极硬、极致密和韧性最大的石英岩和玄武岩，及其他特坚硬的岩石 |
20 |
200 |
87008` |
2．2 |
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很硬岩石 |
很硬的花岗岩、石英斑岩硅质面岩，比上述石英岩略弱的石英岩，最硬的砂岩和石灰岩 |
15 |
150 |
86011` |
2．2 |
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硬岩石 |
花岗岩（紧密的）、花岗质岩石，很硬的砂岩和石灰岩，石英质矿脉，很硬的砾岩，很硬的铁矿石 |
10 |
100 |
84018` |
2．2 |
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硬岩石 |
石灰岩（坚硬的），不硬的花岗岩，硬的砂岩，硬大理岩，黄铁矿，白去岩 |
8 |
80 |
82053` |
2．0 |
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相当硬的岩石 |
普通砂岩，铁矿石 |
6 |
60 |
80032` |
2．0 |
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相当硬的岩石 |
砂质面岩，片状砂岩 |
5 |
50 |
78041` |
2．0 |
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中硬岩石 |
各种不坚硬的面岩、致密的泥灰岩 |
3．0 |
30 |
71034` |
1．8 |
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相当软的岩石 |
软片岩、软质灰岩，白垩、岩盐、石膏、冻结土、无烟煤，普通泥灰岩，破碎的砂岩、胶结的卵石和砂砾岩，掺石土 |
2．0 |
20 |
63026 |
1．6-1．7 |
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相当软的岩石 |
碎石土，破碎的面岩，结块的卵石和碎石，坚硬的煤，硬化的粘土 |
1．5 |
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56019` |
1．4-1．5 |
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软岩石 |
致密的粘土、中硬的煤，硬的冲积土，粘土质土壤 |
1．0 |
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45000` |
1．3-1．4 |
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软岩石 |
轻砂质粘土，黄土、砾石，软煤（f=0。6-1 |
0．8 |
|
38040` |
1．25-1．35
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土质岩石 |
腐殖土、泥煤，轻砂质粘土，湿砂 |
0．6 |
|
35000` |
1．2-1．3 |
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松散岩石 |
砂、岩悄、小砾石、堆积土，松散土，开采出的煤 |
0．5 |
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30058` |
1．1-1．2 |
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流沙性岩石 |
流砂，沼泽土，含水黄土，其他含水土壤（f=0.1-0.3） |
0．3 |
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16042` |
1．05 |
引自《采矿工程设计手册》煤炭工业出版社，2003。5
附件4隔水层安全厚度计算参考公式
隔水层安全厚度计算公式为
T=l[r2l2+8Kpp]1/2-rl]/4Kp
式中t—底板安全隔水层厚度，m;
l—掘进工作面底板最大宽度，,m;
r—隔水层岩石的容重，KN/m3;
Kp—隔水层岩石的抗张强度，Mpa;
p—隔水层底板承受的水头压力，Mpa。
岩石级别 坚固程度 代表性岩石
Ⅰ 最坚固 最坚固、致密、有韧性的石英岩、玄武岩和其他
各种特别坚固的岩石。(f=20)
Ⅱ 很坚固 很坚固的花岗岩、石英斑岩、硅质片岩，较坚固
的石英岩，最坚固的砂岩和石灰岩.(f=15)
Ⅲ 坚 固 致密的花岗岩，很坚固的砂岩和石灰岩，石英矿
脉，坚固的砾岩，很坚固的铁矿石.(f=10)
Ⅲa 坚 固 坚固的砂岩、石灰岩、大理岩、白云岩、黄铁
矿，不坚固的花岗岩。(f=8)
Ⅳ 比较坚固 一般的砂岩、铁矿石 (f=6)
Ⅳa 比较坚固 砂质页岩，页岩质砂岩。(f=5)
Ⅴ 中等坚固 坚固的泥质页岩，不坚固的砂岩和石灰岩，软砾
石。(f=4)
Ⅴa 中等坚固 各种不坚固的页岩，致密的泥灰岩.(f=3)
Ⅵ 比较软 软弱页岩，很软的石灰岩，白垩，盐岩，石膏，
无烟煤，破碎的砂岩和石质土壤.(f=2)
Ⅵa 比较软 碎石质土壤，破碎的页岩，粘结成块的砾石、碎
石，坚固的煤，硬化的粘土。(f=1.5)
Ⅶ 软 软致密粘土，较软的烟煤，坚固的冲击土层，粘土质土壤。 (f=1)
Ⅶa 软 软砂质粘土、砾石，黄土。(f=0.8)
Ⅷ 土 状 腐殖土，泥煤，软砂质土壤，湿砂。(f=0.6)
Ⅸ 松散状 砂，山砾堆积，细砾石，松土，开采下来的煤.
(f=0.5)
Ⅹ 流沙状 流沙，沼泽土壤，含水黄土及其他含水土壤.
(f=0.3) A
表示矿岩的坚固性的量化指标.
人们在长期的实践中认识到，有些岩石不容易破坏，有一些则难于破碎。难于破碎的岩石一般也难于凿岩，难于爆破，则它们的硬度也比较大，概括的说就是比较坚固。因此，人们就用岩石的坚固性这个概念来表示岩石在破碎时的难易程度。
坚固性的大小用坚固性系数来表示又叫硬度系数，也叫普氏硬度系数f值）。
坚固性系数f=R/100 (R单位 kg/cm2)
式中R——为岩石标准试样的单向极限抗压强度值。
通常用的普氏岩石分及法就是根据坚固性系数来进行岩石分级的。
如：
① 极坚固岩石 f=15～20（坚固的花岗岩，石灰岩，石英岩等）
② 坚硬岩石 f=8 ～10（如不坚固的花岗岩，坚固的砂岩等）
③ 中等坚固岩石 f=4 ～6 （如普通砂岩，铁矿等）
④ 不坚固岩石 f=0.8～3 （如黄土、仅为0.3）
矿岩的坚固性也是一种抵抗外力的性质，但它与矿岩的强度却是两种不同的概念。
强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，稿，机械碎破，炸药的综合作用力）。
1．岩石是在各种不同的地质作用下产生的，由一种或多种矿物有规律组合而成的矿物集合体。如大理岩主要由方解石组成，花岗岩由石英、长石、云母等多种矿物组成。根据成因，岩石可以分为三大类：即由岩浆活动形成的岩浆岩，由外力作用形成的沉积岩，由变质作用形成的变质岩。研究岩石有很大意义：（1）人类需要各种矿产，一定的矿产都与一定的岩石相联系；（2）岩石是研究各种地质构造和地貌的物质基础；（3）岩石是研究地壳历史的依据。
2．岩浆岩
浆岩也称“火成岩”。地壳深处或来自上地慢的熔融岩浆，受某些地质构造的影响，侵入到地壳中或上升到地表凝结而成的岩石。岩浆可以在不同深度冷却而成不同的岩石：在距地表相当深的地方开始凝固的称“深成岩”，如橄榄岩、辉岩、花岗岩等；喷出地表或在地表附近凝结的称“喷出岩”，如玄武岩、流纹岩等；介于深成岩和喷出岩之间的是“浅成岩”，如花岗斑岩、正长斑岩等。大多数岩浆岩具有结晶结构和块状构造。
3．沉积岩
沉积岩又称“水成岩”，是先成的岩石遭受风化剥蚀作用的破坏产物，以及生物作用和火山作用的产物，在原地或经外力搬运所形成的沉积层，又经过成岩作用而成的岩石。沉积岩的特征是有层理，大多含有动植物化石。按其成因可以分为：（1）碎屑岩，如砾岩、砂岩、凝灰岩等；（2）粘土岩，如泥岩、页岩等；（3）生物化学沉积岩，如石灰岩、白云岩、泥灰岩、煤、油母页岩等。
4．变质岩
地壳中先成的火成岩或沉积岩，由于地壳运动、岩浆活动等所造成的物理、化学条件的变化，使其成分、结构、构造发生一系列改变，这种促使岩石发生改变的作用称变质作用。由变质作用形成的新岩石叫做变质岩，例如由石英砂岩变质而成的石英岩，由页岩变质而成的板岩，由石灰岩、白云岩变质而成的大理岩等。变质岩常具有片理构造。
5．硬度
硬度是矿物抵抗某种外来机械作用，特别是抵抗刻划作用的能力。一般用两种不同矿物互相刻划，来比较矿物的相对硬度（硬度大的可以刻划硬度小的）。
通常采用摩氏硬度计测定矿物的相对硬度。摩氏硬度计是选用十种硬度不同的矿物作为标准，将硬度分为10级，按从小到大排列、依次是：（1）滑石；（2）石膏；（3）方解石；（4）萤石；（5）磷灰石；（6）长石；（7）石英；（8）黄玉；（9）刚玉；（10）金刚石。鉴定时，可以在未知矿物上选一平滑面，用上列已知矿物的一种加以刻划，如在未知矿物面上留下了刻痕，则表示已知矿物硬度比未知矿物高；如在已知矿物面上留下刻痕，则表示已知矿物硬度比未知矿物低。如此依次实验，即可求得未知矿物的相对硬度。例如能被石英刻划而不能被长石刻划的矿物，其硬度约在6～7之间。
在野外工作，还可以利用指甲（硬度2～2.5）、铜钥匙（硬度3）、小钢刀（硬度5～5.5）等来代替硬度计。据此，可以把矿物粗略分成软（硬度小于指甲）、中（硬度大于指甲、小于小刀）、硬（硬度大于小刀）三等。
