【采礦】巷道支護

第一節(jié)支護資料第二節(jié)錨噴支護第三節(jié)普通支架2023/12/251一、水泥第一節(jié)支護資料二、混凝土三、木材四、金屬資料2023/12/252一、水泥㈠硅酸鹽水泥㈡普通硅酸鹽水泥㈢摻混合資料的硅酸鹽水泥2023/12/2531．硅酸鹽水泥的礦物組成2．水泥凝結(jié)與硬化過程3．水泥的強度4．硅酸鹽水泥的運用㈠硅酸鹽水泥2023/12/2541．硅酸鹽水泥的礦物組成硅酸鹽水泥:凡是以適當成分的生料(石灰石、粘土、鐵礦物)燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，參與適當?shù)氖?，磨細制成的水硬性膠凝資料，稱為硅酸鹽水泥。水泥“生料〞是指未經(jīng)熄滅的水泥原料，經(jīng)過磨細而成料粉，加工成生料漿或生料球。生料的化學成分為：CaO64％～67％SiO221％～24％A12034％～7％Fe2032％～4％水泥“熟料〞是利用生料經(jīng)過窯中熄滅(0～1450℃)，冷卻而成的塊狀資料。其礦物成分見表5-l。還有少量的游離氧化鈣、氧化鎂及三氧化硫等有害成分。熟料用球磨機磨成一定細度的粉末，在磨細過程中參與適量的石膏及其他混合資料，這些礦物細粉的混合，就是水泥。2023/12/2552023/12/2562．水泥凝結(jié)與硬化過程水泥與適量的水混合后制成水泥漿，經(jīng)過一定時間，便會發(fā)生物理化學變化而逐漸變稠，失去可塑性，稱為初凝，開場具有強度時稱為終凝。之后其強度逐漸添加，稱為硬化。初凝和終凝過程稱為凝結(jié)過程，強度增長過程稱為硬化過程。初凝時間和終凝時間。初凝時間為水泥加水拌和起至水泥漿開場失去可塑性所需的時間；終凝時間為水泥加水拌和起至水泥漿完全失去可塑性并開場產(chǎn)生強度所需的時間。水泥的凝結(jié)時間對使器具有重要意義。水泥的初凝不宜過早；水泥的終凝不宜過遲。國家規(guī)范規(guī)定：硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于12h。2023/12/2573．水泥的強度水泥的強度是水泥性能的重要目的，也是評定水泥標號的根據(jù)。我國于1979年7月1日開場實行的水泥新的準規(guī)定，測定軟練膠砂法(軟練法)。此法是將水泥和規(guī)范砂按1：2.5比例，參與規(guī)定數(shù)量的水〔按水泥分量的44%〕，用攪拌機拌合，振動臺振動成型制成試塊，試塊尺寸為4㎝×4㎝×16㎝。在規(guī)范條件下(溫度為20±2℃，相對濕度90％以上)進展養(yǎng)護。分別測得3d、7d和28d的抗折與抗壓強度。以28d的抗壓強度作為水泥標號，分為425、525、625、725四種標號，但3d、7d和28d的強度值不得低于表5-2的規(guī)定。2023/12/258表5-2硅酸鹽水泥各齡期強度〔GB175-85〕2023/12/2594．硅酸鹽水泥的運用在常用的水泥種類中，硅酸鹽水泥的標號較高，常用于重要構(gòu)造中的高強度混凝土、鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土工程。硅酸鹽水泥的凝結(jié)硬化較快，適用于早期強度高、凝結(jié)快的工程，地下工程的噴漿及放射混凝土支護等宜于采用。硅酸鹽水泥在水化過程中放出大量的熱，因此，適于冬季施工，同樣緣由不宜用于大體積混凝土工程。硅酸鹽水泥抗軟水侵蝕和抗化學侵蝕性差，所以不宜用于受流動的軟水侵蝕和有水壓作用的工程，也不適用于受海水和礦物水作用的工程。2023/12/2510㈡普通硅酸鹽水泥凡由硅酸鹽水泥熟料、少量混合資料，適量石膏磨細制成的水硬性膠凝資料，都稱為普通硅酸鹽水泥，簡稱普通水泥。摻活性混合資料時，摻量不得超越15％；摻非活性混合資料時，摻量不得超越10％，同時摻活性和非活性混合資料時，總量不得超越15％，其中非活性混合資料不得超越10％，窯灰不得超越5%。按照國家規(guī)范，普通硅酸鹽水泥分為275、325．425、525、625和725六種標號。普通硅酸鹽水泥與硅酸鹽水泥的區(qū)別，僅在于其中含有少量混合資料,故其根本性能與硅酸鹽水泥一樣。與同標號硅酸鹽水泥相比，普通硅酸鹽水泥早期硬化速度稍慢，抗凍、耐磨性等性能也較硅酸鹽水泥稍差。普通硅酸鹽水泥凝結(jié)時間要求與硅酸鹽水泥一樣。它的運用范圍與硅酸鹽水泥也根本一樣，但它的標號范圍較寬，便于合理選用。2023/12/2511㈢混合資料及摻混合資料的硅酸鹽水泥1．混合資料在水泥磨細時，所摻入的天然或人工的礦物資料，稱為混合資料?；旌腺Y料按其性能可分為活性混合資料和非活性混合資料?；钚曰旌腺Y料常用的有?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合資料?；鹕交屹|(zhì)混合資料包括火山灰、硅藻土、沸石、凝灰?guī)r、燒粘土、煅曉的煤矸石，煤渣與粉煤灰等。非活性混合資料例如石英砂、粘土、石灰石、慢冷礦渣等。窯灰是從水泥回轉(zhuǎn)窯窯尾廢氣中搜集來的粉塵。作為混合資料，其性能介于非活性混合資料與活性混合資料之間。2023/12/25122．摻混合資料的硅酸鹽水泥礦渣硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥有275、325、425、525和625五個標號。目前消費較多的為325和425。三種水泥的標號及各齡期的強度值不得低于表5-3的規(guī)定。2023/12/2513三種水泥共同特性是：凝結(jié)硬化速度較慢，早期強度較低，但后期強度增長較快，甚至超越同標號的硅酸鹽水泥；水化放熱速度慢，放熱量也低；對溫度的敏感性較高，溫度較低時，硬化很慢，溫度較高時〔60～70°C以上〕硬化速度大大加快，往往超越硅酸鹽水泥的硬化速度；抵抗軟水及硫酸鹽介質(zhì)的侵蝕才干較硅酸鹽水泥高。這三種水泥的抗凍性差。礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥的干縮性大，而粉煤灰硅酸鹽水泥的干縮性小?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥的抗?jié)B性較高，礦渣硅酸鹽水泥的耐熱性較好。除能用于地面外，還特別適田于地下和水中的普通混凝土和大體積混凝土構(gòu)造以及蒸汽養(yǎng)護的混疑土構(gòu)件。2023/12/2514常用水泥選用表如表5-4。2023/12/2515二、混凝土㈠混凝土的組成資料㈡混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)㈢混凝土外加劑㈣混凝土配合比設(shè)汁2023/12/2516㈠混凝土的組成資料1．水泥混疑土強度的產(chǎn)生，主要是由于水泥硬化的結(jié)果。2．細骨料在混凝上中，凡粒徑在0.15～5㎜之間的骨料稱為細骨料。普通多以天然砂為細骨料。其中以石英砂為最正確。砂中含泥量，當混凝土強度等級≥C30時，應(yīng)不超越砂重的3％．當混疑上強度等級＜C30時，應(yīng)不超越過砂重的5％；有抗凍、抗?jié)B要求或其他特殊要求的混疑土，那么均不應(yīng)超越3%。云母含量不宜超越砂重的2％。輕物質(zhì)(比重小于2.0，如煤和渴煤等)含量不宜超越砂重1%。硫化物和硫酸鹽含量以SO3計不宜超越砂重1%。有機質(zhì)含量用比色法實驗，顏色不宜深于規(guī)范色。2023/12/2517砂子中各級尺寸顆粒搭配關(guān)系，稱為砂的顆粒級配。砂的粗細程度和顆粒級配用篩分法測定5㎜2.5㎜1.2㎜0.6㎜0.3㎜0.15㎜稱量每個篩上的篩余量(稱分計篩余〕，分計篩余占總分量的百分率稱分計篩余百分率。各篩之分計篩余百分率和一切孔徑大于該篩的分計篩余百分率相加，稱為各該篩的累計篩余百分率。2023/12/2518相據(jù)0.6㎜篩孔的累計篩余量分成三個級配區(qū)(表5-5)，混凝土用砂的顆粒級配，應(yīng)處于表5-5中的任何一個級配區(qū)以內(nèi)。除5㎜和0.6㎜篩號外，其它篩號允許稍有超出分區(qū)界限，但其總量不應(yīng)大于5%。砂的顆粒粗細是以細度模數(shù)Mx來表示，按下式計算Mx：式中：A1～A6分別為5～0.15㎜各號篩上的累計篩余百分率。細度模數(shù)愈大，表示砂子愈粗。細度模數(shù)在3.7～3.1者為粗砂；3.0～2.3者為中砂；2.2～1.6者為細砂；1.5～0.7者為特細砂。2023/12/25193．粗骨料在混凝土中，凡粒徑大于5㎜的骨料稱粗骨料，常用的有卵石(礫石)與碎石兩種。粗骨料的顆粒外形還有屬于針狀顆粒和片狀顆粒的，不應(yīng)超越規(guī)定含量。石子級配石子級配也經(jīng)過篩分法來確定。普通混凝土用碎石或卵石的顆粒級配有延續(xù)級配和延續(xù)級配之分。應(yīng)符合表5-6的規(guī)定。粗骨料中公稱粒徑的上限稱為該粒級的最大粒徑。2023/12/25204．水凡是能飲用的自來水和清潔的天然水，都能用來拌制和養(yǎng)護混凝土。污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸鹽(按計)超過水重1％的水和含油脂、糖類的水均不許運用。2023/12/2521(二)混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)1．混凝土拌和物的和易性混凝土拌合物的和易性，是指新拌合的混凝土拌合物在保證質(zhì)地均勻、各組成成分不離析的條件下，適宜于拌和、運輸、澆灌和搗實的綜合性質(zhì)。它包括有流動性；粘聚性；保水性等三方面的含義。測定和易性普遍運用坍落度實驗，如圖5-2所示?；炷粱旌衔锾涠鹊倪x擇見表5-7。圖5-2坍落度測定表示圖表5-7坍落度選擇參考表2023/12/25222．混凝土強度混凝土強度包括抗壓、抗折、抗剪、抗彎等，其中以抗壓強度為最大，在工程中為主要的承壓構(gòu)件。按其強度不同分為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C40、C45、C50、C55、C60等強度等級。影響混凝土強度的要素很多，其中水泥標號與水灰比是影響混凝土強度的主要要素。R28為混凝土養(yǎng)護28d抗壓強度，MPa；為灰水比；RC為水泥的實踐強度，MPa；A、B為閱歷系數(shù)。2023/12/2523(三)混凝土外加劑在混疑土拌和時或拌和前摻入的、其摻量普通不大于水泥分量5％，并能顯著改善混凝土性能的資料稱為混凝土外加劑。減水劑能堅持混凝土混合物的和易性不變而顯著減少其拌和水量的外加劑稱為減水劑。減水劑有多種，如M型(木質(zhì)磺酸鈣)、MF型等。速凝劑速凝劑的作用是使混凝土快凝并迅速到達較高強度，放射混凝土普通都需摻速凝劑。紅星I型和71l型速凝劑的性能如下：加速水泥硬化，初凝l～5min，終凝l0min以內(nèi)；提高混凝土早期強度，但摻入這兩種速凝劑的混凝土后期強度降低。早強劑為提高混凝土早期強度而用的外加劑為早強劑。常用的早強劑有氯化鈣和氯化鈉。2023/12/2524㈣混凝土配合比設(shè)汁1．絕對體積法的根本原理絕對體積法是以組成混凝土拌合物的水泥、砂子，石子及水等資料，經(jīng)過充分攪拌后，相互填充而到達絕對密實為原那么進展設(shè)計的，即混凝土體積等于各組成資料絕對體積的總和。Rh=Rb+б0〔5-3〕Rb—設(shè)計的強度等級б0—富有量2．設(shè)計步驟1〕確定配制混凝土強度Rh2023/12/25252〕確定水灰比W/C用Rh替代公式5-2中的R28得：〔5-4〕〔5-5〕〔5-6〕式中，—水泥的標號數(shù)值；Kc—水泥標號富余系數(shù)，普通為0.113；Rc—水泥的實踐強度，MPa。3〕確定用水量W，可根據(jù)本地域或本單位的閱歷數(shù)據(jù)，也可參照表5-10數(shù)值。2023/12/25264〕計算水泥用量由選定的用水量W與用式〔5-5〕求得的W/C可求出水泥用量?！?-7〕5〕選用合理砂率Sp砂率是指砂重占砂、石總重的百分率。2023/12/25276〕計算粗、細骨料的用量G及S

〔5-8〕式中，C、W、G、S—分別為每m3混凝土所用水泥，水、粗骨料、細骨料的分量；γc、γg、γs—分別為水泥、粗骨料、細骨料的比重；Sp—選用的砂率。7〕確定混凝土初步配合比〔5-9〕即得：水泥：砂：石=1：x：y；水灰比為：W/C8〕實驗調(diào)整2023/12/2528三、木材常用的坑木有松木、杉木、樺木、榆木和柞木等。其中以松用得最多。木材各項強度關(guān)系如表5-12所示。

⑴木材的疵病對它的抗拉強度影響很大，常使其承載才干顯著降低；而疵病對木材抗壓強度影響較小。⑵木材含水率對強度的影響程變也是不同的，對順紋抗壓和抗彎強度影響較大，對順紋抗剪強度影響較小，而對抗拉強度幾乎沒有什么影響。⑶木材在外力的長期作用下，其耐久強度為短時極限強度的50～60%。⑷木材受熱后強度降低；如溫度超越140℃，木材開場分解炭化，力學性質(zhì)顯著惡化，溫度較高，木材易開裂。2023/12/2529為了提高坑木的效力年限,還要對坑木進展防腐處置.2023/12/2530四、金屬資料金屬資料作支架有許多優(yōu)點：強度大，可支撐較大的地壓，運用期長，可多次復(fù)用，安裝容易，耐火性強，必要時也可制成可縮性構(gòu)造。初期投資雖然大些，但可回收，總本錢還是經(jīng)濟的。常用的金屬支架資料有：工字鋼、角鋼、槽鋼，輕便鋼軌、礦用工字鋼以及礦用特殊型鋼等。槽鋼2023/12/2531工字鋼角鋼U型鋼輕軌2023/12/2532第二節(jié)錨噴支護一、錨桿支護二、放射混凝土支護錨噴三、支護及錨噴網(wǎng)結(jié)合支護四、組合錨桿支護2023/12/2533一、錨桿支護㈠錨桿的構(gòu)造類型㈡錨桿支護的作用原理㈢錨桿支護參數(shù)確定㈣錨桿的布置㈤錨桿支護施工2023/12/2534㈠錨桿的構(gòu)造類型1．鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿⑴鋼筋砂漿錨桿⑵鋼絲繩砂漿錨稈鋼筋或鋼絲繩砂漿錨稈是全長錨固型錨桿。設(shè)計錨固為為30～50KN。2023/12/25352．全屬倒楔式錨桿此種錨桿由桿體、固定楔、活動倒楔、墊板和螺帽組成，如圖5-6所示。這種錨桿屬端頭錨固型，安裝后可立刻承載，可回收。錨固力達40KN左右。常用于圍巖比較破碎，需求立刻承載的地下工程。2023/12/25363．木錨桿普通木錨桿緊縮木錨桿

圖5-6木錨桿普通木錨桿；b.壓縮木錨桿1—外楔；2—鐵墊圈；3—木托板；4—木桿體；5——內(nèi)楔

2023/12/25374.樹脂錨桿用樹脂為粘結(jié)劑，在固化劑和加速劑的作用下，將錨桿的頭部粘結(jié)在錨桿孔內(nèi)。端頭錨固型樹脂錨桿是由樹脂藥包和桿體組成(圖5-7)。運用115型樹脂錨固劑，可在3～5min內(nèi)凝膠到達很高的錨固強度，15min后即可套上墊板緊固螺帽。運用82型錨固劑，可在15～60s內(nèi)凝膠，5min后錨固力可達40KN以上，可滿足5min上墊板擰緊螺帽的要求。2023/12/25385．快硬水泥錨桿快硬水泥錨桿的桿體構(gòu)造與樹脂錨桿一樣，是端頭錨固型錨桿。目前常用的膠結(jié)資料有國產(chǎn)定型早強水泥和雙快水泥按一定比例混合而成。運用前需浸水2～3min，在錨桿孔內(nèi)經(jīng)桿頭攪拌，12min后錨固力開場增長，lh后錨固力可達60kN左右。適用于圍巖自穩(wěn)時間超越12min的各類永久性地下工程。配合先噴后錨，在軟巖中亦可運用。2023/12/25396．快硬膨脹水泥錨桿快硬膨脹水泥錨桿是用快硬膨脹水泥卷替代樹脂藥包，對錨桿桿體進展端頭錨固的一種錨桿。錨桿桿體用φ14㎜或φ16㎜鋼筋做成，頭部的前端焊一φ38～40㎜的阻撓墊圈，另一端車有螺紋。2023/12/25407．管縫式錨桿管縫式錨桿又稱開縫式或摩擦式錨桿，它是采用高強度鋼板卷壓成帶縱縫的管狀桿體外徑38.1㎜，用鑿巖機強行壓入比桿徑小2～3mm的錨孔，為安裝方便，打入端略呈錐形。由于管壁彈性恢復(fù)力擠壓孔壁而產(chǎn)生錨固力，屬全長錨固型錨桿。對地層橫向錯動，有良好適應(yīng)才干，鉆孔變彎曲，錨固得更牢。這種錨桿的本錢較高，不能回收復(fù)用，但錨固性能好，錨固力大。2023/12/25418．可伸縮式錨桿⑴構(gòu)造可伸縮式錨桿。這種錨桿是對桿件、內(nèi)錨頭、外錨頭及托板等構(gòu)件采用特殊構(gòu)造實現(xiàn)可伸縮的目的。2023/12/2542⑵桿體可伸縮錨桿用優(yōu)質(zhì)鋼材，并對資料進展專門加工處置，可制成較大延伸率的錨桿桿體。2023/12/25439.其它錨桿脹裂式速效預(yù)應(yīng)力錨桿玻璃鋼錨桿中空自鉆式錨桿2023/12/2544玻璃鋼錨桿2023/12/2545中空自鉆式錨桿2023/12/2546㈡錨桿支護的作用原理1．懸吊作用懸吊作用是利用錨桿將脆弱的直接頂懸吊于上部鞏固穩(wěn)定的巖層上，或者是用錨桿將因巷道開挖而引起松動的巖塊連結(jié)在松動區(qū)外的完好鞏固巖體上，使松動巖塊不致冒落。圖5-15錨桿的懸吊作用2023/12/25472．組合梁作用組合梁作用是將層狀巖體各層用錨桿銜接并緊固,錨桿把數(shù)層薄的巖層組合成類似鉚釘加固的組合梁，從而提高了巖層的整體抗彎才干。圖5-16錨桿的組協(xié)作用2023/12/25483．錨桿的楔固作用錨桿的楔固作用是在圍巖中存在一組或幾組不同產(chǎn)狀的不延續(xù)面的情況下，由于錨桿穿過這些不延續(xù)面，防止或減少了圍巖沿不延續(xù)面的挪動，如圖5-17所示。2023/12/25494．擠壓加固拱作用對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，假設(shè)及時用錨桿加固，就能提高巖體構(gòu)造弱面的抗剪強度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)構(gòu)成一個不僅能維持本身穩(wěn)定、而且能阻止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而堅持巷道的穩(wěn)定。2023/12/2550㈢錨桿支護參數(shù)確定⑴按懸吊實際確定支護參數(shù)1〕錨桿長度錨桿長度的計算公式為式中：L1為錨桿外露長度，普通L1=0.1～0.15m。對于端頭錨固型錨桿，L1=墊板厚度+螺母厚度+〔0.03～0.05〕m；對于全長錨固錨桿，還要加上穹形球體的厚度。L2為錨桿有效長度。L3為錨桿錨固段長度，普通端錨L3=0.3～0.4m，由拉拔實驗確定；當圍巖松軟時還要加大。對于全長錨固錨桿，錨桿的有效長度那么為L2+L3。2023/12/2551①當直接頂需求懸吊而它們的范圍易于劃定時，L2應(yīng)大于或等于它們的厚度。②當巷道圍巖存在松動破碎帶時，L2應(yīng)大于巷道松動破碎區(qū)高度hi，hi可按下式確定：有效長度L2，有以下幾種確定方法：式中，RMR為CSIR地質(zhì)力學分級巖體總評分；B為巷道跨度。③普通還可按L2=KH進展計算，H為脆弱巖層厚度〔或冒落拱厚度〕，m；K為思索脆弱巖層變化的平安系數(shù)，普通取1.5～2。脆弱巖層H確實定是根據(jù)地質(zhì)資料，實測或閱歷估計，冒落拱高度是按下式估算，即2023/12/25522〕錨桿桿體直徑式中，d為錨桿桿體直徑，㎜；Q為錨固力，由拉拔實驗確定，KN；σt為桿體資料抗拉強度，MPa。3〕錨桿間、排距錨桿的間距，排距計算，通常間、排距相等，取為a，并根據(jù)錨桿的錨固力應(yīng)等于或大于被懸吊巖石的分量的原那么確定，即：式中，γ為巖石體積力，KN/m3。錨桿桿體直徑根據(jù)桿體承載力與錨固力等強度原那么確定，即2023/12/2553⑵按擠壓加固拱實際計算錨桿參數(shù)，它不要求錨桿伸入鞏固巖層中。這樣錨桿長度和間距之間必需滿足某種關(guān)系，才干構(gòu)成一定厚度的擠壓加固拱，以支承地壓，按照擠壓加固拱實際，加固拱厚礎(chǔ)與錨桿長度和間距之間的關(guān)系可按下式b——加固拱厚度，m；L——錨桿的有效長度，m；α——錨桿在松散體中的控制角，度；a——錨桿的間距。根據(jù)上式，假設(shè)按常用錨桿1600～1800㎜和間、排距500～700㎜，那么加固拱厚度將為1000～1200㎜，相當于2～3層料石碹拱的厚度。2023/12/2554㈣錨桿的布置根據(jù)圍巖的性質(zhì)，錨桿可陳列成方形、五花形等。方形適用于穩(wěn)定的巖層，梅花形適用于穩(wěn)定性較差的巖層，其布置如圖5—20所示。錨桿的錨入方向，應(yīng)與巖層面或主要裂隙面成較大的角度相交，盡能夠與其正交；層面與裂隙面不明顯時，錨桿應(yīng)垂直于巷道周邊錨入。圖5-20錨桿的布置方式〔a〕方形布置；〔b〕梅花形布置2023/12/2555㈤錨桿支護施工1．鉆眼、錨桿安裝為了獲得良好的支護效果，普通在爆破后即安設(shè)頂部錨桿。目前可采用氣腿鑿巖機鉆眼，手工安裝錨桿。當圍巖較穩(wěn)定時，也可以在爆破后先噴混凝土，等裝巖后再用錨桿眼打眼安裝機進展文護任務(wù)，或者在裝巖機后面用此機進展支護。2．錨桿的檢驗為保證錨桿支護質(zhì)量，必需對錨桿施工加強技術(shù)管理和質(zhì)量檢查，主要檢查錨桿孔直徑、深度、間距及螺帽的擰緊程度，并對錨桿錨固力進展抽查檢驗，常用設(shè)備是ML-20型錨桿拉力計(圖5-23)2023/12/25562023/12/2557㈠支護的作用原理㈡放射混凝土厚度㈢放射混凝土施工㈣放射混凝土支護存在的問題二、放射混凝土支護2023/12/2558㈠支護的作用原理1．加固與防止風化放射混凝土以較高的速度射入張開的節(jié)理裂隙，產(chǎn)生好像石墻灰縫一樣的粘結(jié)作用，從而提高了巖體粘結(jié)力和內(nèi)摩擦角，也就是提高了圍巖的強度。同時放射混凝土層封鎖了圍巖，可以防上因水和風化作用呵斥圍巖的破壞與剝落。放射混凝土的補強作用2023/12/25592．改善圍巖應(yīng)力形狀一方面將圍巖外表的凹凸不平處填平，消除因巖面不平引起的應(yīng)力集中景象，防止過大的集中應(yīng)力所呵斥的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙向受力形狀變成三向受力形狀，提高了圍巖的強度。噴前圍巖強度曲線噴前圍巖應(yīng)力圓2023/12/25603．柔性支護作用放射混凝土具有一定的柔性，可以和圍巖共同變形產(chǎn)生一定量的徑向位移，使圍巖的自支承才干得以充分發(fā)揚，噴層本身的受力形狀得到改善，另一方面，混凝土噴層在與圍巖共同變形中遭到緊縮，對圍巖產(chǎn)生支護反力，抑制圍巖產(chǎn)生過大的變形，防止圍巖發(fā)生松動破碎。4．組臺拱作用開巷后及時放射一層混凝土，抵抗圍巖的部分破壞，防止個別危巖活石的滑移或墜落，那么巖塊間的聯(lián)鎖咬協(xié)作用就能得以堅持，這樣，不僅能堅持圍巖本身的穩(wěn)定，并且與噴層構(gòu)成共同承載的整體構(gòu)造—組合拱。2023/12/2561㈡放射混凝土厚度由于地質(zhì)條件非常復(fù)雜，計算噴厚的方法，只能供參考或作驗算用?，F(xiàn)場仍多是根據(jù)工程類比按閱歷數(shù)據(jù)選取噴厚。當巖體變形小，穩(wěn)定性較好時，假設(shè)選用拱形斷面，一般只需放射混凝土，不用打錨桿，噴厚為50～150㎜。當巖體變形較大時，混凝土噴層將不能有效的進展支護。實驗證明當噴層厚度超越150mm時，不但支護才干不能提高，而且支護本錢明顯提高，因此應(yīng)選用錨噴結(jié)合支護。這時以錨桿為主的噴混凝土只對錨桿間外表巖石進展部分支護和防止圍巖分化。2023/12/2562㈢放射混凝土施工1．施工機具⑴混凝土放射機混凝土放射機按放射工藝可分為干式和濕式兩大類。轉(zhuǎn)子—Ⅱ型放射機為干式混凝土放射機，由主機，傳動機構(gòu)、風路系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)，機架等組成。轉(zhuǎn)子—Ⅴ型潮噴機保管了轉(zhuǎn)子—Ⅱ型與轉(zhuǎn)予—Ⅳ型的優(yōu)點，并進展了改造。裝入放射機的是潮濕的混合料，在噴頭處再參與適量水后噴向巖面。2023/12/2563轉(zhuǎn)子—Ⅴ型潮噴機2023/12/2564⑵混凝土放射機配套設(shè)備Ⅳ型混凝土螺旋攪拌機HPLG-5型轉(zhuǎn)子型放射機供料安裝，它可與國內(nèi)各種型號的轉(zhuǎn)子式混凝土放射機配套運用，作為配比、攪拌和向放射機供料之用。簡易的杠桿式機械手國產(chǎn)的MK—Ⅱ型機械手2023/12/25652023/12/25662．放射混凝土資料⑴資料1〕水泥：普通選用硅按鹽水泥或普通水泥，其標號不應(yīng)低于325號。2〕砂：以采用粒徑為0.35～3.0mm的中、細砂為好。3〕石子：普通選用鞏固的河卵石或碎石，其中碎石回彈力低，但易于堵管和磨損管道，而河卵石那么相反。石子粒徑應(yīng)根據(jù)放射機性能選取。在實踐任務(wù)中，為了減少回彈，石子粒徑不成大于15mm。石子的合理級配是影響混凝土質(zhì)量、水泥用量和回彈率的重要要素之一，其合理級配可參考表5—19。表5-19放射混凝土用石子的合理級配2023/12/25674〕水，要求干凈、不合雜質(zhì)。污水、pH＞4的酸性水和硫酸鹽含量按SO4計超越水重1％的水，都不許運用。5〕速凝劑：為了使混凝土速凝，提高早期強度，普通摻入水泥分量的2.5％～4％的速凝劑。要求初凝時間小于5min，終凝時間小于10min。⑵混凝土配合比適宜的配合比應(yīng)使噴層有足夠的抗壓、抗拉和粘結(jié)強度，收縮變形值要小，回彈率要低。水泥、砂的分量配合比為：水泥：砂＝1：2～3，水灰比：0.45～0.55。表5-20混凝土分量配合比2023/12/25683．工藝參數(shù)

1〕放射機的任務(wù)風壓任務(wù)風壓指正常放射作業(yè)時，放射機任務(wù)室里的風壓。據(jù)實驗，干式放射時噴嘴出口處的風壓應(yīng)控制在0.1MPa，濕噴時應(yīng)控制在0.15～0.18MPa。對于罐式和轉(zhuǎn)子式干式放射機程度輸料在200m內(nèi)時，其任務(wù)風壓可按下式估算：任務(wù)風壓〔MPa〕=0.1+0.001×輸料管長度〔m〕當放射間隔發(fā)生變化時，可參考下述數(shù)值：程度輸料每添加100m，任務(wù)風壓應(yīng)提高0.08～0.1MPa；垂直向上每添加10m，任務(wù)風壓應(yīng)提高0.02～0.03MPa。2023/12/25692〕水壓水壓應(yīng)比風壓高0.1MPa左右，以保證噴頭處的水環(huán)能充分潮濕高速流過的拌合料。3〕水灰比放射泥凝土的最正確水灰比為0.4～0.45。4〕噴頭與受噴面的間隔及傾角適宜的間隔應(yīng)使回彈率低而混凝土強度高，普通控制在0.8～1.2m。噴頭方向除了噴墻下部可下俯l0～15°外，應(yīng)盡量與受噴面正交。2023/12/25707〕混合料的存放時間由于砂、石含有一定水分，與水泥混合后，存放時間也應(yīng)該縮短。不摻速凝劑，存放時間不應(yīng)超越2h；摻速凝劑，存放時間不應(yīng)超越2min。5〕一次放射厚度假設(shè)一次放射厚度過大，由于重力作用，會使混凝土顆粒之間的凝著力減弱，混凝土將發(fā)生墜落；假設(shè)噴層厚度過小，石子無法嵌入灰漿層，使回彈增大。閱歷闡明一次噴厚，墻50～100㎜，拱30～60㎜為宜。6〕分層放射的間歇時間普通放射順序為分段從下向上放射，一次放射厚度逐漸減小。需求進展復(fù)噴時，其間隔時間與水泥種類、任務(wù)溫度、速凝劑摻量等要素有關(guān)。2023/12/25714．施工預(yù)備任務(wù)放射混凝土前，應(yīng)按設(shè)計要求檢查巷道規(guī)格，用壓風、水沖洗巖面并去除險石，仔細檢查放射機具和風、水、電、管線以及預(yù)備好照明和防塵設(shè)備等。5．放射作業(yè)1〕嚴厲按操作規(guī)程正確運用混凝土放射機，尤其要留意調(diào)整好風壓、水壓，以減少回彈量和粉塵濃度。另外，混合料應(yīng)隨拌隨用，其存放時間，摻速凝劑時不應(yīng)超越20min，不摻速凝劑時不應(yīng)超越2h。2〕噴頭操作，要先給水后送料，及時調(diào)整水灰比，放射順序應(yīng)先墻后拱，自下而上呈螺旋狀軌跡挪動，旋轉(zhuǎn)直徑以200mm左右為宜。2023/12/25723〕為了保證放射質(zhì)量、提高工效，應(yīng)合理劃分放射區(qū)段。普通以6m長為一根本段，根本段再分為2m長的三小段。噴墻時，每噴完1.5m高使依次向相鄰小段前進。圖5-33為拱形巷道合理劃分放射區(qū)段的一個實例。對于凹凸嚴重的巖面，應(yīng)先凹后凸、自下而上地正確選擇放射次序。2023/12/2573㈣放射混凝土支護存在的問題⑴回彈在施工中應(yīng)合理確定工藝參數(shù)，使回彈率控制在：邊墻不超越15％，拱部不超越25％。⑶圍巖滲漏水的處置巖幫僅有少量滲水、淌水，可用壓風清掃，邊吹邊噴；遇有小裂隙水，可用快凝水泥注漿封堵，然后再噴；假設(shè)有涌水或大面積漏水，必需將水導(dǎo)出，如圖5-35所示。⑵粉塵1〕加強水泥與水的混合2〕加強通風3〕留意操作人員的個體防護4〕采用濕噴機2023/12/2574首先找到水源點，在該處鑿一個深約l0㎝左右的喇叭口，沖洗干凈后，用速凝水泥漿將導(dǎo)水管理入，再向管子周圍噴混凝土，待混凝土到達一定強度后，再導(dǎo)游管內(nèi)注入水泥漿，將孔封鎖。2023/12/2575三、錨噴支護及錨噴網(wǎng)結(jié)合支護錨桿和放射混凝土雖各自有優(yōu)點，但也有缺乏之處。錨噴結(jié)合支護，恰能使兩著取長補短，互為補充，是一種性能更好的支護方式。放射混凝土能有效的控制錨桿間的石塊掉落，但其本身是脆弱的，當巖石變形大時，容易開裂剝落。處理方法之一就是在放射混凝土中參與鋼纖維，添加混凝土的抗彎才干和韌性。另外就是放射混凝土之前敷設(shè)金屬網(wǎng)，噴后成鋼筋混凝土層，提高了混凝土的整體性，改善了噴層的抗拉性能，這就構(gòu)成了錨噴網(wǎng)結(jié)合支護，能有效的支護松散破碎的脆弱巖層。金屬網(wǎng)用鋼筋直徑普通為6～12㎜，鋼筋間距普通為200～400㎜。2023/12/2576四、組合錨桿支護錨網(wǎng)支護錨網(wǎng)支護是將金屬網(wǎng)用托板固定或綁扎在錨桿上所組成的支護方式。金屬網(wǎng)用來維護錨桿間的圍巖，防止小塊松散巖石掉落，也可作為放射混凝土的配筋。被拉緊的金屬網(wǎng)還能起到聯(lián)絡(luò)各錨桿組成支護整體的作用。常見的金屬網(wǎng)有金屬菱形網(wǎng)、經(jīng)緯網(wǎng)，普通采用直徑3～4㎜的鐵絲編制而成，普通采用鍍鋅鐵絲，由于金屬網(wǎng)耗費鋼材較大，目前正在使具有一定抗拉強度和延伸率的玻璃鋼纖維或塑料網(wǎng)替代。菱形網(wǎng)經(jīng)緯網(wǎng)2023/12/2577錨網(wǎng)支護梯形巷道2023/12/2578錨網(wǎng)支護拱形巷道2023/12/2579錨網(wǎng)帶支護錨網(wǎng)帶支護由錨桿、鋼帶及金屬網(wǎng)組成。鋼帶是用扁鋼或薄鋼板制成，為了便于錨桿安裝，在鋼帶上預(yù)先鉆好孔，鉆孔外形為橢圓形，鉆孔直徑應(yīng)由相應(yīng)錨桿直徑確定。也可采用鋼筋梯替代鋼筋帶。2023/12/2580錨桿桁架支護錨桿桁架主要有錨桿、拉桿、拉緊器及墊塊結(jié)合而成的。程度拉桿的預(yù)緊作用，增大了沿巷道軸向的一組裂隙的摩擦系數(shù)，提高了圍巖的整體性，有利于頂板圍巖的成拱。錨桿桁架特別適宜圍巖變形大的軟巖巷道，對于錨桿或其它常規(guī)支護方法難于維護的復(fù)雜地質(zhì)條件，脆弱破碎頂板控制有重要作用。2023/12/2581桁架錨桿2023/12/2582第三節(jié)普通支架一、木支架二、金屬支架三、鋼筋混凝土(棚式)支架四、石材整體式支架2023/12/2583一、木支架

巷道中常用的木支架是梯形棚子，由頂梁、棚腿和背板、木楔等組成，其構(gòu)造如圖5-37所示。頂梁接受頂板巖石給它的垂直壓力構(gòu)件。棚腿接受頂梁傳給它的軸向壓力和側(cè)幫巖石給它的擠壓力。背板將巖石壓力均勻地傳給主要構(gòu)件梁與腿上，并能阻撓化石垮落。木楔的作用是使棚子與圍巖緊固在一同，為防止放炮崩倒棚子，木楔向任務(wù)面方向打緊。撐柱的作用是加強棚子在巷道軸線方向上的穩(wěn)定性。2023/12/2584１—頂梁；2—棚腿；3—木楔；4—背板；5—撐柱；6—楔子４ⅠⅠ３80°２６１５2023/12/2585頂梁與棚腿的聯(lián)接，有“親口接〞和鴨嘴式結(jié)合兩種，前者常用。(圖5—38)。頂梁和棚腿應(yīng)選用同樣直徑的坑木，以便加工和架設(shè)。根據(jù)巷道頂梁處的凈寬度，支架坑木直徑和每米巷道架棚數(shù)可按表5-21選取。鴨嘴式結(jié)合2023/12/2586表5-21木材支架坑木直徑與每米巷道架棚數(shù)2023/12/2587優(yōu)點：木棚分量輕，加工架設(shè)容易，有一定的強度；在構(gòu)造上可作成具有一定剛性或較大可縮性的支架，能適應(yīng)多變的地質(zhì)條件，當?shù)貕和辉鰰r還能發(fā)出聲響訊號，故在地下采礦工程中用得最早，過去也用得最多．

缺陷：由于木棚強度不高，不防火，易腐朽，不能阻水和防止圍巖風化，運用日漸減少，每年耗費的坑水量非常宏大，因此，節(jié)約坑木并尋求坑木代用品，勢在必行。2023/12/25882023/12/2589木支架破壞情況2023/12/2590二、金屬支架㈠梯形金屬支架梯形金屬支架用18～24kg/m鋼軌、16～20號號工字鋼或礦用工宇鋼制造，由兩腿一梁構(gòu)成(圖5-39)，其常用的梁、腿銜接方式亦如圖示。這種支架通常用在回采巷道中，在斷面較大、地壓較嚴重的其它巷道里也可使用。2023/12/2591工字鋼梯形支架2023/12/2592㈡拱形可縮性金屬支架拱形可縮性金屬支架是用特殊型鋼制造，它的構(gòu)造如圖5-40所示。1—拱梁；2—柱腿；3—卡箍；4—底座圖5-40拱形可縮性金屬支架每架棚子由三個根本構(gòu)件所組成，一根曲率為R1的弧形頂梁和兩根上端部帶曲率為R2的柱腿。弧形頂梁的兩端插入相搭接在柱腿的彎曲部上，組成一個三心拱。2023/12/2593拱形可縮性金屬支架適用于地壓大，地壓不穩(wěn)定和圍巖變形量大的巷道，支護斷面普通不大于12m2。支架棚距普通為0.7～1.1m，棚子之間運用金屬拉桿經(jīng)過螺栓、夾板等相互緊緊拉住，或打入撐柱撐緊，以加強支架沿巷道軸線方向的穩(wěn)定性。2023/12/2594U型鋼拱形可縮性支架2023/12/2595U型鋼方環(huán)形可縮性支架2023/12/2596三、鋼筋混凝土(棚式)支