CUMT-井巷工程課件-6.1巷道支護(hù).ppt

1、第六章 巷道支護(hù),煤巷錨桿支護(hù)侯朝炯、郭勵(lì)生、勾攀峰等.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,巷道圍巖控制的普遍原理與技術(shù),圍巖應(yīng)力P、圍巖強(qiáng)度（c、）、支護(hù)反力 Pi 是巷道圍巖控制的三個(gè)技術(shù)途徑。,三種支護(hù)類型,第一類為各種被動(dòng)支護(hù)形式，包括木棚支架、鋼筋混凝土支架、金屬型鋼支架、料石碹、混凝土及鋼筋混凝土碹等； 第二類是以錨桿支護(hù)為主，旨在改善巷道圍巖力學(xué)性能的積極支護(hù)形式，包括錨噴支護(hù)、錨網(wǎng)支護(hù)、錨噴網(wǎng)支護(hù)等； 第三類是以錨桿和注漿加固為主的積極主動(dòng)加固形式，如錨注支護(hù)、預(yù)應(yīng)力錨索支護(hù)技術(shù)等。,第一節(jié) 支護(hù)材料,棚式支架 石材整體支護(hù) 錨噴支護(hù) 梯形金屬支架 料石 金屬錨桿、錨索 拱形可縮金屬支架 磚

2、木錨桿 木支架 混凝土 竹錨桿 鋼筋混凝土支架 鋼筋混凝土 金屬網(wǎng) 混凝土 水泥：種類、適用條件 混凝土：組成、技術(shù)性質(zhì)、外加劑、配合比 鋼材：礦用型鋼（工字鋼、U型）,水泥是一種加水拌合而成的可塑性漿體，能將砂、石等散粒材料膠結(jié)成為整體并經(jīng)物理和化學(xué)過程形成堅(jiān)硬的人造石結(jié)構(gòu)。 建筑工程用水泥為普通水泥。包括硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥。 專用水泥。 高鋁水泥：快硬、高強(qiáng)、耐腐蝕，國(guó)防、道路、搶修；膨脹水泥防水沙漿：構(gòu)件、管道接頭，防滲抹面 ；白色水泥原料和制作設(shè)備及過程；彩色水泥：氧化鐵、氧化錳、氧化鉻；快硬水泥；搶修工程、抗沖擊及抗震性工

3、程； 耐硫酸鹽水泥。,一水泥,1.硅酸鹽水泥,熟料的礦物組成,CaO,SiO2、Al2O3,Fe2O3,硅酸鈣為主的,礦物性能（單獨(dú)與水作用）,提高硅酸三鈣含量，制成快硬高強(qiáng)水泥；降低鋁酸三鈣和硅酸三鈣含量，提高硅酸二鈣含量，制成水化熱低的低熱水泥。,7200m（0.0070.2mm），水泥顆粒愈細(xì)，表面積愈大，水化愈快，其早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度都越高。 要求表面積大于300m2/kg,硅酸鹽水泥技術(shù)性質(zhì)：細(xì)度,初凝 ：加水拌和直到開始失去塑性（對(duì)攪拌、運(yùn)輸、澆搗和砌筑），應(yīng)大于45min。 終凝 ：加水拌和直到失去塑性產(chǎn)生強(qiáng)度（盡快硬化、產(chǎn)生強(qiáng)度） 所需的時(shí)間。要保證及時(shí)承載， 硅酸鹽水泥小于6

4、.5h。 硬化 ：終凝后形成堅(jiān)硬人造石。,水泥的凝結(jié)時(shí)間（與細(xì)度、水灰比有關(guān)）,用軟練法檢驗(yàn) 水泥和標(biāo)準(zhǔn)沙（12.5）+ 定量水（水灰比0.5）制成標(biāo)準(zhǔn)試件（4416cm）；養(yǎng)護(hù) ；試驗(yàn)（抗折抗壓）。 溫度201，相對(duì)濕度90% 3d, 28d 強(qiáng)度和標(biāo)號(hào)：425、425R、525、525R、625、625R，見表6-2。,水泥的強(qiáng)度（取決于礦物成分和細(xì)度）,按不同品種、標(biāo)號(hào)及出廠日期存放。 一般存儲(chǔ)條件下：三個(gè)月后強(qiáng)度降低1020%，六個(gè)月后強(qiáng)度降低1530%，1年后強(qiáng)度降低2540%。,水泥的水化熱,水泥的水化反應(yīng)是放熱反應(yīng)，其水化過程放出的熱稱為水泥的水化熱。大體積混凝土水化熱造成的內(nèi)外

5、溫差，可導(dǎo)致混凝土開裂；但水化熱對(duì)冬季混凝土施工則是有益的，水化熱可促進(jìn)水泥水化進(jìn)程。,水泥的貯存條件,硅酸鹽水泥的應(yīng)用,標(biāo)號(hào)高：重要結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)混凝土、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土； 凝結(jié)硬化快：噴射混凝土支護(hù)； 耐凍性好：冬季施工和遭受反復(fù)凍融工程； 水化熱多、周期長(zhǎng)：不適用于大體積混凝土； 抗軟水及化學(xué)腐蝕性差：不適宜于海水、礦物水、流動(dòng)的淡水及有水壓的水（或體積膨脹或生成溶于水的氫氧化鈣、鋁化鈣等）,活性混合材料：與水泥熟料水化生成的氫氧化鈣反應(yīng)，產(chǎn)生膠凝性的水化產(chǎn)物，在空氣和水中均能硬化。如?；郀t礦渣、火山灰質(zhì)混合材料、粉煤灰。 非活性混合材料：不起化學(xué)作用，僅起填充、提高產(chǎn)量、降低標(biāo)號(hào)

6、、降低水化熱，擴(kuò)大使用范圍。粘土、石灰石、石英砂等。 活性材料能改善某些性能,2.水泥混合材料（為了改善水泥性能、加到水泥中人工或天然礦物）,組成：硅酸鹽水泥熟料+少量混合材料+適量石膏，普通水泥。 活性摻量少于15%，非活性摻量少于10%。 調(diào)節(jié)水泥的強(qiáng)度等級(jí) 。 標(biāo)號(hào)：325、325R、425、425R、525、525R。 性能：基本性能同硅酸鹽水泥；凝結(jié)硬化速度慢、抗凍及耐磨性差，凝結(jié)時(shí)間要求一樣 使用：標(biāo)號(hào)廣，便于使用。,3.普通硅酸鹽水泥,4礦渣硅酸鹽水泥： 組成：硅酸鹽水泥熟料 + 粒化高爐礦渣 + 適量石膏 2070% 標(biāo)號(hào)：275、325、425、525、625五個(gè)標(biāo)號(hào) 應(yīng)用：

7、 水泥石氫氧化鈣較少，抗軟水及化學(xué)腐蝕性較強(qiáng)水工和海港工程 耐熱性好：冶煉車間、鍋爐房、爐窯外殼等 用水量大，保水性差，干縮性大：故抗凍性、抗?jié)B性差 堆積密度10001200kg/m3,5火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥： 組成： 硅酸鹽水泥熟料 + 火山灰質(zhì)混合材料 + 適量石膏 2050% 標(biāo)號(hào)：275、325、425、525、625五個(gè)標(biāo)號(hào), 應(yīng)用： 堆積密度9001000kg/m3 硬化慢、濕熱敏感性高適用于采用蒸汽養(yǎng)護(hù)的工程，不宜有早強(qiáng)要求的工程和低溫工程 水化熱少（同標(biāo)號(hào)普通水泥的70%）大體積混凝土 潮濕環(huán)境中產(chǎn)生膨脹膠化作用抗?jié)B要求較高的工程 初期析水速度快，產(chǎn)生收縮裂紋，在干燥環(huán)境中不宜采

8、用 用水量大，干縮性大：故抗凍性差,6粉煤灰硅酸鹽水泥： 組成： 硅酸鹽水泥熟料 + 粉煤灰 + 適量石膏 2040% 應(yīng)用： 硬化較慢，早期強(qiáng)度較低， 不宜有早強(qiáng)要求的工程和低溫工程 水化熱少（同標(biāo)號(hào)普通水泥的70%）大體積混凝土 初期析水速度快，產(chǎn)生收縮裂紋,二、混凝土,1.混凝土品種：按干表觀密度（1055干燥至恒重）的大小,重混凝土：干表觀密度大于2600kg/m3，防x射線和射線，如重晶石混凝土、鋼屑混凝土等。 普通混凝土：19002500kg/m3，房屋、橋梁、道路等。 輕混凝土：干表觀密度小于1900kg/m3，保溫或輕質(zhì)結(jié)構(gòu)。輕骨料混凝土(8001900kg/m3)，火山渣、膨

9、脹礦渣及煤渣等制成；泡沫混凝土、加氣混凝土等(3001200kg/m3)，泡沫和發(fā)氣劑；大孔混凝土，不加細(xì)骨料。 防水混凝土、耐熱混凝土、噴射混凝土、耐酸混凝土等,水泥+ 砂子 + 石子 + 水,水泥起膠結(jié)作用，最重要的材料決定著混凝土的成本和強(qiáng)度 品種：根據(jù)工程特點(diǎn)和環(huán)境條件，選擇水泥品種 標(biāo)號(hào)：應(yīng)與混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度相適應(yīng)，水泥標(biāo)號(hào)為混凝土強(qiáng)度等級(jí)的1.52倍,2組成材料：,水泥,砂石為骨料、水泥膠凝材料，水泥漿包裹在骨料表面并填充孔隙，在硬化之前可起潤(rùn)滑作用，并給拌合物一定和易性。凝固之前具有良好塑性，可以澆灌預(yù)制構(gòu)件、現(xiàn)場(chǎng)澆灌成混凝土支護(hù)結(jié)構(gòu)，并與鋼筋具有牢固的粘結(jié)力，可制作鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

10、。 抗拉強(qiáng)度低、受拉變形能力小、容易開裂、自重大。,按粒徑大小分為細(xì)骨料和粗骨料。粒徑在0.15-4.75mm間的稱為細(xì)骨料；粒徑在4.75mm以上的稱為粗骨料。 骨料占混凝土體積的70-80%，影響其性能。 骨料的技術(shù)性能要求：有害雜質(zhì)少：妨礙水泥與砂的粘結(jié)，降低強(qiáng)度，增大收縮，降低抗凍及抗?jié)B性；具有良好的顆粒形狀：影響流動(dòng)性及黏結(jié)強(qiáng)度；適宜的顆粒級(jí)配和細(xì)度：節(jié)約水泥，提高強(qiáng)度。 細(xì)：天然砂主，石英砂為最佳，海、河砂圓形、光滑，山砂棱角、粗糙 砂的粗細(xì)程度和顆粒級(jí)配用篩分法測(cè)定。 粗骨料常用的有卵石和碎石兩類。卵石光滑、少棱角，與水泥粘結(jié)性差，碎石有棱角、表面粗糙，粘結(jié)性好。碎石混凝土流動(dòng)性

11、差強(qiáng)度高，卵石相反。要求粗骨料中針、片狀顆粒含量少。,骨料,經(jīng)拌和后形成的拌合物應(yīng)具有一定的和易性； 混凝土應(yīng)在規(guī)定齡期達(dá)到設(shè)計(jì)要求的強(qiáng)度； 混凝土應(yīng)具有適應(yīng)其所處環(huán)境的耐久性； 經(jīng)濟(jì)合理，在保證質(zhì)量前提下，降低造價(jià),3混凝土的技術(shù)性質(zhì),水,不影響凝結(jié)和硬化速度；不加快鋼筋銹蝕；不引起預(yù)應(yīng)力鋼筋脆斷等等 污水、酸性水、含硫酸鹽水以及油質(zhì)等水不宜用,是指混凝土拌和物（未凝結(jié)硬化前）易于施工操作（拌和、運(yùn)輸、澆筑和搗實(shí)），并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能。,指標(biāo)：流動(dòng)性、粘聚性、保水性?；炷粱旌衔镌谧灾鼗驒C(jī)械振搗下，流動(dòng)并能均勻密實(shí)填滿模板性能，反應(yīng)澆注施工的難易?；炷涟韬衔锞哂心哿?，澆注不

12、發(fā)生分層離析現(xiàn)象、均勻性。不產(chǎn)生泌水現(xiàn)象，不導(dǎo)致密實(shí)性變差。 測(cè)定：坍落度, 和易性,坍落度選擇,水泥標(biāo)號(hào)和水灰比，經(jīng)驗(yàn)公式： C、W每m3混凝土水泥及水的用量，kg ； A、B經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，碎石A=0.46，B=0.07；卵石A=0.48，B=0.33 骨料的品質(zhì)和級(jí)配 施工及養(yǎng)護(hù)條件（7天）：溫度、濕度，攪拌及震搗等,立方試塊（151515cm）標(biāo)準(zhǔn)條件（水溫203相對(duì)濕度90%）28天抗壓強(qiáng)度。 強(qiáng)度等級(jí)C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60、C65、C70、C75、C80十六個(gè)等級(jí),強(qiáng)度等級(jí),（1）提高水泥標(biāo)號(hào)； （2） 降低水灰比

13、；為改善和易性，可摻加減水劑； （3）采用級(jí)配好且干凈的砂、高強(qiáng)度石子； （4）加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)，保證適宜的溫度、較高的濕度，或采用濕熱處理（蒸汽養(yǎng)護(hù)）來(lái)提高早期強(qiáng)度。 （5）加強(qiáng)攪拌和振搗； （6）添加增強(qiáng)材料，如硅粉、鋼纖維等。,提高混凝土強(qiáng)度的方法,4混凝土的改性劑,混凝土拌合時(shí)或拌合前可摻入一定量的改性劑，包括減水劑、早強(qiáng)劑、速凝劑、防凍劑等，可顯著改善混凝土某些性能。如提高最終強(qiáng)度或初期強(qiáng)度（早強(qiáng)）、改善和易性、提高耐久性及節(jié)約水泥等。 減水劑：和易性不變而顯著減少其拌合水量的外加劑。不改變水灰比條件下，提高流動(dòng)性；不改變流動(dòng)性條件下，減少水灰比以提高混凝土強(qiáng)度。 速凝劑：加速水泥硬化（初凝15min，終凝10min）。提高早期強(qiáng)度，但對(duì)后期強(qiáng)度影響較大。噴射混凝土或噴射砂漿。,混凝土配合比指混凝土組成材料間的數(shù)量比例關(guān)系。 混凝土配合比表示方法有兩種: （1）以1m3混凝土中各組成材料的質(zhì)量表示，如水泥336kg，砂654kg，石子1215kg，水195kg； （2）以水泥質(zhì)量為1，表示出各成份的質(zhì)量比，如:1:1.95:3.52:0.58(水泥