第十章、巷道支護(hù)

第一節(jié)普通支架第二節(jié)錨噴支護(hù)第三節(jié)支護(hù)材料2023/1/14第一節(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2023/1/14一、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，其結(jié)構(gòu)如圖5-37所示。

頂梁承受頂板巖石給它的垂直壓力構(gòu)件。

棚腿承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，并能阻擋化石垮落。木楔的作用是使棚子與圍巖緊固在一起，為防止放炮崩倒棚子，木楔向工作面方向打緊。撐柱的作用是加強(qiáng)棚子在巷道軸線方向上的穩(wěn)定性。2023/1/14１—頂梁；2—棚腿；3—木楔；4—背板；5—撐柱；6—楔子

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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2023/1/14表5-21木材支架坑木直徑與每米巷道架棚數(shù)

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優(yōu)點(diǎn)：木棚重量輕，加工架設(shè)容易，有一定的強(qiáng)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(dāng)?shù)貕和辉鰰r(shí)還能發(fā)出聲響訊號(hào)，故在地下采礦工程中用得最早，過去也用得最多．

缺點(diǎn)：由于木棚強(qiáng)度不高，不防火，易腐朽，不能阻水和防止圍巖風(fēng)化，使用日漸減少，每年消耗的坑水量十分巨大，因此，節(jié)約坑木并尋求坑木代用品，勢(shì)在必行。2023/1/142023/1/14木支架破壞情況2023/1/14二、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(hào)號(hào)工字鋼或礦用工宇鋼制作，由兩腿一梁構(gòu)成(圖5-39)，其常用的梁、腿連接方式亦如圖示。這種支架通常用在回采巷道中，在斷面較大、地壓較嚴(yán)重的其它巷道里也可使用。2023/1/14工字鋼梯形支架2023/1/14㈡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作，它的結(jié)構(gòu)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(gè)基本構(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(gè)三心拱。2023/1/14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(hù)斷面一般不大于12m2。支架棚距一般為0.7～1.1m，棚子之間應(yīng)用金屬拉桿通過螺栓、夾板等互相緊緊拉住，或打入撐柱撐緊，以加強(qiáng)支架沿巷道軸線方向的穩(wěn)定性。

2023/1/14U型鋼拱形可縮性支架2023/1/14U型鋼方環(huán)形可縮性支架2023/1/14三、鋼筋混凝土(棚式)支架

鋼筋混凝土支架和木支架、梯形金屬支架一樣，構(gòu)件為直線形，故構(gòu)件主要承受彎而混凝土抗壓強(qiáng)度高，抗拉強(qiáng)變甚低(一般相當(dāng)于抗壓強(qiáng)度的1/8～1/12)，故需在構(gòu)件中配置鋼筋以承受因彎曲而產(chǎn)生的拉應(yīng)力，而混凝土則主要承受構(gòu)件中的壓應(yīng)力，二者結(jié)合，各用其長(zhǎng)，使構(gòu)件承載能力提高。

它適應(yīng)于地壓穩(wěn)定、服務(wù)年限長(zhǎng)及斷面不小于12m2。不適宜用于有動(dòng)壓的巷道。由于它構(gòu)件重，架設(shè)困難，隨著錨噴文護(hù)的發(fā)展，鋼筋混凝土棚子使用已日漸減少。

2023/1/14四、石材整體式支架2023/1/14

1．石材整體式支架的結(jié)構(gòu)石材整體式支架(簡(jiǎn)稱石材支架、俗名砌碹)是指用料石、混凝土或鋼筋混凝土砌筑成的連續(xù)整體式支架。其主要形式是直墻拱頂式，由拱、墻和基礎(chǔ)三部分組成，如圖5-42所示。

拱的作用是承受頂壓，并向墻和兩幫傳遞。

墻的作用是支承拱和抗側(cè)壓，在拱基處，拱傳給墻的力可分為豎壓力V和橫推力H，要求壁后充填密實(shí)，以防在壓力作用下拱與墻計(jì)裂?；A(chǔ)的作用是將墻傳來的荷載和自重均勻傳給底板。底板巖石堅(jiān)硬時(shí)，墻與基礎(chǔ)可以同寬，巖石松軟時(shí)，基礎(chǔ)必須加寬，在有底鼓時(shí)，還要砌筑底拱。2023/1/14

使用料石砌筑拱、墻時(shí)，一般采用拱、墻等厚，即拱厚d。=墻厚T，可按表5-22選取拱墻厚度。使用混凝土砌拱、料石砌墻時(shí)，一般拱、墻不等厚，可按表5-23選取拱墻厚。拱、墻均使用混疑土砌筑時(shí)，可參照表5-23混凝土拱厚數(shù)據(jù)選用。石材支架具有堅(jiān)固耐久、防火阻水、通風(fēng)阻力小、材料來源廣等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是施工復(fù)雜，工期長(zhǎng)，成本較高。故多用于服務(wù)期長(zhǎng)的主要巷道。

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表5-22料石或磚砌巷道拱壁厚度㎜

2023/1/14表5-23混凝土拱、料石墻砌巷道拱壁厚度㎜2023/1/14

2．石材支架的施工石材支架的巷道多是在掘進(jìn)后先架設(shè)臨時(shí)支架，以防止掘進(jìn)與砌碹之間這段距離(20～40m)中的頂、幫巖石垮落。臨時(shí)支架有兩種：一種是采用帶腿的金屬拱形支架，由架頂、架肩、架腿或架頂、架腿組成，前者(圖5-43)適用于寬度較大的斷面后者用于寬度小于4m的巷道。2023/1/14在圍巖穩(wěn)定、側(cè)壓小的情況下，可采用無腿拱形金屬臨時(shí)支架，如圖5-44所示。

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石材支架的施工過程簡(jiǎn)述如下：

1）拆除臨時(shí)支架的架腿

2）掘砌基礎(chǔ)基礎(chǔ)挖出后，將溝內(nèi)積水排凈，掛好中、腰線，在硬底上鋪50mm厚砂漿，然后在上面砌筑料石。3）砌墻在砌墻的同時(shí)，應(yīng)用矸石或混凝土將壁后充填密實(shí)。砌筑混凝土墻時(shí)，必須根據(jù)中、腰線組立模板(圖5-46)，然后分層澆灌與搗固。4）砌拱其工作內(nèi)容包括拆除臨時(shí)支架的架肩和架頂、搭工作臺(tái)、立碹胎、砌拱。目前多采用金屬碹胎和金屬模板。后者(圖5-47)適用于用料石、混凝上塊砌碹，或在跨度不大的巷道中砌碹。其他情況可用帶腿碹胎(圖85-48)砌碹。

5）拆模清理2023/1/142023/1/142023/1/14第五章習(xí)題常用的硅酸鹽水泥品種有哪些，各自的組成成分？水泥的凝結(jié)時(shí)間？混合材料有哪些，加混合材料的硅酸鹽水泥特點(diǎn)？混凝土的組成材料有哪些，粗骨料的級(jí)配方式有哪兩種，混凝土的和易性，測(cè)定方法，影響混凝土強(qiáng)度的主要因素是什么？常用的錨桿結(jié)構(gòu)類型有哪些，支護(hù)原理？噴射混凝土支護(hù)的作用原理？2023/1/14三、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(xiàng)強(qiáng)度關(guān)系如表5-12所示。

⑴木材的疵病對(duì)它的抗拉強(qiáng)度影響很大，常使其承載能力顯著降低；而疵病對(duì)木材抗壓強(qiáng)度影響較小。⑵木材含水率對(duì)強(qiáng)度的影響程變也是不同的，對(duì)順紋抗壓和抗彎強(qiáng)度影響較大，對(duì)順紋抗剪強(qiáng)度影響較小，而對(duì)抗拉強(qiáng)度幾乎沒有什么影響。⑶木材在外力的長(zhǎng)期作用下，其持久強(qiáng)度為短時(shí)極限強(qiáng)度的50～60%。⑷木材受熱后強(qiáng)度降低；如溫度超過140℃，木材開始分解炭化，力學(xué)性質(zhì)顯著惡化，溫度較高，木材易開裂。2023/1/14

為了提高坑木的服務(wù)年限,還要對(duì)坑木進(jìn)行防腐處理.2023/1/14四、金屬材料

金屬材料作支架有許多優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度大，可支撐較大的地壓，使用期長(zhǎng)，可多次復(fù)用，安裝容易，耐火性強(qiáng)，必要時(shí)也可制成可縮性結(jié)構(gòu)。初期投資雖然大些，但可回收，總成本還是經(jīng)濟(jì)的。常用的金屬支架材料有：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2023/1/14工字鋼角鋼U型鋼輕軌2023/1/14第二節(jié)錨噴支護(hù)一、錨桿支護(hù)二、噴射混凝土支護(hù)錨噴三、支護(hù)及錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)四、組合錨桿支護(hù)2023/1/14一、錨桿支護(hù)㈠錨桿的結(jié)構(gòu)類型㈡錨桿支護(hù)的作用原理㈢錨桿支護(hù)參數(shù)確定㈣錨桿的布置㈤錨桿支護(hù)施工2023/1/14㈠錨桿的結(jié)構(gòu)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(zhǎng)錨固型錨桿。設(shè)計(jì)錨固為為30～50KN。2023/1/142．全屬倒楔式錨桿此種錨桿由桿體、固定楔、活動(dòng)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，安裝后可立即承載，可回收。錨固力達(dá)40KN左右。常用于圍巖比較破碎，需要立即承載的地下工程。

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3．木錨桿普通木錨桿壓縮木錨桿

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

2023/1/144.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)。使用115型樹脂錨固劑，可在3～5min內(nèi)凝膠達(dá)到很高的錨固強(qiáng)度，15min后即可套上墊板緊固螺帽。使用82型錨固劑，可在15～60s內(nèi)凝膠，5min后錨固力可達(dá)40KN以上，可滿足5min上墊板擰緊螺帽的要求。

2023/1/145．快硬水泥錨桿

快硬水泥錨桿的桿體結(jié)構(gòu)與樹脂錨桿相同，是端頭錨固型錨桿。目前常用的膠結(jié)材料有國(guó)產(chǎn)定型早強(qiáng)水泥和雙快水泥按一定比例混合而成。使用前需浸水2～3min，在錨桿孔內(nèi)經(jīng)桿頭攪拌，12min后錨固力開始增長(zhǎng)，lh后錨固力可達(dá)60kN左右。適用于圍巖自穩(wěn)時(shí)間超過12min的各類永久性地下工程。配合先噴后錨，在軟巖中亦可應(yīng)用。2023/1/14

6．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代替樹脂藥包，對(duì)錨桿桿體進(jìn)行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㎜的阻擋墊圈，另一端車有螺紋。2023/1/14

7．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(qiáng)度鋼板卷壓成帶縱縫的管狀桿體外徑38.1㎜，用鑿巖機(jī)強(qiáng)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(zhǎng)錨固型錨桿。對(duì)地層橫向錯(cuò)動(dòng)，有良好適應(yīng)能力，鉆孔變彎曲，錨固得更牢。這種錨桿的成本較高，不能回收復(fù)用，但錨固性能好，錨固力大。2023/1/14

8．可伸縮式錨桿

⑴結(jié)構(gòu)可伸縮式錨桿。這種錨桿是對(duì)桿件、內(nèi)錨頭、外錨頭及托板等構(gòu)件采用特殊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)可伸縮的目的。2023/1/14

⑵桿體可伸縮錨桿

用優(yōu)質(zhì)鋼材，并對(duì)材料進(jìn)行專門加工處理，可制成較大延伸率的錨桿桿體。2023/1/14

9.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2023/1/14玻璃鋼錨桿2023/1/14中空自鉆式錨桿

2023/1/14㈡錨桿支護(hù)的作用原理

1．懸吊作用懸吊作用是利用錨桿將軟弱的直接頂懸吊于上部堅(jiān)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(dòng)的巖塊連結(jié)在松動(dòng)區(qū)外的完整堅(jiān)固巖體上，使松動(dòng)巖塊不致冒落。圖5-15錨桿的懸吊作用2023/1/14

2．組合梁作用組合梁作用是將層狀巖體各層用錨桿連接并緊固,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能力。圖5-16錨桿的組合作用

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3．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)狀的不連續(xù)面的情況下，由于錨桿穿過這些不連續(xù)面，防止或減少了圍巖沿不連續(xù)面的移動(dòng)，如圖5-17所示。2023/1/14

4．?dāng)D壓加固拱作用對(duì)于被縱橫交錯(cuò)的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時(shí)用錨桿加固，就能提高巖體結(jié)構(gòu)弱面的抗剪強(qiáng)度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內(nèi)形成一個(gè)不僅能維持自身穩(wěn)定、而且能阻止其上部圍巖松動(dòng)和變形的加固拱，從而保持巷道的穩(wěn)定。

2023/1/14㈢錨桿支護(hù)參數(shù)確定⑴按懸吊理論確定支護(hù)參數(shù)

1）錨桿長(zhǎng)度錨桿長(zhǎng)度的計(jì)算公式為式中：L1為錨桿外露長(zhǎng)度，一般L1=0.1～0.15m。對(duì)于端頭錨固型錨桿，L1=墊板厚度+螺母厚度+（0.03～0.05）m；對(duì)于全長(zhǎng)錨固錨桿，還要加上穹形球體的厚度。L2為錨桿有效長(zhǎng)度。L3為錨桿錨固段長(zhǎng)度，一般端錨L3=0.3～0.4m，由拉拔實(shí)驗(yàn)確定；當(dāng)圍巖松軟時(shí)還要加大。對(duì)于全長(zhǎng)錨固錨桿，錨桿的有效長(zhǎng)度則為L(zhǎng)2+L3。2023/1/14

①當(dāng)直接頂需要懸吊而它們的范圍易于劃定時(shí)，L2應(yīng)大于或等于它們的厚度。②當(dāng)巷道圍巖存在松動(dòng)破碎帶時(shí)，L2應(yīng)大于巷道松動(dòng)破碎區(qū)高度hi，hi可按下式確定：有效長(zhǎng)度L2，有以下幾種確定方法：式中，RMR為CSIR地質(zhì)力學(xué)分級(jí)巖體總評(píng)分；B為巷道跨度。

③一般還可按L2=KH進(jìn)行計(jì)算，H為軟弱巖層厚度（或冒落拱厚度），m；

K為考慮軟弱巖層變化的安全系數(shù)，一般取1.5～2。

軟弱巖層H的確定是根據(jù)地質(zhì)資料，實(shí)測(cè)或經(jīng)驗(yàn)估計(jì)，冒落拱高度是按下式估算，即2023/1/142）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(shí)驗(yàn)確定，KN；σt為桿體材料抗拉強(qiáng)度，MPa。

3）錨桿間、排距錨桿的間距，排距計(jì)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重量的原則確定，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(qiáng)度原則確定，即2023/1/14

⑵按擠壓加固拱理論計(jì)算錨桿參數(shù)，它不要求錨桿伸入堅(jiān)固巖層中。這樣錨桿長(zhǎng)度和間距之間必須滿足某種關(guān)系，才能形成一定厚度的擠壓加固拱，以支承地壓，按照擠壓加固拱理論，加固拱厚礎(chǔ)與錨桿長(zhǎng)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(zhǎng)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，如果按常用錨桿1600～1800㎜和間、排距500～700㎜，則加固拱厚度將為1000～1200㎜，相當(dāng)于2～3層料石碹拱的厚度。2023/1/14㈣錨桿的布置

根據(jù)圍巖的性質(zhì)，錨桿可排列成方形、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，盡可能與其正交；層面與裂隙面不明顯時(shí)，錨桿應(yīng)垂直于巷道周邊錨入。圖5-20錨桿的布置形式（a）方形布置；（b）梅花形布置

2023/1/14㈤錨桿支護(hù)施工

1．鉆眼、錨桿安裝為了獲得良好的支護(hù)效果，一般在爆破后即安設(shè)頂部錨桿。目前可采用氣腿鑿巖機(jī)鉆眼，手工安裝錨桿。當(dāng)圍巖較穩(wěn)定時(shí)，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(jī)進(jìn)行文護(hù)工作，或者在裝巖機(jī)后面用此機(jī)進(jìn)行支護(hù)。2．錨桿的檢驗(yàn)為保證錨桿支護(hù)質(zhì)量，必須對(duì)錨桿施工加強(qiáng)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(duì)錨桿錨固力進(jìn)行抽查檢驗(yàn)，常用設(shè)備是ML-20型錨桿拉力計(jì)(圖5-23)

2023/1/14連續(xù)采煤機(jī)支護(hù)方式（寺河礦）1.臨時(shí)支護(hù)（1）臨時(shí)支護(hù)方式采用CHDDR-AC型雙臂錨桿機(jī)（主要技術(shù)特征見表3-4-1）及ZYMG型錨桿機(jī)臨時(shí)支臂進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)頂板。（2）臨時(shí)支護(hù)方法連采機(jī)割完煤轉(zhuǎn)移巷道后，錨桿機(jī)開進(jìn)工作面，從外向里至工作面依次逐排施工，每排施工前，都要進(jìn)行嚴(yán)格的敲幫問頂工作后，然后升起錨桿機(jī)臨時(shí)支臂支護(hù)頂板。（3）質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求臨時(shí)支臂密貼頂板。（4）驗(yàn)收制度生產(chǎn)過程中，堅(jiān)持使用臨時(shí)支護(hù)，嚴(yán)禁空頂作業(yè)。（5）永久支護(hù)距工作面迎頭的距離最大12m，最小2m。2023/1/14連續(xù)采煤機(jī)支護(hù)方式（寺河礦）2.永久支護(hù)支護(hù)方法巷道采用樹脂加長(zhǎng)錨固錨桿組合支護(hù)系統(tǒng)，并運(yùn)行錨索補(bǔ)強(qiáng)。⑴頂板支護(hù)錨桿形式和規(guī)格：桿體20#左旋無縱筋高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿，長(zhǎng)度2400mm，桿尾螺紋為M22，型號(hào)為20#-M22-2400。錨固方式：樹脂加長(zhǎng)錨固，采用兩去錨固劑，一支規(guī)格為K2335，另一支規(guī)格為Z2360，鉆孔直徑為28mm，錨固長(zhǎng)度為1300mm。鋼筋托梁規(guī)格：采用∮16mm的鋼筋焊接而成，寬度為100mm，長(zhǎng)度5400mm。托板：采用拱形高強(qiáng)度托盤。錨桿角度：靠近巷幫的頂板錨桿安設(shè)角度與垂直線成30o，其余與頂板垂直。網(wǎng)片規(guī)格：采用菱形金屬網(wǎng)護(hù)頂。錨桿布置：排距為1m，間距為1m，每排6根錨桿。錨索：?jiǎn)胃摻g線∮15.24mm，長(zhǎng)度7300mm，加長(zhǎng)錨固，采用三支錨固劑，一支規(guī)格為K2335，另一支規(guī)格為Z2360，錨索每排2根。排距為3m，間距為2m。2023/1/14連續(xù)采煤機(jī)支護(hù)方式（寺河礦）⑵巷幫支護(hù)①煤柱側(cè)：（101015W巷.輔助膠帶巷兩幫，101011W巷南幫）錨桿形式和規(guī)格：桿體ф18mm圓鋼錨桿，長(zhǎng)度2m，桿尾螺紋為M20。錨固方式：樹脂端部錨固，采用一支錨固劑，規(guī)格為Z2360，錨固長(zhǎng)度690mm。托板：采用拱形高強(qiáng)度托盤。錨桿角度：靠近頂板的巷幫錨桿安設(shè)角度為與水平線成100。網(wǎng)片規(guī)格：采用菱形金屬網(wǎng)護(hù)幫。錨桿布置：錨桿排距1m，每排3根錨桿，間距1m。②工作面?zhèn)龋海?01011W巷北幫）錨桿形式和規(guī)格：桿體為ф18mm的玻璃鋼錨桿，長(zhǎng)度2m，桿尾螺紋為M16。錨固方式：樹脂端部錨固，采用一支錨固劑，規(guī)格為Z2360，錨固長(zhǎng)度690mm。其它同煤柱側(cè)幫。③橫川開口處支護(hù)橫川與正巷交叉口處的地段需加強(qiáng)支護(hù)，正巷施工的錨索排距由3米改為2米，橫川口施工3根索邊錨索，具體支護(hù)見附圖。3.支護(hù)材料2023/1/14連續(xù)采煤機(jī)支護(hù)方式（寺河礦）4.支護(hù)工具5.打眼及安裝設(shè)備2023/1/142023/1/14㈠支護(hù)的作用原理㈡噴射混凝土厚度㈢噴射混凝土施工㈣噴射混凝土支護(hù)存在的問題二、噴射混凝土支護(hù)2023/1/14噴射混凝土噴射混凝土支護(hù)，就是將一定比例的水泥、砂、石、速凝劑混合攪拌后（若砂、石含水量較大，速凝劑最好邊施工邊加入，以免失效），裝入噴射機(jī)。以壓氣為動(dòng)力，使拌合料沿管路壓送到噴嘴處與水混合，并以較高速度噴射在巖面上凝固，硬化而成。如圖4-9所示。先將砂、石過篩，按配合比和水泥一同送入攪拌機(jī)進(jìn)行攪拌，然后將拌合料運(yùn)到工作面，經(jīng)上料機(jī)送入以壓氣為動(dòng)力的噴射機(jī)，經(jīng)輸料管送到噴射處與水混合并噴向巖面。2023/1/141-砂；2-石；3-篩子；4-小車；5-速凝劑；6-水泥；7-攪拌機(jī)；8-送料小車；9-上料機(jī)；10-噴射機(jī)；11-噴頭；12-水箱；13-氣包2023/1/14㈠支護(hù)的作用原理

1．加固與防止風(fēng)化噴射混凝土以較高的速度射入張開的節(jié)理裂隙，產(chǎn)生如同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(qiáng)度。同時(shí)噴射混凝土層封閉了圍巖，能夠防上因水和風(fēng)化作用造成圍巖的破壞與剝落。

噴射混凝土的補(bǔ)強(qiáng)作用

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2．改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不平引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，避免過大的集中應(yīng)力所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙向受力狀態(tài)變成三向受力狀態(tài)，提高了圍巖的強(qiáng)度。

噴前圍巖強(qiáng)度曲線噴前圍巖應(yīng)力圓2023/1/14

3．柔性支護(hù)作用噴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，使圍巖的自支承能力得以充分發(fā)揮，噴層本身的受力狀態(tài)得到改善，另一方面，混凝土噴層在與圍巖共同變形中受到壓縮，對(duì)圍巖產(chǎn)生支護(hù)反力，抑制圍巖產(chǎn)生過大的變形，防止圍巖發(fā)生松動(dòng)破碎。

4．組臺(tái)拱作用開巷后及時(shí)噴射一層混凝土，抵抗圍巖的局部破壞，防止個(gè)別危巖活石的滑移或墜落，那么巖塊間的聯(lián)鎖咬合作用就能得以保持，這樣，不僅能保持圍巖自身的穩(wěn)定，并且與噴層構(gòu)成共同承載的整體結(jié)構(gòu)—組合拱。

2023/1/14㈡噴射混凝土厚度

由于地質(zhì)條件十分復(fù)雜，計(jì)算噴厚的方法，只能供參考或作驗(yàn)算用?，F(xiàn)場(chǎng)仍多是根據(jù)工程類比按經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選取噴厚。當(dāng)巖體變形小，穩(wěn)定性較好時(shí)，如果選用拱形斷面，一般只需噴射混凝土，不必打錨桿，噴厚為50～150㎜。

當(dāng)巖體變形較大時(shí)，混凝土噴層將不能有效的進(jìn)行支護(hù)。實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)噴層厚度超過150mm時(shí)，不但支護(hù)能力不能提高，而且支護(hù)成本明顯提高，因此應(yīng)選用錨噴聯(lián)合支護(hù)。這時(shí)以錨桿為主的噴混凝土只對(duì)錨桿間表面巖石進(jìn)行局部支護(hù)和防止圍巖分化。2023/1/14㈢噴射混凝土施工

1．施工機(jī)具⑴混凝土噴射機(jī)混凝土噴射機(jī)按噴射工藝可分為干式和濕式兩大類。

轉(zhuǎn)子—Ⅱ型噴射機(jī)為干式混凝土噴射機(jī)，由主機(jī)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、風(fēng)路系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)，機(jī)架等組成。

轉(zhuǎn)子—Ⅴ型潮噴機(jī)保留了轉(zhuǎn)子—Ⅱ型與轉(zhuǎn)予—Ⅳ型的優(yōu)點(diǎn)，并進(jìn)行了改造。裝入噴射機(jī)的是潮濕的混合料，在噴頭處再加入適量水后噴向巖面。

2023/1/14轉(zhuǎn)子—Ⅴ型潮噴機(jī)

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⑵混凝土噴射機(jī)配套設(shè)備

Ⅳ型混凝土螺旋攪拌機(jī)

HPLG-5型轉(zhuǎn)子型噴射機(jī)供料裝置，它可與國(guó)內(nèi)各種型號(hào)的轉(zhuǎn)子式混凝土噴射機(jī)配套使用，作為配比、攪拌和向噴射機(jī)供料之用。簡(jiǎn)易的杠桿式機(jī)械手國(guó)產(chǎn)的MK—Ⅱ型機(jī)械手

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2．噴射混凝土材料⑴材料

1）水泥：一般選用硅按鹽水泥或普通水泥，其標(biāo)號(hào)不應(yīng)低于325號(hào)。2）砂：以采用粒徑為0.35～3.0mm的中、細(xì)砂為好。

3）石子：一般選用堅(jiān)硬的河卵石或碎石，其中碎石回彈力低，但易于堵管和磨損管道，而河卵石則相反。石子粒徑應(yīng)根據(jù)噴射機(jī)性能選取。在實(shí)際工作中，為了減少回彈，石子粒徑不成大于15mm。石子的合理級(jí)配是影響混凝土質(zhì)量、水泥用量和回彈率的重要因素之一，其合理級(jí)配可參考表5—19。表5-19噴射混凝土用石子的合理級(jí)配

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4）水，要求潔凈、不合雜質(zhì)。污水、pH＞4的酸性水和硫酸鹽含量按SO4計(jì)超過水重1％的水，都不許使用。

5）速凝劑：為了使混凝土速凝，提高早期強(qiáng)度，一般摻入水泥重量的2.5％～4％的速凝劑。要求初凝時(shí)間小于5min，終凝時(shí)間小于10min。⑵混凝土配合比合適的配合比應(yīng)使噴層有足夠的抗壓、抗拉和粘結(jié)強(qiáng)度，收縮變形值要小，回彈率要低。水泥、砂的重量配合比為：水泥：砂＝1：2～3，水灰比：0.45～0.55。表5-20混凝土重量配合比

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3．工藝參數(shù)

1）噴射機(jī)的工作風(fēng)壓

工作風(fēng)壓指正常噴射作業(yè)時(shí)，噴射機(jī)工作室里的風(fēng)壓。據(jù)實(shí)驗(yàn)，干式噴射時(shí)噴嘴出口處的風(fēng)壓應(yīng)控制在0.1MPa，濕噴時(shí)應(yīng)控制在0.15～0.18MPa。對(duì)于罐式和轉(zhuǎn)子式干式噴射機(jī)水平輸料在200m內(nèi)時(shí)，其工作風(fēng)壓可按下式估算：工作風(fēng)壓（MPa）=0.1+0.001×輸料管長(zhǎng)度（m）當(dāng)噴射距離發(fā)生變化時(shí)，可參考下述數(shù)值：水平輸料每增加100m，工作風(fēng)壓應(yīng)提高0.08～0.1MPa；垂直向上每增加10m，工作風(fēng)壓應(yīng)提高0.02～0.03MPa。2023/1/14

2）水壓水壓應(yīng)比風(fēng)壓高0.1MPa左右，以保證噴頭處的水環(huán)能充分濕潤(rùn)高速流過的拌合料。

3）水灰比噴射泥凝土的最佳水灰比為0.4～0.45。

4）噴頭與受噴面的距離及傾角合適的距離應(yīng)使回彈率低而混凝土強(qiáng)度高，一般控制在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。2023/1/14

7）混合料的存放時(shí)間由于砂、石含有一定水分，與水泥混合后，存放時(shí)間也應(yīng)該縮短。不摻速凝劑，存放時(shí)間不應(yīng)超過2h；摻速凝劑，存放時(shí)間不應(yīng)超過20min。

5）一次噴射厚度若一次噴射厚度過大，由于重力作用，會(huì)使混凝土顆粒之間的凝著力減弱，混凝土將發(fā)生墜落；若噴層厚度過小，石子無法嵌入灰漿層，使回彈增大。經(jīng)驗(yàn)表明一次噴厚，墻50～100㎜，拱30～60㎜為宜。

6）分層噴射的間歇時(shí)間一般噴射順序?yàn)榉侄螐南孪蛏蠂娚洌淮螄娚浜穸戎饾u減小。需要進(jìn)行復(fù)噴時(shí)，其間隔時(shí)間與水泥品種、工作溫度、速凝劑摻量等因素有關(guān)。2023/1/14

4．施工準(zhǔn)備工作噴射混凝土前，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求檢查巷道規(guī)格，用壓風(fēng)、水沖洗巖面并清除險(xiǎn)石，認(rèn)真檢查噴射機(jī)具和風(fēng)、水、電、管線以及準(zhǔn)備好照明和防塵設(shè)施等。5．噴射作業(yè)1）嚴(yán)格按操作規(guī)程正確使用混凝土噴射機(jī)，尤其要注意調(diào)整好風(fēng)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(shí)間，摻速凝劑時(shí)不應(yīng)超過20min，不摻速凝劑時(shí)不應(yīng)超過2h。

2）噴頭操作，要先給水后送料，及時(shí)調(diào)整水灰比，噴射順序應(yīng)先墻后拱，自下而上呈螺旋狀軌跡移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)直徑以200mm左右為宜。2023/1/14

3）為了保證噴射質(zhì)量、提高工效，應(yīng)合理劃分噴射區(qū)段。一般以6m長(zhǎng)為一基本段，基本段再分為2m長(zhǎng)的三小段。噴墻時(shí)，每噴完1.5m高使依次向相鄰小段前進(jìn)。圖5