矿物资源工程专业采矿方向课程试验指导书Word文档格式.docx
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（1）岩浆岩的结构——等粒结构、斑状结构、伟晶结构、隐晶质结构、玻璃质结构。
（2）岩浆岩的构造——块状构造、流纹状构造、气孔状构造和杏仁状构造。
2、沉积岩的主要结构构造
（1）沉积岩的结构——角砾状结构、砾状结构、砂状结构、泥质结构、隐晶质结构、鲕状结构、竹叶状结构。
（2）沉积岩的构造——层状构造、页片状构造、块状构造。
3、变质岩的主要结构构造
（1）变质岩的结构——变余结构、变晶结构、压碎结构。
（2）变质岩的构造——片理构造（包括板状、千枚状、片状及片麻状等构造）、块状构造、条带状构造、斑点状构造。
（二）岩石的主要类型
1、岩浆岩的主要类型
（1）超基性岩——橄榄岩；
（2）基性岩——辉长岩、辉绿岩、玄武岩；
（3）中性岩——闪长岩、闪长玢岩、安山岩；
（4）酸性岩——花岗岩、花岗斑岩、流纹岩。
2、沉积岩的主要类型
（1）碎屑岩类——砾岩、砂岩、火山角砾岩、凝灰岩；
（2）粘土岩类——页岩；
（3）化学岩及生物化学岩类——石灰岩、白云岩、硅质岩。
3、变质岩的主要类型
（1）区域变质岩——板岩、片麻岩、大理岩、石英岩；
（2）接触变质岩——矽卡岩；
（3）动力变质岩——构造角砾岩。
三、实验方法：
（一）观察岩石的颜色。
（二）描述鉴定岩石的矿物成分。
（三）观察岩石的结构、构造特征。
四、实验报告：
描述常见岩浆岩、沉积岩及变质岩标本两种以上，填写报告书。
实验三：
地质构造认识
（一）学习和观察褶皱。
（二）学习和观察节理、断层。
二、实验内容
（一）褶皱的形态和产状。
（二）节理的形态和特征；
（三）断层的形态和特征；
主要是观察褶皱、节理、断层的形态和特征，并区分背斜、向斜、张节理、剪节理、正断层、逆断层。
四、实验报告
了解构造的概念，并描述一个构造现象，说明其特征。
实验四：
地形地质图读图与剖面的制作
（一）初步掌握阅读地形地质图的方法和步骤。
（二）掌握褶曲形态和断层性质的分析、描述方法。
（一）分析暮云岭地区及金牛镇地区的褶皱构造和断裂构造的类型、特点及产状。
（二）确定褶皱和断层的时代。
读褶皱地区或断裂地区的地质图时，首先必须分清新老地层层序及其在区内的分布，然后再作进一步的分析和描述。
（一）分析描述褶曲的方法和步骤：
1、区分背斜和向斜——根据核部地层和两侧岩层分布情况来区分。
如核部为新地层，两侧依次对称排列着老地层者为向斜。
2、确定两翼产状——如果地质图上已标有产状符号，则可直接读出两翼产状；
否则可根据同一岩层出露宽度的差异，定性地确定两翼倾角的相对大小。
同时要考虑两翼产状是否发生倒转。
3、推测轴面产状——如果两翼倾向相反（相背或相向）且倾角大致相等，则表明轴面直立；
除此以外，轴面都是倾斜的。
无论背斜或向斜，其轴面均与缓翼倾向一致。
4、枢纽及褶曲轴（轴线）的认识：
（1）枢纽产状的认识——如果两翼同一岩层沿走向互相平行，则枢纽水平。
如果褶曲两翼同一岩层沿走向相交“V”字形，则表明枢纽是倾伏的，背斜“V”字形尖端指向倾伏方向，向斜则反之。
（2）褶曲轴（轴线）的认识——在地形平坦的情况下，通过褶曲倾伏端或平分褶曲核部地层各点连线求得。
此线所示方向即代表褶曲延伸方向，轴线的长短说明褶曲延伸的长短。
5、确定褶皱的形成时代——可根据地层间的角度不整合关系来确定。
即褶皱形成于不整合面之上最老地层时代与不整合面下最新地层时代之间。
6、分析完褶曲之后，应按如下顺序进行描述：
褶曲名称（地名加褶曲性质）、褶曲轴的延伸方向、组成核部的地层、两翼的地层及产状、轴面倾向、枢纽倾伏方向及褶曲形成时代等。
（二）分析描述断层的方法及步骤：
1、断层性质的分析：
（1）断层产状的确定——如果地质图上已标有断层产状符号，可直接读出断层产状要素；
否则，在地质图上间接判断断层面产状要素的方法与求倾斜岩层产状要素的方法相同。
（2）两盘相对位移的判定——如断层走向大致与岩层走向垂直，在背斜核部较老岩层出露界线宽的一盘为相对上升盘。
在向斜核部较新岩层出露界线窄的一盘为相对上升盘。
必须注意，在仅有倾斜岩层地段，当断层走向与岩层走向垂直或斜交时，正、逆断层亦可出现平移断层的假象。
2、断层时代的分析：
（1）根据断层切割的最新地层，以及断层面与不整合面的交截关系来判定断层的形成时代。
（2）根据不同断层的相互切割关系，判断两者的相对时代，被切割的断层时代较切割的断层时代老。
3、断层的描述内容：
对断层作上述分析之后，应加以描述，其内容是：
断层名称（地名加断层类型或编号）、延伸方向和长度、产状要素、两盘出露地层产状及相对位移方向、断层的形成时代等。
任选一幅地质图，做出一条图切剖面。
实验五：
Mapgis的应用
（一）了解Mapgis的应用领域
（二）了解Mapgis的操作步骤和作图方法
（一）通过观看MAPGIS软件平台演示课件了解其基本功能；
（二）练习MAPGIS工作环境的配置方法和步骤。
（三）利用Mapgis打开地质图件，进行一些简单的处理
1.观看MAPGIS软件平台演示课件
打开实习CAI光盘中或教师指定的局域网计算机上的MAPGIS演示文档,了解MAPGIS的基本功能和应用领域。
2.MAPGIS软件的安装
打开实习CAI光盘中或教师指定的局域网计算机上的MAPGIS软件中setup.exe安装程序,根据窗口提示进行安装。
3.MAPGIS软件的启动
方法1：
桌面图标法
用鼠标左键双击桌面上的MAPGIS图标，启动MAPGIS程序主菜单窗口（图1-01）。
方法2：
开始程序菜单法
用鼠标左键点击“开始”菜单的程序组选择MAPGIS程序组下的MAPGIS主菜单项目，启动MAPGIS程序主菜单窗口（图1-1）。
图1-1MAPGIS程序主菜单窗口
MAPGIS主菜单由图形处理、库管理、空间分析、图象处理和实用服务等子系统组成（图1-2）。
图1-2MAPGIS程序主菜单下拉菜单
4.MAPGIS运行环境配置
主界面配置法
鼠标左键单击系统主菜单窗口上[系统配置]按钮进入MAPGIS工作环境配置窗口进行设置。
工作目录设置：
用户工作目录（通过WINDOWS资源管理器创建）。
字库设置：
用户工作目录下字库或系统默认目录下的字库。
系统库（符号库）设置：
用户工作目录系统库（符号库）或系统默认目录下的系统库（符号库）。
系统临时目录设置：
用户工作目录或系统默认目录下的临时目录。
子系统配置法
启动子系统后通过修改工作目录环境配置。
图1-3MAPGIS环境设置窗口
四、实验要求
1．在客户端计算机的D盘上创建工作文件夹，文件夹名称为：
GIS+&
姓名；
2．将MAPGIS软件包复制到客户端计算机的D盘上创建工作文件夹GIS+&
姓名下；
3．练习MAPGIS的安装；
4．配置MAPGIS环境参数：
工作目录：
..\D\GIS++&
姓名
字库：
..\MAPGIS\CLIB
系统库（符号库）:
..\MAPGIS\SLIB
临时工作目录：
..\MAPGIS\TEMP.
《金属矿床地下开采》实验
实验一地下开采开拓系统物理模型
一、要求掌握的主要内容
（1）床开拓方法。
掌握竖井、斜井、平硐竖井联合开拓的特点、适用条件及井巷布置情况。
（2）矿井通风系统。
了解抽出式通风方式的特点及通风线路。
（3）矿井提升运输系统。
①主、副提升井巷布置情况，主、副井筒位置关系。
②矿石提升运输方式和特点。
③人员、材料、设备及废石提升运输方式和系统。
（矿石提升运输系统为：
矿石借自重放入电耙巷道耙入溜井在下盘脉外运输巷道装车用电机车拉至井底车场经箕斗提升将矿石倒入矿仓将矿仓中的矿石皮带传送至选矿厂
（4）矿井井底车场。
了解竖井井底车场布置形式及车场线路组成、车场硐室布置情况；
井筒与车场线路连接方式；
车场线路与阶段运输水平线路连接方式；
环形车场的特点和适用条件。
（5）阶段运输巷道布置形式。
环形井底车场布置的特点及适用条件。
（6）生产阶段回采顺序与各种工作矿块的布置。
①生产阶段所采取的回采顺序；
②采准、切割、回采矿房及回采矿柱在矿块中的配置顺序。
（7）矿床开采各步骤之间的关系。
了解开拓、采准、切割及回采工作之间的超前问题。
（8）采矿方法类型、结构及生产工艺过程（即了解垂直深孔阶段矿房采矿法、留矿法、上向分层充填采矿法的结构及生产工艺）。
二、实验设备
金属矿床地下开采开拓模型。
三、实验课内容
（1）介绍竖井开拓、斜井开拓、平硐竖井联合开拓
（2）介绍竖井井底车场组成和硐室
（3）介绍留矿法、全面法、房柱法、阶段矿房采矿法、上向分层充填采矿法、无底柱分段崩落采矿法、有底柱分段崩落采矿法。
（4）以留矿法为例，介绍底部结构布置形式。
（5）竖井中的通风线路、运矿线路、避灾线路、排水线路。
（6）地面工业场地介绍。
（7）风井布置介绍。
四、思考题
（1）风井布置要求。
（2）模型竖井中的避灾线路。
（3）对模型的一种采矿方法回采工艺进行总结叙述。
实验二放矿椭球体实验
（1）无底柱分段崩落法主要的采场参数结构
（2）单漏斗放矿实验。
（3）绘制放矿放出体
单漏斗放矿模型、天平、磅秤、木块、磁铁矿石、无磁性矿石、筛矿机。
（1）介绍无底柱分段崩落法主要的采场参数结构，放矿步距、进路间距、分段高度。
（2）介绍放矿放出体理论。
（3）单漏斗放矿主要研究放矿椭球体形态。
1）称量矿石、准备标记木块
2）逐层装入矿石和木块至需要的高度。
3）开始放矿。
当放矿至出现某一高度标记木块出现，记录所放出的所有标记木块，并将放出的该矿石单独称量记录保存。
4）放矿结束后，根据记录的标记木块，绘制标记木块分布图。
用平滑的曲线绘制放出体形态。
（1）放矿放出体的特征意义。
（2）根据放矿椭球体如何确定进路间距、分段高度、崩矿步距等参数？
实验三覆岩下放矿实验
（1）覆岩下放矿实验
（2）放矿效果评价。
如何计算贫化率、损失率
（3）采场参数优化
综合放矿模型、天平、磅秤、木块、磁铁矿石、无磁性矿石、筛矿机。
（2）介绍覆岩下放矿实验目的、意义、过程和数据处理。
覆岩下放矿主要是根据单漏斗放矿实验的放出体形态，选取采场初步结构参数，进行模拟生产放矿，进行放矿经济评价，优化采场结构参数和放矿管理。
1）称量矿石、废石。
2）逐层装入矿石至需要的高度，最后装入一定高度的废石。
按照确定的放矿管理模式放矿。
到达放矿截止品位，停止漏斗口放矿。
放矿管理模式如下：
（1）一个放矿口单独放矿；
（2）两个放矿口同时放矿，即一个放矿口放完1/2时，第二个放矿口开始放矿；
（3）三个放矿口同时放矿，即一个放矿口放完1/3时，第二个放矿口，开始放矿，当第二个放矿口放完1/3时，第三个放矿口开始放矿；
同理，进行了四个和五个放矿口同时放矿的过程。
4）放矿结束后。
分离矿石和废石，进行称量。
进行放矿经济效益评价。
改进采场结构参数和放矿管理模式。
（5）采场结构参数优化。
（1）进路间距如何确定。
（2）无底柱分段崩落法中放矿产生贫化损失的机理。
《金属矿床露天开采》实验
实验一露天开采开拓系统物理模型
一、模型课应掌握的主要内容
（１）露天开采的优越性；
（２）露天开采工艺；
（３）矿床开拓运输方式；
露天开采综合模型
（１）介绍凹陷露天矿、山坡露天矿境界的特点。
（２）介绍露天矿境界台阶结构参数，及其生产应用。
（３）介绍露天矿汽车运输开拓、铁路运输开拓和胶带运输开拓系统如何布置，有什么特点。
（4）介绍出入沟的如何布置。
（5）介绍开段沟如何布置，工作面如何推进。
（6）介绍工作线布置，最小底宽和工作线长度如何确定。
（7）介绍露天矿开采的凿岩、爆破、铲装、运输、排土等工艺及各环节组织管理。
（8）介绍各露天矿山设备使用和运行情况。
（１）汽车运输开拓、铁路运输开拓和胶带运输开拓的优缺点
《矿山岩石力学》实验
实验一岩石物理性质实验
一、试验目的
（1）了解岩石基本物理性质的基本物理量及其含义
（2）了解岩石物理性质的试验测定方法
（3）掌握岩石块密度及莫氏硬度的试验方法
二、试验仪器设备和材料
（1）仪器设备
岩石切割机，磨石机，钻孔取样机，抛光机，测量平台、角尺、千分卡尺、放大镜，烘箱、称量大于500g的天平、莫氏硬度参比材料一套（10种）等。
（2）材料
岩石
三、试验方法和要求
1、岩石莫氏硬度试验
（1）清洗掉岩石试样表面的岩粉等杂物，用干净的毛巾或卫生纸擦干。
（2）估计试样的莫氏硬度，寻找合适的参比材料与待测岩样进行相互的划痕比较。
（3）根据划痕情况确定待测岩样的莫氏硬度等级。
2、量积法测定岩石密度试验
（1）试样制备，可制作成圆柱体、立方体或方柱体。
（2）试样两端和中间的三个断面，测量器互相垂直的两个直径或边长，计算平均值。
（3）测量均匀分布于周边和中间点的5个高度，计算平均值。
（4）将试样置于烘箱中，在105—110°
C的温度下烘24h，取出后，放入干燥器内，冷却至室温后称重，精确到0.01g。
（5）用量积法测定试样密度，按下式计算：
式中：
—岩石烘干密度（g/cm3）；
—试样烘干质量（g）；
A—平均面积（cm2）；
H—平均高度（cm）。
实验二岩石单轴抗压强度实验
一、工程背景
抗压强度是岩石的主要物理力学参数，与岩石的强度、结构等有密切关系。
采矿工程中往往需要测试岩石的抗压强度。
二、实验仪器设备和材料
数显液压式压力试验机。
试样。
三、实验方法
（1）试样可用钻孔岩芯或岩块，在取样和试样制备过程中，不允许人为裂隙出现。
（2）采用圆柱体试样直径50mm，高径比2—2.5。
正方体试样边长200mm。
试样尺寸的允许变化范围不宜超过5%。
（3）对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许使用非标准试样，但高径比必须保持在2—2.5。
（4）对于层（片）状岩石，一般按垂直于和平行于层（片）两个方向制样。
（5）试样个数视所要求的受力方向或含水状态而定，同一含水状态下每组试样数量不少于3个。
（6）试样制备精度。
整个厚度上，直径最大误差不应超过0.1mm。
两端不平行度不宜超过0.1mm。
端面应垂直于试样轴线，最大偏差不应超过0.25度。
（7）将试样置于实验机承压板中心。
为了消除试样受载时的端部效应，试样两端与实验机承压板之间安放刚性垫块，垫块直径等于或略大于试样直径，其高度与试样直径之比不小于0.5；
（8）使刚性垫块与实验机上、下承压板均匀接触，使试样均匀受力；
（9）以每秒0.5—1.0MPa的速率加载直至试样破坏；
（10）实验结束后，描述试样的破坏形态。
a
四、实验成果整理
（1）试样描述
岩石名称、颜色、矿物成分、风化程度。
试样层理、裂隙及其与加载方向的关系。
试样在制备过程中出现的问题。
试样尺寸和加工精度。
含水状态。
破坏形态。
（2）岩石单轴抗压强度计算
岩石单轴抗压强度由下式计算：
（1-1）
R----岩石单轴抗压强度，（MPa），计算取三位有效值；
P----试样破坏时最大荷载，（N）；
A----垂直于加荷方向的试样面积，（mm2）。
对于非标准尺寸的岩石试样，应将强度值换算成高径比为2的标准抗压强度值R，其计算公式为：
（1-2）
----高径比为2的标准抗压强度值，（MPa）；
D----试样直径或截面边长，（mm）；
H----试样高度，（mm）。
（3）参数计算
σ3=0
五、实验记录
岩石单轴抗压强度实验记录包括工程名称、岩石名称、取样位置、试样编号、试样描述、试样尺寸、实验方法、破坏荷载、破坏形态、实验人员、实验日期等。
如表1所示。
表1单轴抗压强度试验记录表样
实验三岩石变角剪切实验
一、实验仪器设备和材料
抗剪夹具（20、30、45三个）。
卡尺及其它辅助设备。
二、实验方法
（1）描述试样的颜色、颗粒、层理方向、加工精度等情况，在试样上划出剪切线。
（2）用游标卡尺量测试样的高、宽、长的尺寸，精确到0.05mm，并计算剪切面的面积。
（3）把试样和抗剪夹具一起放在压力试验机的承压板上，夹具与垫板之间放滚轴以消除摩擦力，试样和抗剪夹具周围放防护罩。
（4）以每秒0.5～1.0MPa的速度加载，直到试样剪断为止，记录下破坏时的载荷，格式见表1。
（5）按20、30、45不同夹具，分别逐个进行试验，每个角度做3件。
三、实验成果整理
（1）计算正应力和剪应力
试样受力状态如图1-9和1-10所示，根据下式计算试样所受的正应力和剪应力：
（1-1）
、
----分别为抗剪断面上的平均正应力和平均剪应力，（MPa），计算值取三位有效数；
——破坏面与水平面的夹角，（0）；
——试样破坏时的载荷，（N）；
——剪断面积，（mm2）。
图1岩石变角剪示意图图2岩石变角剪加载示意图
（2）绘制岩石抗剪强度曲线图
通过改变夹具的剪切角剪切试样，对于每一个角度可以确定试样的一对剪应力、正应力值，把这些值标在～坐标图中，连接求得的各点，即可得到如图3所示的岩石抗剪强度曲线。
图3岩石抗剪强度部分曲线图
四、实验记录
岩石剪切强度实验记录包括工程名称、岩石名称、取样位置、试样编号、岩石特征、试样描述、试样尺寸、剪切面积、剪切角度、破坏载荷、正应力、剪应力、实验人员、实验日期等。
岩石剪切实验记录如表1所示。
表1岩石抗剪强度试验记录表
岩石名称
试样编号
岩石特征
试样尺寸
夹具角度
破坏
载荷（N）
剪应力（MPa）
正应力（MPa）
备注
长（mm）
宽（mm）
高（mm）
（mm2）
试样描述
班级组别日期
试验者计算者
实验四岩石抗拉强度实验
岩石的抗拉强度就是岩石试样在单向拉力作用下抵抗破坏的极限能力，或称极限强度。
极限能力正数值上等于破坏时的最大拉应力。
由于岩石是一种具有许多微裂隙和微孔隙的脆性介质，在进行抗拉强度测定时，其试样的加工及对实验条件的要求十分严格，因此岩石力学工作者对其实验方法进行了大量的研究，提出了许多实验方法。
这些方法大体上可以分为直接法和间接法，一般来说对岩石直接进行抗拉强度的实验比较困难，目前大多进行各种各样的间接实验，采用理论公式计算出抗拉强度。
岩石抗拉强度间接实验较常用的是劈裂法和弯曲梁法，我国国家标准《工程岩体试验方法标准》（GBT50266—99）以及行业标准《水利水电工程岩石试验规程》（SL264—2001）等均采用劈裂法作为岩石抗拉强度实验方法，本节重点介绍岩石抗拉强度实验的劈裂法。
劈裂法也称做径向压裂法，是由巴西学者Hondros提出的实验方法，因此习惯上也称做巴西法。
该实验方法是用一个实心圆柱试样，使其承受径向压缩线荷载直至破坏，如图1-6所示，然后根据Boursinesq半无限体上作用集中力的解析解，求得试样破坏时作用在试样中心的最大拉应力，即为岩石的抗拉强度。
图1-6劈裂法实验示意图
数显液压式压力试验机、劈裂实验夹具
（2）采用圆柱体作为标准试样，直径50mm，高径比0.5～1.0，且试样高度应大于岩石最大颗粒粒径的10倍，试样尺寸的允许变化范围不宜超过5%。
（3）对于非均质的粗粒结构岩石，或取样尺寸小于标准尺寸者，允许使用非标准试样，但高径比必须保持在0.5～1.0，且试样高度应大于岩石最大颗粒粒径的10倍。
（4）试样个数视所要求的受力方向或含水状态而定，同一含水状态下每组试样数为6个。
（5）试样制备精度。
（1）根据所要求的试样状态准备试样。
（2）实验前，通过试样直径的两端，在试样的侧面沿轴线方向画两条加载基线，将两根垫条沿加载基线固定。
对于坚硬和较坚硬的岩石，垫条一般采用直径1mm钢丝；
对于软弱和较软弱的岩石，垫条一般采用硬纸板或胶木条，其宽度与试样直径之比为0.08~0.1。
（3）将试样置于实验机承压板的中心，调整球形座，使试样均匀
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