主要为化学积淀作用的产物，常形成巨大的矿层或透镜体，赋存于石灰岩、红色页岩和砂岩、泥灰岩及沾土岩系中，常与硬石膏、石盐等共生。硬石膏层在近地表部位，由于外部压力的减小，受地表水作用而转变为石膏：CaSO4 2H2O——CaSO4·2H2O；同时体积增大约30%，引起石膏层的破坏。

理论组成(wB%)：CaO 32.5，SQ346.6，H2O 20.9。Ca可少量地被Sr2 代替，常有粘土、有机质等机械混入物，有时会含有SiO2、Al2O3、Fe2O3、MgO、Na2O、CO2、Cl等杂质，但它们的成分变化不大。

通常为白色、无色，无色透明晶体称为透石膏，有时因含杂质而成灰、浅黄、浅褐等色。条痕白色。透明。玻璃光泽， 解理面珍珠光泽，纤维状集合体丝绢光泽。解理极完全，和中等，解理片裂成面夹角为66和114的菱形体。性脆。硬度1.5~2。不同方向稍有变化。相对密度2.3。

偏光镜下：无色。二轴晶( )。2V=58。Ng=1.530，Nm=1.523，Np=1.521。随温度升高2V减小，在大约90℃时2V为零。

加热时存在3个排出结晶水阶段：105~180℃，首先排出1个水分子，随后立即排出半个水分子，转变为烧石膏Ca[SO4]·0.5H2O，也称熟石膏或半水石膏。200~220℃，排出剩余的半个水分子，转变为Ⅲ型硬石膏Ca[SO4]·εH2O(0.06<ε<0.11)。约350℃，转变为Ⅱ型石膏Ca[SO4]。1120℃时进一步转变为Ⅰ型硬石膏。熔融温度1450℃。

石膏及其制品的微孔结构和加热脱水性，使之具优良的隔音、隔热和防火性能。

世界上石膏资源丰富，分布广泛，已有100多个国家和地区勘查探明了石膏储量，根据美国地质调查局统计，石膏资源储量丰富的国家主要有：俄罗斯32亿t、伊朗24亿t、中国13亿t、巴西2.3亿t、美国7亿t、加拿大4.5亿t，其他石膏资源储量较大的国家有墨西哥、西班牙、法国、泰国、澳大利亚、印度和英国等。

中国石膏矿的规模以大、中型为主，保有储量的矿产地中，大型矿占47%、中型矿占20%、小型矿占33%。总保有储量的98%以上分布于大型矿中，而中、小型矿的储量只占近2%。在大型矿中，有26处规模特大（储量大于2亿t），其中规模最大的是山东大汶口盆地，与盐类矿共生的硬石膏矿石储量近300亿t。在已利用和可供近期利用的矿产地中，大型矿占43%，中型矿占22%，小型矿占35%，保有储量94%以上集中于大型矿，中、小型矿只占5%。在已利用和可供近期利用的大型矿中，储量大于2亿t规模特大的有16处，集中了总保有储量的71%，规模最大的是内蒙古鄂托克旗苏级矿，保有D级储量32亿t，保有B C级储量最多的是江苏南京市周村硬石膏矿，B C级保有储量3.4亿t。

　　中国石膏矿石类型齐全，但优质矿石（纤维石膏）少。保有储量中，硬石膏类矿床矿石储量占60%，石膏类矿床矿石储量占40%（其中：纤维石膏占2%、普通石膏占20%，其余为泥质石膏、硬石膏及碳酸盐质石膏，占18%）；但在已利用和可供近期利用的矿产地中，则以石膏类矿床为主，占其保有储量的80%，硬石膏类矿床矿石储量只占其保有储量的20%。

　　中国石膏矿石除纤维石膏和部分巨-伟晶石膏须经选矿外，其他类型矿石一般不经选矿，即可利用。矿石品位总体属于中、高品位，已有探明储量的矿产地矿石平均品位（Ca[SO₄]·2H₂O Ca[SO₄]）一般均大于55%，符合作水泥缓凝剂的质量要求，其中已利用和可供近期利用的石膏类矿床中，平均品位大于75%的保有储量有50多亿t，可以满足建筑用石膏的要求见下表。

中国石膏矿床中占88%的为单一矿产，也有近20处矿产地石膏与盐类矿及硫、铁、铜、铅锌等矿共生。与盐类矿产共生规模最大的是山东大汶口盆地硬石膏矿，其次与钙芒硝共生的石膏或硬石膏矿分布于青海西宁、互助、平安和湖南衡阳、衡南及云南禄劝等地，四川农乐石膏矿共生杂卤石，与铁矿共生的硬石膏矿分布于河北武安、沙河和安徽庐江、马鞍山、濉溪及新疆哈密市库坶塔格等地，山东泰安朱家庄自然硫与石膏共生，安徽贵池东湖硬石膏与铜矿共生，云南兰坪石膏与铅锌矿共生，这些与其他矿产共生的石膏矿，已利用的很少。

　　中国已利用和可供近期利用的石膏矿产地，交通运输条件一般较好，只有少数矿产地距铁路或水运线较远，矿区水文地质、工程地质条件多为简单—中等，部分矿床较复杂。有一些矿产地由于交通不便或矿区水文地质、工程地质条件复杂，因此近期难以利用。

　　中国西部石膏矿一般矿层厚，埋藏浅，如甘肃、宁夏、青海的一些矿山宜于露天开采，云南、四川的一些矿山可以先露天开采，再转入地下开采；而中国中部和东部的石膏矿，一般埋藏较深，且多为薄层矿，需要地下开采，开采难度较大。

石膏属单斜晶系，解理度很高，容易裂开成薄片。将石膏加热至100～200°C，失去部分结晶水，可得到半水石膏。它是一种气硬性胶凝材料，具有 α和 β两种形态，都呈菱形结晶，但物理性能不同。 α型半水石膏结晶良好、坚实； β型半水石膏是片状并有裂纹的晶体，结晶很细，比表面积比 α型半水石膏大得多。

生产石膏制品时， α型半水石膏比 β型需水量少，制品有较高的密实度和强度。通常用蒸压釜在饱和蒸汽介质中蒸炼而成的是 α型半水石膏，也称高强石膏；用炒锅或回转窑敞开装置煅炼而成的是 β型半水石膏，亦即建筑石膏。工业副产品化学石膏具有天然石膏同样的性能，不需要过多的加工。半水石膏与水拌和的浆体重新形成二水石膏、在干燥过程中迅速凝结硬化而获得强度，但遇水则软化。

石膏是生产石膏胶凝材料和石膏建筑制品的主要原料，也是硅酸盐水泥的缓凝剂。石膏经600～800°C煅烧后，加入少量石灰等催化剂共同磨细，可以得到硬石膏胶结料（也称金氏胶结料）；经900～1000°C煅烧并磨细，可以得到高温煅烧石膏。用这两种石膏制得的制品，强度高于建筑石膏制品，而且硬石膏胶结料有较好的隔热性，高温煅烧石膏有较好的耐磨性和抗水性。

利用建筑石膏生产的建筑制品主要有：

①纸面石膏板。在建筑石膏中加入少量胶粘剂、纤维、泡沫剂等与水拌和后连续浇注在两层护面纸之间，再经辊压、凝固、切割、干燥而成。板厚9～25毫米，干容重750～850公斤/米3，板材韧性好，不燃，尺寸稳定，表面平整，可以锯割，便于施工。主要用于内隔墙、内墙贴面、天花板、吸声板等，但耐水性差，不宜用于潮湿环境中。

②纤维石膏板。将掺有纤维和其他 外加剂的建筑石膏料浆，用缠绕、压滤或辊压等方法成型后，经切割、凝固、干燥而成。厚度一般为8～12毫米，与纸面石膏板比，其抗弯强度较高，不用护面纸和胶粘剂，但容重较大，用途与纸面石膏板相同。

③装饰石膏板。将配制的建筑石膏料浆，浇注在底模带有花纹的模框中，经抹平、凝固、脱模、干燥而成，板厚为10毫米左右。为了提高其吸声效果，还可制成带穿孔和盲孔的板材，常用作天花板和装饰墙面。

④石膏空心板条和石膏砌块。将建筑石膏料浆浇注入模，经振动成型和凝固后脱模、干燥而成。空心条板的厚度一般为60～100毫米，孔洞率30～40%；砌块尺寸一般为600×600毫米，厚度60～100毫米，周边有企口，有时也可做成带圆孔的空心砌块。空心条板和砌块均用专用的石膏砌筑，施工方便，常用作非承重内隔墙。

编辑

石膏板，a0=0.568nm，b0=1.518nm，c0=0.629nm，β=118°23'；Z=4。晶体结构由[SO4]2四面体与Ca2 联结成∥(010)的双层，双层间通过H2O分子联结。其完全解理即沿此方向发生。Ca2 的配位数为8，与相邻的4个[SO4]四面体中的6个O2-和2个H2O分子联结。H2O分子与[SO4]中的O2-以氢键相联系，水分子之间以分子键相联系。

斜方柱晶类，C2h-2/m（L2PC）。晶体常依发育成板状，亦有呈粒状。平行双面b、p，斜方柱m、l等；晶面和常具纵纹；有时呈扁豆状。双晶常见，一种是依（100）为双晶面的加里双晶或称燕尾双晶，另一种是以（101）为双晶面的巴黎双晶或称箭头双晶。集合体多呈致密粒状或纤维状。细晶粒状块状称之为雪花石膏；纤维状集合体称为纤维石膏。少见由扁豆状晶体形成的似玫瑰花状集合体。亦有土状、片状集合体。

石膏的负低突起明显区别于硬石膏的正中突起。石膏的双折射率远远低于硬石膏。此外，硬石膏的假立方形解理（三组解理相互直交）也是二者区别特征之一。致密块状的石膏，以其低硬度和遇酸不起泡可与碳酸盐区别。

石膏矿渣水泥是由基础材料粒化高炉矿渣、激发剂石灰或水泥熟料和增强剂石膏混合粉磨而成的水硬性胶凝材料。石膏增强剂又称硫酸盐增强剂，所以石膏矿渣水泥又称硫酸盐矿渣水泥。

在20世纪50年代，中国建筑材料科学研究总院缪纪生、吴兆正和成希弼等对石膏矿渣水泥的物化理论、生产技术和性能与应用，做了大量研究开发工作，取得良好结果。1957年到1962年间，石膏矿渣水泥曾在全国推广，用于多层房屋、桥梁和水坝等建设工程，取得了预期结果。进入20世纪70年代，随着通用硅酸盐水泥迅速发展，高炉矿渣资源愈加紧缺，甚至发展到被列入国家原材料资源的统配名单，按国家计划分配给各水泥企业。由于资源紧缺，加上性能方面的某些缺陷，石膏矿渣水泥虽然具有生产工艺简单和成本较低等优势，到20世纪70年代后期它开始逐渐淡出中国水泥品种名单。

石膏矿渣水泥目前在全国范围内虽已不再普遍使用，但它的物化理论、生产技术和使用经验，对利用地区性工业废渣、发展地方性无熟料或少熟料水泥具有重要价值和现实意义。例如，利用化铁炉渣、钢渣、铝渣、磷渣和铬铁渣等制造无熟料水泥或少熟料水泥。

本书以石膏矿采空区安全管理为研究对象，在石膏矿床地质分析基础上，阐述了石膏矿常用采矿方法——房柱法的技术特征；在相似模拟基础上分析了大面积采空区冒落诱发动力灾害的机理，建立了空气冲击气浪风速预测模型和冒落矿震强度预测模型；在总结部分矿山矿房顶板与采空区冒落失稳规律的基础上， 基于可靠性理论建立了石膏矿采空区失稳风险评价模型，并对33个石膏矿进行了风险分析。运用FLAC3D对石膏矿采空区现状稳定性进行了评价；进一步研究发现，由于石膏矿岩的特殊物理力学性质，蠕变效用显著，扰动流变耦合作用加剧了矿柱与顶板围岩的破坏进程，更好地解释了石膏矿采空区大冒落的周期性，提出了采空区大范围岩移“隔离矿柱——关键层”控制体系，并基于此提出了石膏矿采空区处理关键技术，为石膏矿采空区治理奠定了基础。

本书可供科研院所研究人员，矿业类本科生、研究生和矿山企业技术与安全管理人员参考使用。