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1、在西班牙某隧道现场采用的在西班牙某隧道现场采用的Sika- Pm500Sika- Pm500型移动式喷射混凝土机型移动式喷射混凝土机采掘技术课件巷道支护课件喷射混凝土支护应符合下列规定：喷射混凝土支护应符合下列规定：施工与验收规范施工与验收规范第第6.4.2条条一、喷射混凝土的原材料：一、喷射混凝土的原材料：二二、混混合合料料的的配配比比应应准准确确。称称量量的的允允许许偏偏差差：水水泥泥和和速速凝凝剂剂应应为为2，砂砂、石石应为应为3。三、混合料应采用三、混合料应采用机械搅拌机械搅拌。四四、混混合合料料应应随随拌拌随随用用，不不掺掺速速凝凝剂剂时时存存放放时时间间不不应应超超过过2h，掺掺速
2、速凝凝剂剂时时存存放放时间不应超过时间不应超过20min。五、喷射前应清洗岩面，五、喷射前应清洗岩面，水灰比水灰比0.40.45。六六、速速凝凝剂剂的的掺掺量量应应通通过过试试验验确确定定。混混凝凝土土的的初初凝凝时时间间不不应应大大于于5min，终终凝凝时时间不应大于间不应大于10min。七七、当当混混凝凝土土采采取取分分层层喷喷射射时时，第第一一层层喷喷射射厚厚度度：墙墙50100mm，拱拱3060mm；下下一一层层的的喷喷射射应应在在前前一一层层混混凝凝土土终终凝凝后后进进行行，当当间间隔隔时时间间超超过过2h，应应先先喷喷水水湿湿润混凝土的表面润混凝土的表面.八、喷射前应埋设控制八、喷
3、射前应埋设控制喷厚的标志喷厚的标志.采掘技术课件巷道支护课件2.喷射材料和配合比喷射材料和配合比水泥水泥硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号大于硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号大于325325 细骨料细骨料中砂或粗砂，细度模数大于中砂或粗砂，细度模数大于2.52.5 粗骨料粗骨料粒径小于粒径小于20mm20mm 速凝剂速凝剂初凝小于初凝小于5min5min，终凝小于，终凝小于10min10min 配合比配合比水灰比水灰比0.40.40.450.45采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件3.工艺参数工艺参数工作风压工作风压喷层质量和回弹率喷层质量和回弹率工作风压工作风压=0.1+0.001
4、输料管长度（输料管长度（m）水压水压拌和效果拌和效果水灰比水灰比喷层质量和回弹率喷层质量和回弹率喷射距离与倾角喷射距离与倾角回弹率回弹率一次喷射厚度一次喷射厚度回弹率回弹率分次喷射间隔时间及拌和料的存放时间（分次喷射间隔时间及拌和料的存放时间（20min，2h）高性能喷射混凝土在各阶段的性能特点要求如下高性能喷射混凝土在各阶段的性能特点要求如下 ： (1)(1)喷射阶段。具有高粘聚性、附着性，回弹率低、粉尘小；喷射阶段。具有高粘聚性、附着性，回弹率低、粉尘小；(2)(2)硬化早期。早凝、早强，化学缩减小，干缩小；硬化早期。早凝、早强，化学缩减小，干缩小；(3)(3)硬化后期。强度适应，高抗渗、
5、高抗碳化、高耐腐蚀。硬化后期。强度适应，高抗渗、高抗碳化、高耐腐蚀。 采掘技术课件巷道支护课件. . 喷射混凝土工程质量检测技术与方法喷射混凝土工程质量检测技术与方法 强度：强度：常采用现场检测方法，包括常采用现场检测方法，包括预留试样预留试样（喷大板法或喷模（喷大板法或喷模法）、法）、现场取样现场取样（凿方法或钻取并点荷载试验方法）以及（凿方法或钻取并点荷载试验方法）以及拔出试验拔出试验法法等。等。 厚度：厚度：有有针探法针探法、打孔尺量打孔尺量或或取芯法取芯法检测。检测。 工工程程规规格格尺尺寸寸：包包括括挂挂线线尺尺量量法法、激激光光测测距距法法、超超声声波波测测距距法法等等. . 观观
6、感感质质量量：观观感感质质量量检检测测包包括括喷喷射射混混凝凝土土有有无无漏漏喷喷、离离鼓鼓现现象象；有有无无仍仍在在扩扩展展或或危危及及使使用用安安全全的的裂裂缝缝；漏漏水水量量；钢钢筋筋网网有有无无外外露露；喷射混凝土喷射混凝土表面平整密实表面平整密实。 工程基础深度检测：工程基础深度检测：锚杆喷射混凝土支护技术规范锚杆喷射混凝土支护技术规范规定，规定，喷射混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于喷射混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于100mm100mm。采掘技术课件巷道支护课件采用光爆锚喷技术施工的大巷采用光爆锚喷技术施工的大巷王庄矿王庄矿+630水平运输大巷，断面水平运输大巷，断面1
7、8m2，长长1200m，光爆工艺，锚喷支护，光爆工艺，锚喷支护一锚喷支护一锚喷支护支护主体支护主体锚杆；锚杆；喷射混凝土喷射混凝土封闭围岩、防止危岩掉落封闭围岩、防止危岩掉落第一节第一节锚杆联合支护锚杆联合支护采掘技术课件巷道支护课件二锚喷网支护二锚喷网支护支护主体支护主体锚杆锚杆喷射混凝土喷射混凝土封闭封闭围岩、防止危岩掉落围岩、防止危岩掉落增加增加抗裂性能和韧性抗裂性能和韧性 钢纤维混凝土钢纤维混凝土网网铁丝网和钢筋铁丝网和钢筋网网均匀分布喷层应力，均匀分布喷层应力，提高喷层的抗拉能力和变提高喷层的抗拉能力和变形能力形能力采掘技术课件巷道支护课件验收规范验收规范第第6.4.46.4.4条条
8、 钢筋网喷射混凝土支护，应符合下列规钢筋网喷射混凝土支护，应符合下列规定：定： 一、钢筋使用前应清除污锈一、钢筋使用前应清除污锈 二、钢筋网与岩面的间隙不应小于二、钢筋网与岩面的间隙不应小于30mm30mm，钢筋保护层的厚度不，钢筋保护层的厚度不应小于应小于20mm20mm 三、钢筋网应与锚杆或其它锚定装置联结牢固；三、钢筋网应与锚杆或其它锚定装置联结牢固； 四、当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被四、当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。混凝土覆盖后铺设。 五、钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固，喷射时钢筋不五、钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢
9、固，喷射时钢筋不得晃动。得晃动。采掘技术课件巷道支护课件Figure15.8:Weldedwiremesh,firmlyattachedtotherocksurface,providesexcellentreinforcementforshotcrete.采掘技术课件巷道支护课件 三锚网支护三锚网支护 锚网支护是以锚杆为主要构件并辅以其他支护构件而组成的锚杆支锚网支护是以锚杆为主要构件并辅以其他支护构件而组成的锚杆支护系统，是近几年来发展起来并得到广泛应用的新的锚杆支护形式，主要护系统，是近几年来发展起来并得到广泛应用的新的锚杆支护形式，主要用于煤巷支护，其类型主要有用于煤巷支护，其类型主要有
10、锚网支护、锚带（梁）网支护锚网支护、锚带（梁）网支护等。等。 1.1.锚网支护锚网支护 锚锚网网支支护护是是将将铁铁丝丝网网或或钢钢筋筋网网、塑塑料料网网等等用用托托盘盘固固定定或或绑绑扎扎在在锚锚杆杆上上所组成的复合支护形式。所组成的复合支护形式。 各各种种网网主主要要用用来来维维护护锚锚杆杆间间的的围围岩岩，防防止止小小块块松松散散岩岩石石掉掉落落，也也可可用用作作喷喷射射混混凝凝土土的的配配筋筋；同同时时，被被锚锚杆杆拉拉紧紧的的网网还还能能起起到到联联系系各各锚锚杆杆组组成成支支护整体的作用。各种网负担的松散岩石的荷载主要取决于锚杆间距大小。护整体的作用。各种网负担的松散岩石的荷载主要
11、取决于锚杆间距大小。 采掘技术课件巷道支护课件 常用于锚网支护的网有铁丝网、钢筋网与塑料网等。常用于锚网支护的网有铁丝网、钢筋网与塑料网等。 （1 1）铁铁丝丝网网一一般般采采用用3 34mm4mm的的镀镀锌锌铁铁丝丝编编织织而而成成。菱菱形形网网网网孔孔尺尺寸寸为为40mm40mm40mm40mm100mm100mm100mm100mm。 （2 2）钢筋网）钢筋网是由钢筋焊接而成的大网格金属网。直径约是由钢筋焊接而成的大网格金属网。直径约6 610mm10mm，网，网格约格约150mm150mm150mm150mm。这种网强度和刚度都比较大，不仅能阻止松动岩块掉这种网强度和刚度都比较大，不仅
12、能阻止松动岩块掉落，而且能够有效地增加锚杆支护的整体效果，落，而且能够有效地增加锚杆支护的整体效果，适用于大变形、高应力巷适用于大变形、高应力巷道支护。道支护。 （3 3）塑料网）塑料网具有成本低、轻便、抗腐蚀等特点，但是强度和刚度较低。具有成本低、轻便、抗腐蚀等特点，但是强度和刚度较低。目前国外已用聚酯网代替塑料网，聚酯网具有强度大、重量轻、刚度大等目前国外已用聚酯网代替塑料网，聚酯网具有强度大、重量轻、刚度大等优点，但这种网的价格相对较高。优点，但这种网的价格相对较高。采掘技术课件巷道支护课件 2 2锚带网支护锚带网支护 锚带网支护是由锚杆、锚带网支护是由锚杆、钢带（钢筋梯）及金属网等钢带
13、（钢筋梯）及金属网等组成。其中钢带是锚带网支组成。其中钢带是锚带网支护系统的关键部件。它将单护系统的关键部件。它将单根锚杆联接起来，组成一个根锚杆联接起来，组成一个整体承载结构，提高锚杆支整体承载结构，提高锚杆支护的整体效果。钢带是由护的整体效果。钢带是由2 23mm3mm的薄钢板制成，钢带上有的薄钢板制成，钢带上有锚杆安装孔，使打眼、安装锚杆安装孔，使打眼、安装极其方便。根据制作钢带的极其方便。根据制作钢带的材料不同，主要有平钢带、材料不同，主要有平钢带、W W钢带及钢筋梯等型式。钢带及钢筋梯等型式。 采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件 四、小孔径预应力
14、锚索支护 预应力锚索加强支护在煤巷支护中占有重要地位。具有锚固深度大，预应力锚索加强支护在煤巷支护中占有重要地位。具有锚固深度大，可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中；且可施加预应力，可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中；且可施加预应力，实现主实现主动支护。动支护。因而在大断面、地质构造破坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、因而在大断面、地质构造破坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、综放巷道等困难、复杂的巷道中，得到广泛应用。综放巷道等困难、复杂的巷道中，得到广泛应用。 采用锚杆钻机打采用锚杆钻机打282832mm32mm的小钻孔、树脂药卷加长锚固、单根钢绞的小钻孔、树脂药卷加长锚固、单根
15、钢绞线的小孔径预应力锚索加强支护技术，简化了施工工艺及施工设备、缩短线的小孔径预应力锚索加强支护技术，简化了施工工艺及施工设备、缩短了锚固体养护和施工时间，实现锚索快速承载，提高了工效，是煤巷推广了锚固体养护和施工时间，实现锚索快速承载，提高了工效，是煤巷推广锚杆支护中一项重要的保证措施。锚杆支护中一项重要的保证措施。 采掘技术课件巷道支护课件 1 1小孔径预应力锚索材料及结构小孔径预应力锚索材料及结构（1 1）锚索材料）锚索材料 小孔径预应力锚索主要材料为：钢绞线、锁具、锚固剂。小孔径预应力锚索主要材料为：钢绞线、锁具、锚固剂。 目前较为广泛采用目前较为广泛采用7 7股股5mm5mm高强度钢
16、绞线。高强度钢绞线。可盘成卷便于运输，又能可盘成卷便于运输，又能自身搅拌树脂药卷快速安装，适合在空间尺寸较小的巷道中使用。自身搅拌树脂药卷快速安装，适合在空间尺寸较小的巷道中使用。 采用普通树脂药卷加长锚固，使用锚杆钻机带动钢铰线搅拌树脂药卷，采用普通树脂药卷加长锚固，使用锚杆钻机带动钢铰线搅拌树脂药卷，安装工序简单。一般等待安装工序简单。一般等待1h1h后即可安装锁具进行张拉，有利于巷道快速施后即可安装锁具进行张拉，有利于巷道快速施工和围岩稳定。工和围岩稳定。 采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件（2 2）锚索结构）锚索结构 小孔径预应力锚索结构可分为三大部分：内锚固段、钢绞线自
17、由段、小孔径预应力锚索结构可分为三大部分：内锚固段、钢绞线自由段、外锚固段。内锚固段外径外锚固段。内锚固段外径D D的最大尺寸以不影响锚索在钻孔中搅拌树脂药的最大尺寸以不影响锚索在钻孔中搅拌树脂药卷为宜，一般比钻孔直径小卷为宜，一般比钻孔直径小6 68mm8mm较好，可确保树脂药卷搅拌均匀。较好，可确保树脂药卷搅拌均匀。 毛刺毛刺锁具锁具槽钢槽钢钢垫板钢垫板围岩表面围岩表面钻孔钻孔钢绞线钢绞线2小孔径预应力锚索施工工艺小孔径预应力锚索施工工艺小孔径预应力锚索施工可分为地面准备、钻孔、锚固、张拉小孔径预应力锚索施工可分为地面准备、钻孔、锚固、张拉4 4个主要工序。个主要工序。 采掘技术课件巷道支
18、护课件27mm27mm钻头钻头钻杆钻杆锚杆钻机锚杆钻机快速药包快速药包中速药包中速药包钢绞线钢绞线驱动器驱动器锚固段锚固段托盘托盘锁具锁具张拉器张拉器切割器切割器超高压隔油泵超高压隔油泵采掘技术课件巷道支护课件MQY-180MQY-180矿用锚索张拉机具适用于安全要求所必须的矿用锚索张拉机具适用于安全要求所必须的场合，如具有爆炸性瓦斯的煤矿井下作业。场合，如具有爆炸性瓦斯的煤矿井下作业。 MSY-180MSY-180型矿用手动锚索张型矿用手动锚索张拉机具由拉机具由YCD-180YCD-180型预应力张拉千型预应力张拉千斤顶、斤顶、SDB-63SDB-63型手动油泵以及高型手动油泵以及高压油管等
19、组成，构成一组煤矿巷压油管等组成，构成一组煤矿巷道锚索预应力张拉的必备设备。道锚索预应力张拉的必备设备。采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件 对于节理、裂隙发育，对于节理、裂隙发育，断层破碎带等围岩松散、破断层破碎带等围岩松散、破碎的情况，可利用锚杆注浆碎的情况，可利用锚杆注浆技术，改变围岩松散破碎结技术，改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力、内摩擦构，提高其粘结力、内摩擦角和围岩的整体性，使围岩角和围岩的整体性，使围岩为锚杆提供可靠的着力基础，为锚杆提供可靠的着力基础，充分发挥锚杆对松散破碎岩充分发挥锚杆对松散破碎岩层的锚固作用。注浆锚杆既层的锚固作用。注浆锚杆既是锚杆，又能用其进
20、行注浆。是锚杆，又能用其进行注浆。 1 1普通金属锚杆；普通金属锚杆；2 2注浆锚杆；注浆锚杆；3 3喷层与金属网；喷层与金属网；4 4注浆扩散范围；注浆扩散范围；5 5锚杆作用形成的岩石拱；锚杆作用形成的岩石拱；6 6喷层作用形成的组合拱喷层作用形成的组合拱 五、锚注支护采掘技术课件巷道支护课件 对穿过断层破碎带、淋水带超前注浆，巷道注浆加固要求一定初锚力和需对穿过断层破碎带、淋水带超前注浆，巷道注浆加固要求一定初锚力和需控压注浆的巷道，可采用可控压内注浆锚杆。控压注浆的巷道，可采用可控压内注浆锚杆。 对于不考虑初锚力，不需控压注浆的巷道施工、修复和加固，可采用普通对于不考虑初锚力，不需控压
21、注浆的巷道施工、修复和加固，可采用普通内注式注浆锚杆。内注式注浆锚杆。进进浆浆管管逆逆止止阀阀锚锚杆杆螺螺母母托托盘盘止止浆浆塞塞锚锚杆杆体体活活塞塞分分浆浆塞塞弹弹簧簧水水泥泥药药卷卷挡挡板板锚锚杆杆尾尾倒倒楔楔采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件巷道断面设计作业巷道断面设计作业某煤矿，年设计生产能力某煤矿，年设计生产能力9090万吨，采用立井开拓方式，属高沼气万吨，采用立井开拓方式，属高沼气矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m450m3 3/h/h；第二水平；第二水平东运输大巷长度东运输大巷长度1600m1600m，服务年
22、限为，服务年限为2525年；通过的流水量为年；通过的流水量为 ，风量为，风量为 ；采用；采用 直流架线电机车直流架线电机车 牵引牵引 矿车运输。巷道内铺设一趟矿车运输。巷道内铺设一趟200mm200mm的压气管和一的压气管和一趟趟100mm100mm的供水管。大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以泥岩的供水管。大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以泥岩为主，岩层倾角为主，岩层倾角1414o o，实测围岩松动圈：砂岩为，实测围岩松动圈：砂岩为0.40.5m0.40.5m，泥岩为，泥岩为1.01.3 m1.01.3 m。 试设计运输大巷直线段的断面，并计算单位工程掘进工程量试设计运输大巷直线段的断面，并计
23、算单位工程掘进工程量和材料消耗量，绘制巷道断面施工图。和材料消耗量，绘制巷道断面施工图。采掘技术课件巷道支护课件第五节第五节 普通支护普通支护一棚式支架一棚式支架不能阻止围岩风化不能阻止围岩风化1.木支架木支架组成：组成：两腿（承受侧压）两腿（承受侧压）+梁（承受顶压）梁（承受顶压）适用性：适用性：地压不大，服务年限短（地压不大，服务年限短（2 2年左右），断面小的采区巷道年左右），断面小的采区巷道优缺点：优缺点：采掘技术课件巷道支护课件2.金属支架金属支架破坏形式主要为失稳破坏形式主要为失稳梯形金属支架梯形金属支架适用于回采巷道适用于回采巷道轻便钢轨（轻便钢轨（18kg24kg）或矿用工字钢
24、（或矿用工字钢（1620号）号）采掘技术课件巷道支护课件（2 2） 拱型可缩金属支架拱型可缩金属支架软岩、地压大且不稳定（动压）、软岩、地压大且不稳定（动压）、围岩变形量大，断面小于围岩变形量大，断面小于12m12m2 2，矿用特殊型钢制作，矿用特殊型钢制作间距一般在间距一般在0.7m左右，纵向通过金属拉杆拉紧提高稳定性。左右，纵向通过金属拉杆拉紧提高稳定性。梁腿搭接长度梁腿搭接长度300400mm，采用两个卡箍固定，采用两个卡箍固定采掘技术课件巷道支护课件采用采用U型钢支护的常村矿型钢支护的常村矿N2轨道上山轨道上山采掘技术课件巷道支护课件3. 3. 钢筋混凝土支架钢筋混凝土支架 12m 1
25、2m2 2，地压稳定、服务年限长，不适用于动压，地压稳定、服务年限长，不适用于动压 支架间距支架间距0.51.0m0.51.0m，圆木支撑，圆木支撑， 规程规程第四十二条第四十二条 支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆，并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与金属支架应用金属支拉杆，并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在
26、碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于0.5m0.5m。采掘技术课件巷道支护课件二石材整体支护二石材整体支护施工工序复杂，劳动强度大，施工速度慢，效率低。施工工序复杂，劳动强度大，施工速度慢，效率低。有化学腐蚀性的含水围岩段，或大面积淋水和局部涌有化学腐蚀性的含水围岩段，或大面积淋水和局部涌水处理无效，或不宜采用锚喷支护时采用。水处理无效，或不宜采用锚喷支护时采用。1.临时支护临时支护锚喷临时支护锚喷临时支护2.立碹胎立碹胎搭摸板搭摸板浇混凝土浇混凝土从墙角立起，逐步向上。拱部摸板依次立起，浇灌从两帮开始，从墙角立起，逐步向上。拱部摸板依次立起，
27、浇灌从两帮开始，在顶部逐步汇合在顶部逐步汇合验收规范验收规范第第6.4.8 6.4.8 砌筑碹墙基础，应清理浮矸石直至实底，砌筑碹墙基础，应清理浮矸石直至实底，基础槽内不得有流水或有危害砌筑质量的积水。基础槽内不得有流水或有危害砌筑质量的积水。采掘技术课件巷道支护课件第第6.4.9砌筑墙、拱，应符合下列规定砌筑墙、拱，应符合下列规定:一、支模前应对中、腰线进行检查，严格按中、腰线进行支模。当采用砌块砌一、支模前应对中、腰线进行检查，严格按中、腰线进行支模。当采用砌块砌墙时，应挂边线；两边线之间的距离不宜大于墙时，应挂边线；两边线之间的距离不宜大于5m，并予固定；，并予固定；二、墙模板应安设牢固
28、，板面应平整；二、墙模板应安设牢固，板面应平整；三、碹胎的架设应与巷道中心线垂直；三、碹胎的架设应与巷道中心线垂直；四、碹胎两边拱的基点应在同一水平上。碹胎架设的坡度应与巷道坡度一致，四、碹胎两边拱的基点应在同一水平上。碹胎架设的坡度应与巷道坡度一致，五、碹胎的间距，宜为五、碹胎的间距，宜为11.5m。拱模板的强度，应能满足荷载要求；。拱模板的强度，应能满足荷载要求；六、碹胎的架设，必须牢固，碹胎的下弦不得用作工作台；六、碹胎的架设，必须牢固，碹胎的下弦不得用作工作台；七、碹胎、模板重复使用时，应进行检查和整修；七、碹胎、模板重复使用时，应进行检查和整修；八、在倾斜巷道中架设碹胎，应有八、在倾
29、斜巷道中架设碹胎，应有2o3o的迎山角。碹胎之间应设支撑和拉条；的迎山角。碹胎之间应设支撑和拉条；九、砌拱时，应同时由两侧起拱线向中心对砌。当采用砌块砌拱时。最后封顶九、砌拱时，应同时由两侧起拱线向中心对砌。当采用砌块砌拱时。最后封顶的砌块座位于正中，砌块间应灰浆饱满。的砌块座位于正中，砌块间应灰浆饱满。采掘技术课件巷道支护课件第第6.4.10砌体与岩帮之间的空间应充填严实。当拱部砌体与岩帮之间的空间不砌体与岩帮之间的空间应充填严实。当拱部砌体与岩帮之间的空间不超过超过0.5m时，可采用矸石充填；等于或小于时，可采用矸石充填；等于或小于2.0m时，应砌时，应砌0.5m厚的缓冲层；大于厚的缓冲层
30、；大于2m时，应砌时，应砌0.8m厚的缓冲层。其余空间部分可用矸石、木垛或其它材料充填。厚的缓冲层。其余空间部分可用矸石、木垛或其它材料充填。第第6.4.12位于软岩中的巷道和受动压影响的巷道，宜采用柔性或可缩性支护。位于软岩中的巷道和受动压影响的巷道，宜采用柔性或可缩性支护。第第6.4.13条条有底鼓的巷道，应采取砌筑底拱，底部打锚杆、喷射混凝土或设置底有底鼓的巷道，应采取砌筑底拱，底部打锚杆、喷射混凝土或设置底梁等措施，并应符合下列规定：梁等措施，并应符合下列规定：一、边墙或支架的立柱，必须座落在底拱或底梁上；一、边墙或支架的立柱，必须座落在底拱或底梁上；二、砌筑底拱或锚喷之前，应将浮矸清
31、理干净，直至实底，坑内的积水应排除二、砌筑底拱或锚喷之前，应将浮矸清理干净，直至实底，坑内的积水应排除干净；干净；三、底鼓的地段宜先砌筑底拱，当施工条件不允许时，可先砌墙及拱，砌墙时，三、底鼓的地段宜先砌筑底拱，当施工条件不允许时，可先砌墙及拱，砌墙时，应在墙基部留出不小于应在墙基部留出不小于100mm的倒台阶和接茬钢筋；的倒台阶和接茬钢筋；四、砌筑底拱或锚喷后，应经过适当的养护，方可铺轨。四、砌筑底拱或锚喷后，应经过适当的养护，方可铺轨。采掘技术课件巷道支护课件主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析中国煤炭中国煤炭 第第2525卷第卷第期（期（总第第277277期）期）
32、 1999 1999 年第年第 8 8 期期Werld CoalWerld Coal,1999, No5, 44,1999, No5, 4447 47 李孝尚译李孝尚译 本刊校本刊校1 1 概述概述大多数采用长壁工作面开采的煤矿面临的主要障碍是采区大多数采用长壁工作面开采的煤矿面临的主要障碍是采区巷道掘进和支护问题。锚杆支护过程是妨碍煤炭开采进度的巷道掘进和支护问题。锚杆支护过程是妨碍煤炭开采进度的“瓶颈瓶颈”，在一个工作面采煤循环中所占的时间最长。房柱式开，在一个工作面采煤循环中所占的时间最长。房柱式开采煤矿面临同样的问题。当锚杆支护密度较大时，如果将锚杆采煤矿面临同样的问题。当锚杆支护密度
33、较大时，如果将锚杆支护的时间缩少一半，工作面煤炭产量几乎可以提高支护的时间缩少一半，工作面煤炭产量几乎可以提高1 1倍。倍。采掘技术课件巷道支护课件 连续采煤机的设计开机率一般超过连续采煤机的设计开机率一般超过95%95%，但一天内的实际开机时间只，但一天内的实际开机时间只有有4.74.77.2h7.2h。为了改变这种状况，需要采用一种综合系统方法，该方法。为了改变这种状况，需要采用一种综合系统方法，该方法将煤炭开采、顶板支护、煤炭运输、通风、设备维修和材料供应各环节进将煤炭开采、顶板支护、煤炭运输、通风、设备维修和材料供应各环节进行合理配置、系统优化，以提高采煤设备的开机率。同时，新设备、新
34、材行合理配置、系统优化，以提高采煤设备的开机率。同时，新设备、新材料和新工艺的采用也有利于采煤设备开机率的提高。料和新工艺的采用也有利于采煤设备开机率的提高。美国、南非、澳大利亚和英国等国的煤矿已经采用了良好的顶板支护设美国、南非、澳大利亚和英国等国的煤矿已经采用了良好的顶板支护设备和技术，但目前仍需要及时引进这种系统方法。中国、俄罗斯、波兰和备和技术，但目前仍需要及时引进这种系统方法。中国、俄罗斯、波兰和印度等国煤矿支护技术相对落后，为了增强自身在国际煤炭市场上的竞争印度等国煤矿支护技术相对落后，为了增强自身在国际煤炭市场上的竞争能力，这些国家今后将不得不采用综合机械化顶板支护设备和技术。能
35、力，这些国家今后将不得不采用综合机械化顶板支护设备和技术。作为这种新型系统方法的一个组成部分，久益采矿设备公司（作为这种新型系统方法的一个组成部分，久益采矿设备公司（Joy Joy Mining MachineryMining Machinery）研制了一种移动式顶板锚杆钻车）研制了一种移动式顶板锚杆钻车JOYJOY型多钻机平型多钻机平台操作锚杆钻车。该钻车已在澳大利亚和美国的煤矿创造了顶板锚杆钻进台操作锚杆钻车。该钻车已在澳大利亚和美国的煤矿创造了顶板锚杆钻进的的新纪录。的的新纪录。采掘技术课件巷道支护课件 2 2 锚杆钻机锚杆钻机国际锚杆钻机市场上的锚杆钻机可分为三类：（国际锚杆钻机市场上
36、的锚杆钻机可分为三类：（1 1）手持式钻机，如）手持式钻机，如gophersgophers、wombatswombats和和superoosuperoo钻机。（钻机。（2 2）移动式钻机。这种钻机采用履带）移动式钻机。这种钻机采用履带或橡胶轮，可安装或橡胶轮，可安装1 1台、台、2 2台、台、3 3台或台或4 4台钻机。（台钻机。（3 3）机载钻机，即钻机被）机载钻机，即钻机被固定在连续采煤机和巷道掘进机上。由于锚杆机不断易主，维修量大和报固定在连续采煤机和巷道掘进机上。由于锚杆机不断易主，维修量大和报废率高，因此很难精确统计世界各国煤矿使用的锚杆机总数量。但据估计，废率高，因此很难精确统计世
37、界各国煤矿使用的锚杆机总数量。但据估计，世界各国煤矿可使用的移动式或机载式锚杆安装机（包括正在使用的、闲世界各国煤矿可使用的移动式或机载式锚杆安装机（包括正在使用的、闲置、维修和转让的锚杆机）的数量如下表所示。置、维修和转让的锚杆机）的数量如下表所示。采掘技术课件巷道支护课件 3 3 世界各国锚杆支护技术世界各国锚杆支护技术数值锚杆安装技术是目前世界上最常用的方法，占已安装锚杆数值锚杆安装技术是目前世界上最常用的方法，占已安装锚杆的的70%70%以上。使用该技术时，整个杆体均承受载荷，可以抵制分层以上。使用该技术时，整个杆体均承受载荷，可以抵制分层煤体对锚固杆体的剪切力。另外煤体对锚固杆体的剪
38、切力。另外30%30%的锚杆使用量大部分为机械点的锚杆使用量大部分为机械点固锚杆，水泥锚杆、树脂点固锚杆和固锚杆，水泥锚杆、树脂点固锚杆和SwellexSwellex型锚杆仅在个别煤矿型锚杆仅在个别煤矿使用。一般地，锚杆长度为使用。一般地，锚杆长度为1.21.22.4m2.4m，直径为，直径为161622mm22mm。每年世。每年世界各国煤矿安装约界各国煤矿安装约1.411.41亿根锚杆，其中美国煤矿的使用量占亿根锚杆，其中美国煤矿的使用量占88%88%。锚杆安装过程分锚杆安装过程分4 4个步骤：钻眼；插入树脂胶卷；插入杆体，个步骤：钻眼；插入树脂胶卷；插入杆体，搅拌树脂；旋紧和固定锚杆。想减
39、少锚杆安装时间是相当困难的，搅拌树脂；旋紧和固定锚杆。想减少锚杆安装时间是相当困难的，除非取消某些步骤。锚杆制造商尝试了各种改进技术，如：采用组除非取消某些步骤。锚杆制造商尝试了各种改进技术，如：采用组合锚杆、一端带钻头的锚杆、树脂包在杆体内的锚杆、树脂注射以合锚杆、一端带钻头的锚杆、树脂包在杆体内的锚杆、树脂注射以及其他技术。到目前为止，这些技术还没有得到完善。及其他技术。到目前为止，这些技术还没有得到完善。采掘技术课件巷道支护课件3.1 3.1 美国美国美国是世界第二大煤炭生产国（仅次于中国），但按连续采煤机美国是世界第二大煤炭生产国（仅次于中国），但按连续采煤机和顶板锚杆机的数量来分析，
40、它的煤矿机械化程度最高。美国和顶板锚杆机的数量来分析，它的煤矿机械化程度最高。美国840840个井个井工矿几乎全部采用连续采煤机采煤、机械化运煤（梭车批量运输或带工矿几乎全部采用连续采煤机采煤、机械化运煤（梭车批量运输或带式连续输送）方式和顶板锚杆机支护设备。美国一半多的煤炭产量来式连续输送）方式和顶板锚杆机支护设备。美国一半多的煤炭产量来自房柱式开采工作面。自房柱式开采工作面。采用位置变换法时，连续采煤机在煤巷中掘进，当超过最后一排采用位置变换法时，连续采煤机在煤巷中掘进，当超过最后一排顶板锚杆顶板锚杆15m15m时（操作人员在安全位置使用无线电遥控设备操纵连续采时（操作人员在安全位置使用无
41、线电遥控设备操纵连续采煤机），连续采煤机被开进另一条煤巷，此时使用一台移动式锚杆机煤机），连续采煤机被开进另一条煤巷，此时使用一台移动式锚杆机在在15m15m长的煤巷顶板上安装锚杆。在美国，即使是长壁工作面也采用多长的煤巷顶板上安装锚杆。在美国，即使是长壁工作面也采用多巷掘进系统，但在欧洲一般采用单巷掘进系统。这是美国大量采用移巷掘进系统，但在欧洲一般采用单巷掘进系统。这是美国大量采用移动式锚杆机的原因。动式锚杆机的原因。在加强锚杆安装作业安全的同时，美国重点注意提高锚杆安装的在加强锚杆安装作业安全的同时，美国重点注意提高锚杆安装的速度和质量。速度和质量。采掘技术课件巷道支护课件3.2 3.2
42、 澳大利亚澳大利亚澳大利亚的澳大利亚的5151座井工矿中，有座井工矿中，有3434座至少拥有座至少拥有1 1个长壁工作面。长壁工个长壁工作面。长壁工作面采用双巷掘进系统。长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后是影响澳大利作面采用双巷掘进系统。长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后是影响澳大利亚煤炭工业发展的一个主要因素。每掘进亚煤炭工业发展的一个主要因素。每掘进1m1m煤巷，安装煤巷，安装6 6根顶板锚杆和根顶板锚杆和2 2根根煤壁锚杆，每班安装锚杆煤壁锚杆，每班安装锚杆100100120120根。根据不同地质条件，安装锚杆的根根。根据不同地质条件，安装锚杆的根数也会变化。目前一些煤矿采用了安设有锚杆机的连续
43、采煤机，但由于锚数也会变化。目前一些煤矿采用了安设有锚杆机的连续采煤机，但由于锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。3.3 3.3 南非南非一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条件良好。南一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条件良好。南非非5757个井工矿均采用了不同的顶板锚杆安装形式，由于地质条件良好，锚个井工矿均采用了不同的顶板锚杆安装形式，由于地质条件良好，锚杆安装作业并不构成采煤作业的杆安装作业并不构成采煤作业的“瓶颈瓶颈”。为了阻止顶板岩层的局部冒落，。为了阻止顶板
44、岩层的局部冒落，一些煤矿安装了严格的顶板岩层监控系统。大部分煤矿采用了房柱式开采一些煤矿安装了严格的顶板岩层监控系统。大部分煤矿采用了房柱式开采方式，长壁工作面所占的比重不足方式，长壁工作面所占的比重不足10%10%。采掘技术课件巷道支护课件3.4 3.4 英国英国英格兰剩下的英格兰剩下的1717座井工矿和苏格兰的座井工矿和苏格兰的CastlebridgeCastlebridge煤矿均采用顶板锚煤矿均采用顶板锚杆作为长壁工作面的主要支护方式。英国几乎不采用房柱式开采方式，由杆作为长壁工作面的主要支护方式。英国几乎不采用房柱式开采方式，由于开采深度大，长壁工作面采用单巷掘进，各工作面之间留有足够
45、宽的煤于开采深度大，长壁工作面采用单巷掘进，各工作面之间留有足够宽的煤柱。开采深度在柱。开采深度在7007001200m1200m的煤巷的顶板锚杆安装密度比大部分其它西部的煤巷的顶板锚杆安装密度比大部分其它西部井工矿大，一般每掘进井工矿大，一般每掘进2.4m2.4m安装安装7 71212根顶板锚杆，沿每侧煤壁每隔根顶板锚杆，沿每侧煤壁每隔1.8m1.8m安装安装2 23 3根锚杆。根锚杆。3.5 3.5 俄罗斯俄罗斯俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一些亏损的煤矿被迫关闭。俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一些亏损的煤矿被迫关闭。俄罗斯目前约有俄罗斯目前约有200200座井工矿，全部采
46、用单巷长壁开采系统。西伯利亚库座井工矿，全部采用单巷长壁开采系统。西伯利亚库兹巴斯矿区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树脂锚杆）支护形兹巴斯矿区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树脂锚杆）支护形式，锚杆长度式，锚杆长度1.61.61.8m1.8m，承载能力，承载能力6 68t8t。随着经验的积累，这种支护系。随着经验的积累，这种支护系统将不断得到完善。但由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改统将不断得到完善。但由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改进工作进展非常缓慢。进工作进展非常缓慢。采掘技术课件巷道支护课件3.6 3.6 波兰波兰尽管波兰是世界第尽管波兰是世界第4 4
47、大井工矿煤炭生产国（年产量约大井工矿煤炭生产国（年产量约120Mt120Mt，位居中国、，位居中国、美国和独联体之后），但是波兰没有一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支美国和独联体之后），但是波兰没有一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支护技术。所有井工矿采用被动受力的钢型（护技术。所有井工矿采用被动受力的钢型（U U型钢）支架。随着高产高效型钢）支架。随着高产高效长壁工作面的采用，工作面端头的长壁工作面的采用，工作面端头的U U型钢支架的缓慢拆除速度和缓慢、昂型钢支架的缓慢拆除速度和缓慢、昂贵的采区煤巷掘进速度严重阻碍了工作面的回采速度。贵的采区煤巷掘进速度严重阻碍了工作面的回采速度。由于缺乏操作经验
48、、作业标准和地质条件差（尽管其它国家在相同地由于缺乏操作经验、作业标准和地质条件差（尽管其它国家在相同地质条件下取得了锚杆支护作业的成功），波兰向锚杆支护技术的转变过程质条件下取得了锚杆支护作业的成功），波兰向锚杆支护技术的转变过程最缓慢。为了获得最大的煤炭回采率，采区巷道需要重复使用，这导致了最缓慢。为了获得最大的煤炭回采率，采区巷道需要重复使用，这导致了顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速回采。顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速回采。采掘技术课件巷道支护课件3.7 3.7 印度印度印度井工矿年产煤炭印度井工矿年产煤炭80Mt80Mt，其中，其中90%90%来自非机
49、械化和半机械化（钻眼、来自非机械化和半机械化（钻眼、爆破和采用侧卸式装载机装载）房柱式开采工作面。大多数井工矿采用锚爆破和采用侧卸式装载机装载）房柱式开采工作面。大多数井工矿采用锚杆支护方式，采用点固锚杆或承载能力为杆支护方式，采用点固锚杆或承载能力为6 68t8t的水泥锚杆。目前一些井的水泥锚杆。目前一些井工矿对连续采煤机和全部机械化房柱式开采系统感兴趣，可能工矿对连续采煤机和全部机械化房柱式开采系统感兴趣，可能20002000年这样年这样一套系统将进行安装。同时树脂锚杆也将得到使用。一套系统将进行安装。同时树脂锚杆也将得到使用。3.8 3.8 中国中国作为世界上最大的井工矿煤炭生产国，中国
50、采用了各种各样的顶板支作为世界上最大的井工矿煤炭生产国，中国采用了各种各样的顶板支护技术，从梯形支架到护技术，从梯形支架到U U型钢支架、钢梁，其中大多数主要煤矿采用了锚型钢支架、钢梁，其中大多数主要煤矿采用了锚杆支护技术。全部机械化顶板锚杆安装技术（采用位置变换系统并使用移杆支护技术。全部机械化顶板锚杆安装技术（采用位置变换系统并使用移动式锚杆机）在神华集团所属的矿井得到了使用。目前中国有动式锚杆机）在神华集团所属的矿井得到了使用。目前中国有9 9台移动式台移动式锚杆安装机，预计将来会逐渐增加。中国大部分煤矿使用手持钻机安装锚锚杆安装机，预计将来会逐渐增加。中国大部分煤矿使用手持钻机安装锚杆
51、。杆。采掘技术课件巷道支护课件 4 4 锚杆安装新技术锚杆安装新技术目前世界上主要的井工矿煤炭公司要求更快的采区巷道掘进速度和更多目前世界上主要的井工矿煤炭公司要求更快的采区巷道掘进速度和更多的房柱式开采煤矿。最直接的解决办法是缩短锚杆安装时间，因此许多锚杆的房柱式开采煤矿。最直接的解决办法是缩短锚杆安装时间，因此许多锚杆生产商寻求可靠的自动化工艺来实现此目的。对自动供给、锚杆旋转、树脂生产商寻求可靠的自动化工艺来实现此目的。对自动供给、锚杆旋转、树脂注入、特殊锚杆和一系列顶板锚杆钻机（从气动式到液压式）进行了一系列注入、特殊锚杆和一系列顶板锚杆钻机（从气动式到液压式）进行了一系列实验。下面介
52、绍一下久益公司研制的新型移动式多钻机锚杆安装机。实验。下面介绍一下久益公司研制的新型移动式多钻机锚杆安装机。 该锚杆机安装有多台钻机、平台式设计、可移动，主要用于该锚杆机安装有多台钻机、平台式设计、可移动，主要用于“位置变位置变换换”法连续采煤机采煤工作面。该锚杆机取消了摇臂和许多其他活动元件。法连续采煤机采煤工作面。该锚杆机取消了摇臂和许多其他活动元件。宽大的敞开式平台能液压启动侧面节流阀，侧面节流阀降低，从而可创造更宽大的敞开式平台能液压启动侧面节流阀，侧面节流阀降低，从而可创造更大的作业空间。大的作业空间。“豆荚豆荚”形物料箱可储存形物料箱可储存5t5t重的消耗材料（重的消耗材料（300
53、300根顶板锚杆、根顶板锚杆、150150根煤壁根煤壁锚杆及其相应的树脂和托盘），且物料箱易于运输和卸载。连续采煤机履带锚杆及其相应的树脂和托盘），且物料箱易于运输和卸载。连续采煤机履带装置利用油箱供油，油箱放在履带和底层的锚杆安装平台之间。装置利用油箱供油，油箱放在履带和底层的锚杆安装平台之间。采掘技术课件巷道支护课件图图1多钻机锚杆钻机结构图多钻机锚杆钻机结构图 （钻车上安装有（钻车上安装有4 4台钻机，两侧的台钻机，两侧的2 2台钻机固定在延伸着的滑杆上）台钻机固定在延伸着的滑杆上）采掘技术课件巷道支护课件 锚杆机上安装有两根先进的圆柱形临时顶板支架，操作时先将这两根锚杆机上安装有两根先
54、进的圆柱形临时顶板支架，操作时先将这两根支架固定在底板上，然后再固定在顶板上。这两根支架可提供支架固定在底板上，然后再固定在顶板上。这两根支架可提供210t210t的承的承载能力。另外，每台钻机的千斤顶可提供载能力。另外，每台钻机的千斤顶可提供5t5t的承载能力。的承载能力。久益公司研制的第一台多钻机锚杆机于久益公司研制的第一台多钻机锚杆机于19981998年在澳大利亚壳牌公司的年在澳大利亚壳牌公司的Capcoal CentralCapcoal Central煤矿使用。该锚杆机于煤矿使用。该锚杆机于225225分钟内安装了分钟内安装了304304根根1.8m1.8m长的长的锚杆。该矿采区巷道宽
55、锚杆。该矿采区巷道宽5.2m5.2m，高，高2.6m2.6m，每隔，每隔1 1米安装米安装4 4根树脂锚杆。使用该根树脂锚杆。使用该锚杆机平均每班可安装锚杆机平均每班可安装400400根锚杆。久益公司的第二台多钻机锚杆机于根锚杆。久益公司的第二台多钻机锚杆机于19991999年年2 2月用于美国犹他州阿科煤炭公司所属的月用于美国犹他州阿科煤炭公司所属的SufcoSufco煤矿。煤矿。2 2名操作人员名操作人员使用该锚杆机于使用该锚杆机于200200分钟内安装了分钟内安装了304304根顶板锚杆。巷道宽根顶板锚杆。巷道宽6m6m，高，高3m3m。采用。采用1.5m1.5m长的树脂锚杆，锚杆安装形
56、式为长的树脂锚杆，锚杆安装形式为1.5m1.5m1.5m1.5m。采掘技术课件巷道支护课件关于在地下工程中采用钢纤维喷混凝土支护的关于在地下工程中采用钢纤维喷混凝土支护的技术发展动态的报告技术发展动态的报告本文主要根据国际隧道协会喷混凝土研究工作小组初步情况报告和本文主要根据国际隧道协会喷混凝土研究工作小组初步情况报告和1990年在瑞典鸟普萨拉召开的美国基础工程会议有关论文论述了当前喷混年在瑞典鸟普萨拉召开的美国基础工程会议有关论文论述了当前喷混凝土技术的发展趋势，着重在钢纤维的应用上。应用这种钢纤维可使安全凝土技术的发展趋势，着重在钢纤维的应用上。应用这种钢纤维可使安全性增加，成本明显降低。
57、为了进一步了解喷混凝土衬砌的支护特性，报告性增加，成本明显降低。为了进一步了解喷混凝土衬砌的支护特性，报告指出混凝土和岩石力学两个学科的专家之间需增进合作和交流。指出混凝土和岩石力学两个学科的专家之间需增进合作和交流。隧道译丛隧道译丛.1994.1994.（4 4）:1:19 9采掘技术课件巷道支护课件1.趋向湿喷趋向湿喷8080年代，许多国家正在开发和改进喷射混凝土技术。年代，许多国家正在开发和改进喷射混凝土技术。19821982年在哥伦比年在哥伦比亚派帕的美国基础工程会议上，所有文章谈的都是传统的干喷混凝土技术，亚派帕的美国基础工程会议上，所有文章谈的都是传统的干喷混凝土技术，只有一篇论文
58、提到钢纤维加筋的问题。然而，当时一些国家已开始引入湿只有一篇论文提到钢纤维加筋的问题。然而，当时一些国家已开始引入湿喷和钢纤维加筋技术（喷和钢纤维加筋技术（SFRSSFRS），而且在挪威湿喷法已明显占统治地位。），而且在挪威湿喷法已明显占统治地位。 在挪威和瑞典关于干、湿喷混凝土法对质量和环境的影响展开广泛的在挪威和瑞典关于干、湿喷混凝土法对质量和环境的影响展开广泛的争论。他们认为争论。他们认为湿喷最大的优点是产生的粉尘较少，但最终强度不如干喷湿喷最大的优点是产生的粉尘较少，但最终强度不如干喷的高。相反的论点，认为取得最高的可能强度并非最终目的。另外一些因的高。相反的论点，认为取得最高的可能强
59、度并非最终目的。另外一些因素才是选择最佳喷射方法的决定因素。素才是选择最佳喷射方法的决定因素。采掘技术课件巷道支护课件 争争论论虽虽然然没没有有结结果果，不不过过试试验验使使人人们们意意见见趋趋于于一一致致。挪挪威威这这个个400400万万人人口口的的国国家家，每每年年建建隧隧道道超超过过100km100km。他他们们采采取取实实用用主主义义态态度度迅迅速速转转向向能能高速生产的湿喷技术，从而为发展钢纤维加筋技术提供了良好的基础。高速生产的湿喷技术，从而为发展钢纤维加筋技术提供了良好的基础。采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件2.引入钢纤维引入钢纤维 早早在
60、在7070年年代代初初期期，就就有有人人提提出出钢钢纤纤维维加加筋筋喷喷射射混混凝凝土土衬衬砌砌的的新新技技术术。这这项项新新技技术术最最明明显显的的优优势势是是可可以以用用机机械械化化方方式式连连续续施施做做出出即即刻刻起起支支护护作作用用的钢纤维混凝土层来取代传统的费力费时安设钢筋网的喷混凝土层。的钢纤维混凝土层来取代传统的费力费时安设钢筋网的喷混凝土层。 除除了了斯斯堪堪的的那那维维亚亚人人之之外外，此此领领域域的的开开拓拓者者是是原原西西德德波波鸿鸿的的鲁鲁尔尔大大学学的的B.B.梅德尔梅德尔。他不仅最早从事钢纤维混凝土研究，也从事喷混凝土研究。他不仅最早从事钢纤维混凝土研究，也从事喷
61、混凝土研究。 加加拿拿大大在在7070年年代代末末也也进进行行了了大大量量的的试试验验研研究究。他他们们在在8080年年代代初初，在在大型试验洞室中采用喷钢纤维混凝土取得成功。大型试验洞室中采用喷钢纤维混凝土取得成功。 用于钢纤维混凝土是一项新引进的技术，按照惯例必须与传统的钢用于钢纤维混凝土是一项新引进的技术，按照惯例必须与传统的钢筋网干喷混凝土技术进行对比性试验。以证实钢纤维混凝土的特征和性能筋网干喷混凝土技术进行对比性试验。以证实钢纤维混凝土的特征和性能更好。因为钢纤维混凝土尚无结构性能的真正规范，所以很难拿出对比试更好。因为钢纤维混凝土尚无结构性能的真正规范，所以很难拿出对比试验及评估
62、资料，从而无法使得用户及政府当局相信钢纤维混凝土是比钢筋验及评估资料，从而无法使得用户及政府当局相信钢纤维混凝土是比钢筋网混凝土更好的替代物。网混凝土更好的替代物。采掘技术课件巷道支护课件3.采用喷射混凝土作永久衬砌采用喷射混凝土作永久衬砌19821982年年在在哥哥伦伦比比亚亚派派帕帕的的美美国国基基础础工工程程会会议议总总结结概概要要中中有有一一段段记记录录十十分分重重要要：“机机械械洞洞室室、交交通通隧隧道道日日益益广广泛泛使使用用喷喷射射混混凝凝土土作作永永久久衬衬砌砌，输输水隧道也使用喷射混凝土作为衬砌。这种现象已经十分突出水隧道也使用喷射混凝土作为衬砌。这种现象已经十分突出”。 在
63、在不不同同应应用用场场合合是是否否同同意意将将喷喷射射混混凝凝土土作作为为永永久久衬衬砌砌，世世界界各各国国至至今今存存在在严严重重分分歧歧。在在斯斯堪堪的的那那维维亚亚早早已已采采用用喷喷射射混混凝凝土土，但但欧欧洲洲大大陆陆有有些些勉勉强强。不不过过德德国国和和奥奥地地利利正正进进行行广广泛泛室室内内和和现现场场试试验验研研究究、测测定定和和评评估估单单层层喷喷射射混混凝凝土土取取代代传传统统现现浇浇混混凝凝土土内内衬衬砌砌技技术术（Haack,1989; Haack,1989; Maidl,1991; Maidl,1991; Kusterle, Lukas, 1990Kusterle,
64、Lukas, 1990）。）。采掘技术课件巷道支护课件4一些国家喷射混凝土工程现状一些国家喷射混凝土工程现状19851985年年，奥奥地地利利混混凝凝土土协协会会组组织织了了一一个个喷喷射射混混凝凝土土技技术术经经验验总总结结编编辑辑委委员员会会，并并以以规规范范指指南南形形式式公公布布了了他他们们的的成成果果。该该规规范范指指南南包包括括喷喷射射混混凝凝土土工工程程的的规规划划设设计计与与实实施施的的细细则则（Lindlbauer,1990Lindlbauer,1990）。同同时时也也用用英英文文出出版，对国际交流价值极大，可能导致喷射混凝土技术的改进。版，对国际交流价值极大，可能导致喷射混
65、凝土技术的改进。 目目前前在在奥奥地地利利，喷喷射射混混凝凝土土已已被被作作为为衬衬砌砌的的永永久久结结构构。例例如如下下水水道道、区区域域供供热热系系统统以以及及水水电电站站的的导导流流洞洞、引引水水隧隧洞洞等等。至至于于选选择择湿湿式式喷喷射射还还是是干式喷射，通常留给承包商决定（干式喷射，通常留给承包商决定（Deix,1991Deix,1991）。）。 德德国国多多数数采采用用干干式式喷喷射射。为为保保证证高高质质量量，干干喷喷技技术术不不断断改改进进。德德国国每每年年大大约约生生产产100000m100000m3 3喷喷射射混混凝凝土土。一一些些干干、湿湿喷喷方方法法对对比比研研究究已
66、已经经在在铁铁路网扩建工程中进行（路网扩建工程中进行（Maak,1986Maak,1986）。）。 采掘技术课件巷道支护课件目前已经开展的专题研究项目有：粉尘的降低，在压缩空气条件下喷目前已经开展的专题研究项目有：粉尘的降低，在压缩空气条件下喷射混凝土（射混凝土（Schreyer,1982Schreyer,1982）；火灾对喷射混凝土永久衬砌的影响以及上）；火灾对喷射混凝土永久衬砌的影响以及上述钢纤维加筋技术等。述钢纤维加筋技术等。 瑞瑞士士的的苏苏黎黎士士ETHETH设设计计施施工工管管理理学学院院在在8080年年代代公公布布了了一一系系列列研研究究报报告告。这这些些报报告告考考虑虑了了岩岩
67、石石粘粘结结力力、低低温温的的影影响响、二二次次处处理理的的影影响响以以及及喷喷射射混混 凝凝 土土 碳碳 化化 作作 用用 等等 因因 素素 。 其其 中中 碳碳 化化 作作 用用 很很 复复 杂杂 ， 也也 很很 重重 要要（Furrer,1990Furrer,1990）。）。 据据报报道道，在在意意大大利利湿湿喷喷占占统统治治地地位位。总总计计160000 160000 m m3 3喷喷射射混混凝凝土土中中湿湿喷喷占占9090。其其中中25000m25000m3 3为为钢钢纤纤维维加加筋筋混混凝凝土土（预预计计两两年年内内这这一一比比例例将将达达6060）。他他们们已已经经在在喷喷射射混
68、混凝凝土土中中掺掺入入了了硅硅粉粉，并并建建立立了了喷喷射射混混凝凝土土工工作小组。该小组有广泛的、不同技术部门的代表参加。作小组。该小组有广泛的、不同技术部门的代表参加。 法法国国大大约约在在19851985年年开开始始使使用用钢钢纤纤维维混混凝凝土土，19901990年年同同意意将将钢钢纤纤维维混混凝凝土土作作为为公公路路隧隧道道永永久久衬衬砌砌。他他们们成成立立了了一一个个工工作作小小组组来来修修正正19741974年年颁颁布的技术文件。布的技术文件。采掘技术课件巷道支护课件西班牙报道说，钢纤维混凝土强度指标普遍提高，而且已经观察到其西班牙报道说，钢纤维混凝土强度指标普遍提高，而且已经观
69、察到其抗疲劳强度指标明显增加（一般是混凝土的抗疲劳强度指标明显增加（一般是混凝土的50506060倍），疲劳强度一直是倍），疲劳强度一直是人们关心的耐久性指标。西班牙肯定了钢纤维混凝土的经验。人们关心的耐久性指标。西班牙肯定了钢纤维混凝土的经验。 比比利利时时建建筑筑工工程程研研究究院院和和一一家家钢钢纤纤维维制制造造公公司司NVNV贝贝克克特特公公司司合合作作，正正执执行行一一项项研研究究计计划划，重重点点研研究究纤纤维维（和和二二氧氧化化硅硅）对对回回弹弹的的影影响响（ Dierckx,1991Dierckx,1991） 。 最最 近近 出出 版版 的的 “世世 界界 隧隧 道道 工工 程
70、程 ”一一 书书（Vandewelle,1991Vandewelle,1991）（书书中中包包括括对对喷喷射射混混凝凝土土技技术术的的全全面面综综合合考考察察），重点强调了钢纤维加筋混凝土的可行性及其优点。重点强调了钢纤维加筋混凝土的可行性及其优点。 如如上上所所述述，挪挪威威以以湿湿喷喷法法为为主主，年年生生产产湿湿喷喷混混凝凝土土300003000040000m40000m3 3。他他们们也也作作了了大大比比例例的的试试验验并并卷卷入入贝贝可可特特试试验验。该该试试验验是是最最初初瑞瑞典典试试验验计计划划的继续。的继续。 挪挪威威成成立立了了一一个个新新的的委委员员会会来来修修改改早早期期
71、各各项项的的建建议议，特特别别注注意意钢钢纤纤维混凝土的规范。维混凝土的规范。采掘技术课件巷道支护课件芬兰以现场和实验室调查为基础，于芬兰以现场和实验室调查为基础，于19881988年出版了芬兰的喷射混凝土年出版了芬兰的喷射混凝土规范指南。该指南并附有英文摘要。这个指南强调其目的不是限制喷射混规范指南。该指南并附有英文摘要。这个指南强调其目的不是限制喷射混凝土技术的进一步发展，而只是考虑作一些属非凝土技术的进一步发展，而只是考虑作一些属非“官方官方”的建议。因此在的建议。因此在个别工程项目中，用户仍可使用自己的规范。个别工程项目中，用户仍可使用自己的规范。 芬芬兰兰的的喷喷射射混混凝凝土土规规
72、范范指指南南包包含含有有在在刚刚喷喷好好的的混混凝凝土土附附近近进进行行爆爆破破作作业业的的建建议议。他他们们建建议议喷喷射射混混凝凝土土强强度度达达到到设设计计强强度度的的6060以以后后，方方允允许许在在其其附附近近爆爆破破，但但在在3 3天天内内粒粒子子的的最最大大震震动动速速度度不不得得超超过过10mm/s10mm/s或或在在7 7天天内内不不得得超超过过35mm/s35mm/s，或或更更后后不不得得超超过过110mm/s110mm/s。不不过过，这这些些指指标标并并没没有有什什么么科科学学依依据据，至至多多只只是是经经验验数数据据。对对于于临临时时支支护护（只只要要使使用用了了速速凝
73、凝剂剂），则则喷喷射射后后12h12h，爆爆破破即即不不受受限限制制。自自从从指指南南公公布布后后，芬芬兰兰目目前前不不论论干干喷喷、湿湿喷喷混混凝凝土土都都已已被被土土木木工工程程界界认认可可。当当钢钢纤纤维维混混凝凝土土作作为为结结构构支支护护，例例如如说说地地下城防工事时，只要政府批准就可采用。下城防工事时，只要政府批准就可采用。 采掘技术课件巷道支护课件瑞瑞典典每每年年大大约约生生产产55000m55000m3 3喷喷混混凝凝土土，目目前前大大部部分分为为湿湿喷喷，其其中中大大约约一一半半用用于于矿矿山山工工程程。现现在在许许多多工工地地在在使使用用钢钢纤纤维维混混凝凝土土，并并已已做
74、做过过一一些些验验证证其其功功能能的的研研究究。在在铁铁路路网网改改造造（其其中中有有大大量量隧隧道道工工程程）和和其其他他的的地地下下工工程程开发领域，人们日益重视开发严谨的喷射混凝土规范。开发领域，人们日益重视开发严谨的喷射混凝土规范。 修修建建在在松松软软地地层层中中的的伦伦敦敦地地下下铁铁道道，其其传传统统的的隧隧道道施施工工方方法法在在英英国国已已延延续续了了一一个个多多世世纪纪，他他们们一一般般采采用用钢钢的的或或预预制制的的混混凝凝土土管管片片衬衬砌砌。然然而而在在英英法法海海峡峡隧隧道道英英国国侧侧海海底底渡渡线线洞洞室室顺顺利利竣竣工工，使使英英国国在在大大型型海海底底洞洞室
75、室施施工工方方面面积积累累了了新新的的经经验验。他他们们正正在在或或正正计计划划在在英英国国几几座座新新建建铁铁路路和和公公路路隧隧道道中推广应用其喷射混凝土衬砌经验。中推广应用其喷射混凝土衬砌经验。 日本的报告说明日本的地质情况及其对不同地区隧道工程的影响。日日本的报告说明日本的地质情况及其对不同地区隧道工程的影响。日本平均每年生产喷射混凝土约本平均每年生产喷射混凝土约2000000m2000000m3 3，其中，其中6565为湿喷混凝土。至为湿喷混凝土。至今钢纤维混凝土所占比例仍很少。报告给出了喷射混凝土的配比标准，并今钢纤维混凝土所占比例仍很少。报告给出了喷射混凝土的配比标准，并把机械化
76、和自动化看作为重要问题。把机械化和自动化看作为重要问题。采掘技术课件巷道支护课件根根据据国国际际隧隧道道协协会会的的有有关关情情况况报报告告，南南非非由由于于劳劳动动力力便便宜宜，进进口口材材料料，例例如如钢钢纤纤维维价价格格较较贵贵，情情况况有有些些特特殊殊。在在南南非非采采用用钢钢筋筋网网手手工工干干喷喷混混凝凝土土占占优优势势。对对于于操操作作人人员员来来说说，他他们们订订有有培培训训及及考考试试规规则。对掌握喷嘴的机械手的工艺水平有较高要求。则。对掌握喷嘴的机械手的工艺水平有较高要求。 南南非非矿矿山山及及土土木木工工程程，每每年年大大约约生生产产30000m30000m3 3喷喷射射
77、混混凝凝土土。目目前前已已建建立立一一个个工工作作组组来来开开发发自自己己国国家家的的规规范范，其其中中大大量量应应用用美美国国和和加加拿拿大大的的实实践践。对对大大型型土土木木工工程程，目目前前已已作作出出掺掺用用硅硅粉粉的的规规定定。现现在在南南非非正正开开展展一一项项钢钢纤纤维维试试验验特特别别计计划划，其其中中将将包包括括衬衬砌砌评评价价钢钢纤纤维维喷喷射射混混凝凝土土在在输输水水隧隧洞洞工工程程中中的的耐耐久久性性（强强度度和和耐耐腐腐蚀蚀）。至至今今（超过（超过3 3年之后）表明效果良好年之后）表明效果良好采掘技术课件巷道支护课件美美国国至至今今仍仍大大量量使使用用传传统统的的干干
78、喷喷混混凝凝土土，但但其其发发展展趋趋势势是是湿湿喷喷。虽虽然然用用户户和和工工程程师师们们不不是是普普遍遍同同意意用用钢钢纤纤维维喷喷射射混混凝凝土土代代替替钢钢筋筋网网喷喷射射混混凝凝土土，但但钢钢纤纤维维混混凝凝土土已已在在一一些些工工地地取取得得成成功功。虽虽然然他他们们把把喷喷射射混混凝凝土土主主要要用用作作临临时时支支护护，但但有有时时也也允允许许作作为为永永久久衬衬砌砌。肯肯塔塔基基州州的的哈哈伦伦有有一一座座宽宽10.4m10.4m的的泄泄洪洪隧隧道道就就使使用用钢钢纤纤维维喷喷射射混混凝凝土土作作为为永永久久衬衬砌砌。另另外外一一个个应应用用喷喷射射混混凝凝土土作作为为永永久
79、久衬衬砌砌的的实实例例是是贯贯穿穿美美国国西西部部各各州州的的铁铁路路隧隧道道改改建建工工程程。典典型型湿湿喷喷混混凝凝土土配配合合比比设设计计要要求求每每立立方方米米用用420450kg420450kg水水泥泥，4760kg4760kg的的25mm25mm钢钢纤纤维维，掺掺加加硅硅粉粉的的重重量量为为水水泥泥和和超超塑塑化化剂剂重重量量的的1010，硅硅基基速速凝凝剂剂用用量量为为水泥和超塑化剂重量的水泥和超塑化剂重量的2 2。 加拿大喷射混凝土强度实施情况在国际隧道协会的情况报告和第五加拿大喷射混凝土强度实施情况在国际隧道协会的情况报告和第五届美国基础工程会议的文献中已有报道。一般来说，他
80、们已形成湿喷、掺届美国基础工程会议的文献中已有报道。一般来说，他们已形成湿喷、掺硅粉和加钢纤维的一套湿喷方法，已在多数场合广泛使用。现场试验和试硅粉和加钢纤维的一套湿喷方法，已在多数场合广泛使用。现场试验和试验室结果都是肯定的。验室结果都是肯定的。采掘技术课件巷道支护课件5钢纤维加劲喷混凝土地下支护钢纤维加劲喷混凝土地下支护 人们对钢纤维喷混凝土本身十分熟悉，它和传统的钢筋网喷混援土相人们对钢纤维喷混凝土本身十分熟悉，它和传统的钢筋网喷混援土相比具有许多优点。因为取消了费时的钢筋网铺设作业，因此施做钢纤维喷比具有许多优点。因为取消了费时的钢筋网铺设作业，因此施做钢纤维喷混凝土更容易配合隧道掘进
81、的作业循环，也易于根据地质和几何形状的实混凝土更容易配合隧道掘进的作业循环，也易于根据地质和几何形状的实际条件调整衬砌设计。这也意味着只要知道为什么和如何用钢纤维喷混凝际条件调整衬砌设计。这也意味着只要知道为什么和如何用钢纤维喷混凝土来支护一段隧道或坑道，那么无论在喷射前或者喷射过程中去规定衬砌土来支护一段隧道或坑道，那么无论在喷射前或者喷射过程中去规定衬砌的结构和厚度以及施喷的准确时间都不会有困难。的结构和厚度以及施喷的准确时间都不会有困难。 钢纤维喷混凝土应用日益广泛，而且多用湿喷。应该认识到钢纤维喷钢纤维喷混凝土应用日益广泛，而且多用湿喷。应该认识到钢纤维喷混凝土已成为一项受到欢迎的新技
82、术。钢纤维喷混疑土构成的材料非常灵混凝土已成为一项受到欢迎的新技术。钢纤维喷混疑土构成的材料非常灵活，容易适应不规则的岩石表面，即对不好确定或不好控制其实际荷载的活，容易适应不规则的岩石表面，即对不好确定或不好控制其实际荷载的岩石表面。因此，这也意味着其安全度增加（例如，当与锚杆结合使用时）岩石表面。因此，这也意味着其安全度增加（例如，当与锚杆结合使用时）。如果用钢纤维喷混凝土替代现浇混凝土，将明显节约成本。如果用钢纤维喷混凝土替代现浇混凝土，将明显节约成本。采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件本章复习思考题本章复习思考题1锚杆支护的支护原理是什么？较其它支护类型具何优越性？锚杆支
83、护的支护原理是什么？较其它支护类型具何优越性？2常用的锚杆有哪几种？常用的锚杆有哪几种？采掘技术课件巷道支护课件锚杆支护的优点锚杆支护的优点锚杆支护的优点实践充分证明，在煤巷中应用锚杆支护，与传统的棚式支护相比，具有显著的优越性。主要表现在以下几个方面。（1）从根本上改善了支护状况，保证了安全生产。（2）减轻了工人的劳动强度，改善了作业环境。（3）减少了支护物料的运输，改善了生产矿井中辅助运输的紧张状况。（4）提高了掘进工效，有利于高速、高效掘进队的建设。（5）大幅度节约支护材料，降低支护成本。（6）提高巷道断面的利用率。（7）简化了综采工作面超前支护，加快了回采速度。（8）锚杆支护巷道维修量
84、少，服务年限相对延长，为优化矿井开拓布置、合理集中生产创造了条件。（9）能可靠的支护综采大断面的机、风巷和开切眼，为综采工作面设备快速安装创造了条件。（10）有利于节约资源，改善生态环境。采掘技术课件巷道支护课件（二）锚杆各部分的作用原理1、锚杆的作用1）锚杆构件的作用锚杆构件主要提供抗拉和抗剪作用，而抗弯和抗压作用能力非常小，可以忽略不计。2）锚固剂的作用锚固剂的作用是将钻孔孔壁岩石与杆体粘接在一起。对于端部锚固锚杆，锚固剂的作用在于提供粘结力，使锚杆能承受一定的拉力。锚杆拉力除锚固端外，延长度方向是均匀分布的。由于锚杆与钻孔间有较大空隙，所以锚杆的抗剪能力只有在岩层发生较大错动后才能发挥出
85、来。对于全长锚固锚杆，锚固剂的作用比较复杂，主要有两方面，一是将锚杆杆体与钻孔孔壁粘结在一起，使锚杆随着岩层移动承受拉力；二是当岩层发生错动时，与杆体共同起抗剪作用，阻止岩层发生错动。3）金属网的主要作用金属网可以用来维护锚杆间的围岩，防止松动岩块掉落。金属网所能承受松散岩石的载荷与锚杆间距密切相关。4）钢带的作用钢带的作用除可以防止锚杆间的松动岩块掉落外，还可均衡锚杆受力，改善顶板岩层应力状态，与锚杆共同形成组合支护系统，增加围岩的稳定性。采掘技术课件巷道支护课件锚杆支护作用机理锚杆支护的作用机理有悬吊作用、组合梁作用、加固拱作用和楔固作用等。1）悬吊作用悬吊作用是指锚杆把将要冒落的松软弱岩
86、层或危岩悬吊于上部坚固稳定的岩体上，由锚杆来承担危岩或松软弱岩层的重量。2）组合梁作用在层状岩层的巷道顶板中，通过锚入一系列的锚杆，将锚杆锚固长度以内的薄层岩石组成岩石组合梁，从而提高其承载能力。可以把平顶巷道的层状岩石顶板看作是以巷道两帮为支点的叠合梁。在载荷作用下，各层岩石（板）都有各自的单独弯距，每层岩石（板）的上下缘分别处在受压和受拉状态。但用锚杆将各层岩石锚固在一起后，在载荷作用下，各层岩石之间基本上不会发生离层、错动，就如同一块板的弯曲一样，大大提高了组合梁的抗弯强度和承载能力3）加固拱作用采掘技术课件巷道支护课件4）楔固作用锚杆的楔固作用是在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面
87、的情况下，由于锚杆穿过了这些不连续面，防止或减少了沿不连续面的移动，但是，锚杆架设的时机是非常重要的。如果在开挖引起的剪应力产生前就架设了全长粘结式锚杆，则在不连续面处锚杆较高的剪切刚度将迫使锚杆完全承受开挖二次应力的作用，而易于发挥不连续面自身抗剪能力锚杆种杆种类也也较多，有多，有胀壳式、壳式、树脂式、复合脂式、复合锚杆等。杆等。组合件有合件有钢带。具体具体应用用时，根据岩，根据岩层条件条件选择不同的支不同的支护方式和参数。方式和参数。采掘技术课件巷道支护课件锚杆种类也较多，有胀壳式、树脂式、复合锚杆等。组合件有钢带。具体应用时，根据岩层条件选择不同的支护方式和参数。采掘技术课件巷道支护课件采掘技术课件巷道支护课件
