第五章 巷道支護

第五章巷道支護一、支護材料（一）水泥（應用最廣泛的是硅酸鹽水泥）1、硅酸鹽水泥：以石灰石、粘土、鐵礦物按比例混合磨成細的生料，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，加入適量石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥熟料主要礦物組成及含量范圍如下：

熟料礦物簡寫含量硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S42%~61%

硅酸三鈣2CaO·SiO2C2S15%~32%

鋁酸三鈣3CaO·AI2O3C3A4%~11%

鐵鋁酸三鈣3CaO·AI2O3·Fe2O3C4AF10%~18%巷道支護2純熟料磨細后,凝結時間很短,不便使用.為了調節(jié)水泥的凝結時間，熟料磨細時，常摻有適量（3%左右）石膏國家標準規(guī)定：硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45分鐘，終凝時間不得遲于12小時水泥的強度硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的強度(GB175—1999）品種強度等級抗壓強度抗折強度3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.517.042.53.56.542.522.042.54.06.552.523.052.54.07.052.527.052.55.07.062.528.062.55.08.062.532.062.55.58.0普通水泥32.511.032.52.55.532.516.032.53.56.542.516.042.53.56.542.521.042.53.56.552.522.052.54.07.052.526.052.55.07.0巷道支護32、普通硅酸鹽水泥：（1）凡由硅酸鹽水泥熟料、少量混合材料、適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料都稱普通硅酸鹽水泥簡稱普通水泥。（2）普通硅酸鹽水泥分為：275、325、425、525、625和725六種。（3）硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的區(qū)別僅在于其中含有少量混合材料，而絕大部分仍是硅酸鹽水泥熟料，故其基本性能與硅酸鹽水泥相同。3、摻混合材料的硅酸鹽水泥：（1）礦渣硅酸鹽水泥（2）火山灰質硅酸鹽水泥（3）粉煤灰硅酸鹽水泥以上三種水泥有275、325、425、525和625五個標號

三種水泥特別適用于：地下和水中的一般混凝土和大體積混凝土結構以及蒸汽養(yǎng)護的混凝土構件巷道支護4(二)混凝土:水泥、砂、石和水按適當比例混合而成1、混凝土組成材料：（1）水泥（2）細骨料（粒徑0.15~5mm）：天然砂，其中以石英砂為最佳（3）粗骨料（粒徑大于5mm）：卵石、碎石等（4）水2、混凝土的主要技術性質（1）混凝土混合物的合易性：用“塌落度”測定合易性指混凝土混合物在保證質地均勻，各組成成分不離析的條件下，適合于拌和、運輸、澆灌和搗實的綜合性質（2）混凝土強度和強度等級：混凝土的強度以抗壓強度最大，用15mm×15mm×15mm的標準立方塊，在標準條件下（溫度20+3℃，相對濕度90%以上）養(yǎng)護28天的抗壓強度巷道支護5影響混凝土強度的主要因素是：水泥標號和水灰比水泥標號越高，則混凝土的強度越高水灰比越小，混凝土的強度越高，與骨料粘結力越大，混凝土的強度也越高（但水灰比不能太小，否則混合物過于干硬，無法保證澆灌質量，出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，強度也會降低）混凝土強度與水灰比、水泥標號等因素之間的關系，一般可用經驗公式：混凝土28d的抗壓強度：R28=A·RC（C/W—B）

RC——水泥的實際強度MPa

C/W——水灰比

A、B——經驗系數(shù)3、混凝土的外加劑：（在混凝土拌和時或拌和前摻入的，其摻量一般不大于水泥重量5%的能顯著改善混凝土性能的材料）（1）減水劑：能保持混凝土的合易性不變而顯著減少其拌和水量的外加劑。如M型（木質素黃酸鈣）、MF型等

巷道支護6（2）速凝劑：（使混凝土快凝并迅速達到較高強度）（i）作用：加速水泥硬化；提高混凝土的早期強度。（ii）種類：紅星I型水泥重量的2.5%~4%711型水泥重量的2.5%~3.5%782型水泥重量的6%~7%4、混凝土的混合比設計：（1）確定配制混凝土強度Rh=R1+б0

按施工單位歷史統(tǒng)計資料確定設計強度（2）確定水灰比：W/C=A·RC/（Rh+A·B·RC）

RC=KCR水泥的標號數(shù)值KC=0.113巷道支護7（3）確定用水量：可根據(jù)本地區(qū)或本單位的經驗數(shù)據(jù)選用。（4）計算水泥用量：C=W/（W/C）（5）選用合理砂率SP（混凝土砂率選用表）（6）計算粗、細骨料的用量G及SC/γC+W/1+G/γg+S/γs=100S/（S+G）=SPC、W、G、S分別為每立方米混凝土所用水泥、水、粗骨料、細骨料的質量；γC、γg、γs分別為水泥、水、粗骨料、細骨料的相對密度；SP為選用的砂率（7）確定混凝土初步混合比：

C：S：G：W=1：S/C：G/C：W/C

水泥砂石水巷道支護8（三）木材常用的木材有松木、杉木、榆木、樺木和柞木等，以松木用的最多（四）金屬材料1、優(yōu)點：強度大，可支撐的的地壓，使用期長，可多次重復使用，按裝容易，耐火性強，必要時也可制成可縮性結構。初期投資雖然大些，但可回收，總成本還是經濟的。2、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鋼等。鋼筋礦用特殊鋼可制成具有可縮性的拱形支架二、錨噴支護（一）錨桿支護：1、錨桿的結構類型（1）鋼筋或鋼絲繩沙漿錨桿：設計錨固力30~50KN（如圖5—1）（2）金屬倒楔式錨桿40KN（如圖5—2）（3）木錨桿普通10KN左右壓縮20KN（如圖5—3）巷道支護9樹脂錨桿

40KN以上（如圖5—4）快硬水泥錨桿60KN（如圖5—5）管縫式錨桿60~100KN（如圖5—6）可伸縮式錨桿初錨力20KN（如圖5—7）2、錨桿的支護作用原理（1）懸吊作用（如圖5—8）（2）組合梁作用（如圖5—9）（3）錨桿的楔固作用（如圖5—10）（4）擠壓加固拱作用（如圖5—11）

圖5—8錨桿的懸吊作用圖5—9錨桿的組合作用巷道支護103、錨桿支護參數(shù)的確定（p127）4、錨桿支護的施工（1）鉆眼、大錨桿：用氣動錨桿鉆機打眼裝錨桿（2）錨桿質量檢驗：錨桿的材質：在實驗室中進行錨桿的安裝方向、深度、間排距螺帽的擰緊程度：用螺帽擰緊時，其鎖緊力應達到錨固力的

40%~80%

錨固力：用錨桿拉力計進行抽查檢驗（二）噴射混凝土支護1、噴射混凝土支護的作用原理（1）加固與防止風化作用（2）改善圍巖應力狀態(tài)作用（如圖5—12）（3）柔性結構支護作用（4）組合拱作用巷道支護112、噴射混凝土厚度（參考書表5—19）3、噴射混凝土施工（1）噴射機具（2）噴射混凝土的材料及配合比

水泥標號不得低于325號。細骨料采用堅硬干凈的中砂或粗砂，細度模數(shù)大于2.5。粗骨料粒徑不大于15mm。

速凝劑摻量：混凝土初凝不應大于5min，終凝不應大于10min。

水灰比：0.4~0.5最佳我國實踐經驗，噴射混凝土的配合比（即水泥：砂：石子）為：巷道側壁：1：（2.0~2.5）：（2.5~3.0）頂拱：1：2.0：（1.5~2.0）巷道支護12（3）噴射混凝土的主要工藝參數(shù)工作風壓：工作風壓（MPa）=0.1+0.001×輸料管長度（m）水壓：工作風壓+0.1MPa水灰比：0.4~0.5為宜噴頭與受噴面的距離與傾角：0.8~1.2m噴頭與收噴面垂直一次噴射厚度：墻50~100mm，拱30~60mm為宜分層噴射的間歇時間：15~20min（15℃~20℃）混合料的存放時間：不摻速凝劑不超過2h

摻速凝劑不超過20min（4）噴射操作（i）作業(yè)：開始時先開風后給水，最后送電給料，結束時相反（i）噴射順序：先墻后拱，自下而上巷道支護13

（三）錨噴支護及錨網噴聯(lián)合支護(四)組合錨桿支護1、錨網支護2、錨帶網支護3、錨桿絎架支護（如圖5—12）三、普通支架（一）木支架（二）金屬支架

1、梯形金屬支架:

通常用在回采巷道中,在斷面較大、地壓較嚴重的巷道中也可使用。2、拱形可縮性支架：用于地壓大，地壓不穩(wěn)定和圍巖變形量大的巷道，支護斷面一般不大于12㎡。支架棚距一般為0.7~1.1m，棚子之間應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，以加強支架沿巷道軸線方向的穩(wěn)定性。（三）鋼筋混凝土（棚式）支架：用于地壓穩(wěn)定，服務年限長及斷面不小于12㎡，不適宜用于有動壓的巷道。巷道支護14