井巷施工最基本的過程是破、支問題：破就是破岩，把岩石從岩體上破碎下來，形成設計所要求的井巷空間；支就是支護，對開挖好的空間進行維護，防止圍岩繼續破碎或垮落。
為了有效、合理地進行破岩和井巷維護，必須對岩石和岩體力學性質進行了解，掌握岩石工程分級方法和圍岩分類特點，為井巷的設計、施工以及成本計算提供依據。
一、岩石的物理性質：
1、岩石的相對密度和密度：
〈1〉相對密度：（比重）
相對密度是指岩石固體實體積的質量與同體積水的質量之比值。實體積指不包括孔隙體積在內的實在體積。
d=G/VcPw
式中：d為相對密度
G為絕對幹燥時體積為Vc的岩石質量（g）；
Vc為岩石固體實在體積（cm3）;
Pw為水的的密度g/cm
岩石的相對密度取決於組成岩石的礦物的相對密度。
〈2〉密度：
密度：岩石單位體積的質量為岩石的密度，又稱質量密度。
岩石的密度又分幹、濕密度兩種：
A、幹密度是指單位體積岩石絕對幹燥時的密度：
Pc=G/V
B、濕密度是指天然含水或飽水狀態下的密度：
P=G1/V
岩石密度取決於岩石的礦物萬分、孔隙度和含水量與埋藏深度有關，靠地表較小，深度較大。
〈3〉重度：
單位體積岩石所受的重力為重度，又為重力密度。
2、岩石的孔隙性：
是指岩石的裂隙和孔隙發育的程度。
隨著岩石的孔隙度增大，一方麵削弱了岩石的整體性，使得岩石的密度隨之降低，透水性增大；另一方麵由於孔隙的存在，又會加快風化速度，從而進一步增大透水性和降低力學強度
3、岩石的水理性質：
〈1〉岩石的吸水率：
岩石的吸水率是指岩石試件在大氣壓力下吸入水的質量g與試件烘幹質量G之比值。
W=g/G
岩石吸水率的大小取決於岩石所含孔隙、裂隙的數量和大小、開閉程度及其分布情況。
與岩性有關，沉積岩普遍較大。
岩體吸水後會降低強度，會使巷道產生底鼓、開裂，加快巷道圍岩風化速度。
在施工期間尤為注意。
〈2〉岩石的透水性
岩石的透水性的大小與地下水、岩體內的應力、岩石的孔隙度、孔隙大小及其連通情況有關。
不同岩石的透水性差別極大。
〈3〉岩石的溶蝕性：
由於水的化學作用而把岩石中某些組成物質帶走的現象，稱為岩石的溶蝕。
溶蝕現象在石灰岩中常見。在礦井生產過程中，遇到灰岩後常有溶洞或溶洞水，會對井下施工生產帶來水患，十分危險。因此，在石灰岩中掘進時要做好防治水工作，並嚴格執行相關防治水規定。（礦井在井巷施工時必須嚴格執行“預測預報、有掘必探、先探後掘、先治後采”的探放水原則，留設足夠的防水煤柱，防止透水、突水事故的發生。）
〈4〉岩石的軟化性：
岩石的軟化性是指岩石浸水後強度明顯降低的特征。
岩石浸水後其強度明顯降低，水分對岩石強度的影響程度用軟化係數表示。軟化係數是指水飽和各岩石試件的單向抗壓強度與幹燥岩石試件單向抗壓強之比。
KR=Rb/Rg≤1
岩石浸水後的軟化程度與岩石中親水性礦物質和易溶性礦物質的含量、孔隙發育情況、水的化學成分及岩石浸水時間的長短等因素有關。
泥岩，泥質膠結的岩石：如茅口灰岩，小江灰岩，高嶺土岩等岩層遇水後軟化程度很大，軟化後的岩層強度很低，自身抗壓強度差，增加礦壓對井巷的破壞程度。
通常在茅口灰岩，小江灰岩，高嶺土岩等或泥質膠結岩層中的井巷工程采取全封閉支護，避免圍岩遇水軟化，使巷道變形破壞。
〈5〉岩石的膨脹性和崩解性：
膨脹性是指軟岩浸水後體積增大，並引起壓力增大的性能。
崩解性是指軟岩浸水後發生的解體現象。
岩石的膨脹性和崩解性對井下工程的施工和穩定帶來不良影響。膨脹性使巷道斷麵積變小，靜壓增加，壓壞支架，使支護失效。崩解性使圍岩穩定變差，易產生垮冒。
4、岩石的碎脹性：
是指岩石破碎後體積增大的性質。用碎脹係數表示：
K=V1/V
岩石的碎脹係數與岩石的物質性質、破碎後塊度大小及其排列狀態等因素有關。
利用其性質設計充填采空區係數和在掘進組織中預訂裝載設備數量。
二、岩石的力學性質：
1、岩石的強度特征：
〈1〉靜荷載下岩石的強度性質：
A、在大多數情況下，岩石表現為脆性破壞。
B、同一種岩石的強度並非常數。影響岩石強度的因素有：岩石的組成成分、顆粒大小、膠結情況、生成條件、層理構造、孔隙度、溫度、濕度、重度、風化程度、受力狀態和時間等。
C、在不同受力狀態下，岩石的極限強度相差懸殊。
其規律為：三向等壓抗壓強度＞三向不等壓抗壓強度＞雙向抗壓強度＞單向抗壓強度＞單向抗剪強度＞單向抗彎強度＞單向抗拉強度。
單向抗壓強Rc；單向抗拉強度Rt；拉剪強度T之間的關係為：
Rt/RC=5/1～1/38
T/Rc=1/2～1/15
T=﹙〈Rt-Rc〉/3﹚-2
〈2〉動荷載下的岩石強度性質：
岩石在動荷載作用下，其強度的增加與加載速度有關。
岩石在衝擊荷載作用下，抗壓、抗拉強度都比靜荷載作用下要大。
2、岩石的硬度：
岩石的硬度一般理解為岩石表麵抵抗其他硬物體侵入的能力。
有靜壓入硬度和回彈硬度兩類
靜壓入硬度采用底麵積為1～5mm2的園柱形平底壓模壓入岩石試件，以岩石產生脆性破環﹙對脆性岩石﹚或屈服時﹙對塑性岩石﹚的強度作為岩石硬度的指標。
其特點是其值比岩石單向抗壓強度高出幾十倍。
回彈硬度是以重物落於岩石表麵後的回彈高度表示。岩石越硬，回彈高度越大。
3、岩石的可鑽性和可爆性：
可鑽性和可爆性用來表示鑽眼或爆破岩石的難易程度。常用工藝性指標來表示：如用鑽速、鑽每米炮眼所需要時間、鑽頭進尺、鑽每米炮眼磨鈍的釺頭數或破碎單位體積岩石消耗能量等來表示岩石的可鑽性。用爆破單位體積岩石所消耗的炸藥、爆破單位體積岩石所需炮眼長度或單位重量炸藥的爆破量、每米炮眼的爆破量等來表示岩石的可爆性。
三、岩石的工程分級：
現行岩石的工程分級有兩種方法：
1、普氏岩石分級法。即按岩石堅固性進行分級。堅固性係數f表示
f=Rc/10
岩石的堅固性是表示岩石在各種采礦作業以及地壓等外力作用下受破壞的相對難易程度。
普氏理論認為：岩石的堅固性在各方麵的表現是大體一致的，難破碎的岩石用各種方法都難於破碎；易破碎的岩石用各種方法都易於破碎。
岩石按堅固性分級為10級15類。(見下表)
岩石按堅固性分級一覽表9
在煤礦常見的岩石，堅固性係數4-8級居多。
優點：普氏岩石分級法簡明，便於使用。
缺點：它沒有反映岩體的特征，對少數岩石不適用。如粘土，挖掘易，爆破難。
2、圍岩分類法：
根據岩體的結構和岩體強度來確定圍岩的穩定 性。
其論點是：圍岩穩定性主要取決於岩體的結構和岩體強度，而不隻是岩石試件的強度。
分為5類：
﹙Ⅰ﹚穩定岩層；
﹙Ⅱ﹚穩定性較好岩層；
﹙Ⅲ﹚中等穩定岩層；
﹙Ⅳ﹚穩定性較差岩層；
﹙Ⅴ﹚不穩定岩層。
2、圍岩分類法P9
岩石工程分級的意義：
在煤礦掘進施工組織過程中，用岩石堅固性來確定鑽眼難易程度，炸藥消耗定額；用圍岩穩定性來確定選擇巷道形狀和支護形式。
一般是堅固性係數大的岩石鑽眼難，炸藥消耗多；穩定較好的圍岩采用拱形斷麵，裸體或錨噴支護；穩定較差的圍岩采用梯形斷麵，棚式支護或其它特殊支護方法。
問題：
1、井巷施工基本的過程是什麼？
2、岩石的水理性質有哪些？
3、岩石的溶蝕性會對井下生產帶來什麼危害？
4、岩石的膨脹性和崩解性有什麼害處？
5、什麼是岩石的硬度？
6、影響岩石強度的因素有哪些？
7、岩石工程分級有何意義？
8、普氏分級法的理論根據是什麼？
9、普氏分級法有何優缺點？（以及P19）
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