王偉3畢業(yè)設(shè)計(jì)

朽木易折，金石可鏤。千里之行，始于足下。第圖3-4-2最佳支護(hù)時(shí)段的含義因?yàn)樗苄詤^(qū)的浮上，圍巖的應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生變化，這種變化對(duì)支護(hù)體來講具有兩個(gè)力學(xué)效應(yīng)：一是圍巖中切向應(yīng)力和徑向應(yīng)力降低，減少了作用于支護(hù)體的荷載；一是應(yīng)力擴(kuò)散區(qū)向圍巖深部偏移，減少了應(yīng)力擴(kuò)散的破壞作用。應(yīng)力擴(kuò)散偏移深部后，一方面應(yīng)力擴(kuò)散程度降低，另一方面深部巖石處于三軸應(yīng)力狀態(tài)，其破壞可能大大減小。因此，對(duì)于高應(yīng)力軟巖支護(hù)來講，要允許浮上穩(wěn)定塑性區(qū)，鄭重限制非穩(wěn)定塑性區(qū)的擴(kuò)展。其宏觀判別標(biāo)志就是最佳支護(hù)時(shí)光Ts。所以，最佳支護(hù)時(shí)光的力學(xué)含義就是最大限度地發(fā)揮塑性區(qū)承載能力而又不浮上松動(dòng)破壞時(shí)所對(duì)應(yīng)的時(shí)光。3.5軟巖巷道支護(hù)理論國(guó)內(nèi)外關(guān)于軟巖支護(hù)方面的理論可概括為圖3-5-1。軟巖工程支護(hù)理論軟巖工程支護(hù)理論定性的支護(hù)理論定量的支護(hù)理論新奧法理論聯(lián)合支護(hù)理論錨噴-大弧板支護(hù)理論松動(dòng)圈支護(hù)理論考慮流變、軟化、損傷、斷裂等作用的圍巖力學(xué)模型研究理論圖3-5-1軟巖支護(hù)理論 各理論綜述如下：（1）新奧法理論新奧法是60年代奧地利專家L.VRabcewicz在總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上提出來的一套隧道設(shè)計(jì)、施工新技術(shù)。隨后，逐漸運(yùn)用到煤礦軟巖支護(hù)中去。目前，已成為軟巖支護(hù)主要的理論之一。新奧法的理論是建立在巖石的剛性壓縮特性的巖石三軸壓縮應(yīng)力應(yīng)變特性以及莫爾（Mohr）學(xué)說基礎(chǔ)上的，并考慮到隧道掘進(jìn)的空間和時(shí)光效應(yīng)所提出的新理論。這一新理論擴(kuò)散體現(xiàn)在支護(hù)結(jié)構(gòu)種類貫通在不斷變更的設(shè)計(jì)施工過程中。1980年，奧地利土木工程學(xué)會(huì)地下空間利用分會(huì)把新奧法定義為：“在巖質(zhì)為砂質(zhì)介質(zhì)中開挖隧道，以使圍巖形成一個(gè)中空筒狀支承環(huán)結(jié)構(gòu)為目的的隧道設(shè)計(jì)施工主意”。施工時(shí)遵循下列原則：①應(yīng)該考慮巖體的力學(xué)特性；②應(yīng)該在相宜的時(shí)機(jī)構(gòu)筑支護(hù)結(jié)構(gòu)，避免圍巖中浮上不利的應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)；③為使圍巖形成力學(xué)上十分穩(wěn)定的中空筒狀支承環(huán)結(jié)構(gòu)，必須構(gòu)筑一個(gè)閉合的支護(hù)結(jié)構(gòu)；④由現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)監(jiān)控圍巖動(dòng)態(tài)，按照允許變形量求得最相宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)。新奧法的上述定義簡(jiǎn)明扼要地揭示了新奧法最核心的問題就是利用圍巖自承能力，使圍巖本身形成支承環(huán)。其存在的問題是：新奧法的理論基礎(chǔ)是當(dāng)初的巖石力學(xué)理論基礎(chǔ)——彈塑性理論，而對(duì)軟巖流變性等問題已超出了彈塑性問題所能解決的范圍，所以需進(jìn)一步完美。（2）聯(lián)合支護(hù)理論聯(lián)合支護(hù)理論是軟巖支護(hù)對(duì)新奧法的發(fā)展。其主要提出者陸家梁、馮豫、鄭雨天、朱效嘉等結(jié)合軟巖實(shí)際，靈便運(yùn)用新奧法理論，提出了軟巖聯(lián)合支護(hù)理論。其觀點(diǎn)可以概括為：對(duì)于軟巖支護(hù)，一味地追求加強(qiáng)剛度是難以奏效的，要先柔后剛，先讓后抗，柔讓適度，穩(wěn)定支護(hù)。由此發(fā)展起來的支護(hù)型式有錨噴網(wǎng)技術(shù)、錨噴網(wǎng)架技術(shù)、錨帶噴架等聯(lián)合支護(hù)技術(shù)。（3）錨噴大弧板支護(hù)理論錨噴弧板支護(hù)理論實(shí)際是聯(lián)合支護(hù)理論的新發(fā)展。該理論的提出者是東北工學(xué)院鄭雨天教授、同濟(jì)大學(xué)孫均院士和淮南礦院朱效嘉教授。該理論的要點(diǎn)是：對(duì)軟巖總是強(qiáng)調(diào)放壓是不可的，放壓到一定程度，要堅(jiān)定頂住，堅(jiān)定限制和頂住圍巖向空中位移。錨噴—弧板支護(hù)理論是“七五”攻關(guān)項(xiàng)目的重要成績(jī)。其主要缺點(diǎn)是成本較高，弧板后充填技術(shù)要求鄭重，允許圍巖變形有限，需要很高的阻抗力。（4）松動(dòng)圈理論近年來，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)董方庭教授等提出了松動(dòng)圈支護(hù)理論。他認(rèn)為：凡是裸體巷道，其圍巖松動(dòng)圈都臨近于零，此時(shí)巷道圍巖的彈塑性變形固然存在，但并不需要支護(hù)；松動(dòng)圈越大，收斂變形越大，支護(hù)就越艱難。因此，松動(dòng)圈理論認(rèn)為，支護(hù)的目的在于防止圍巖松動(dòng)圈發(fā)展過程中所產(chǎn)生的有害變形。在此基礎(chǔ)上，董方庭教授將圍巖分為六類（如表3-5-1）：表3-5-1圍巖分類表圍巖類別圍巖性質(zhì)松動(dòng)圈厚度（cm）Ⅰ穩(wěn)定圍巖松動(dòng)圈0~40Ⅱ較穩(wěn)定圍巖松動(dòng)圈40~100Ⅲ普通圍巖松動(dòng)圈100~150Ⅳ軟巖松動(dòng)圈150~200V較軟圍巖松動(dòng)圈200~300Ⅵ極軟圍巖松動(dòng)圈>300松動(dòng)圈理論簡(jiǎn)明扼要，有一定的量化，是一個(gè)發(fā)展方向。（5）定量的軟巖支護(hù)理論定量支護(hù)理論研究的歷史實(shí)質(zhì)上是圍巖力學(xué)模型的研究歷史。五十年代以前，圍巖的力學(xué)模型經(jīng)歷了剛性、彈性和彈塑性發(fā)展階段。五十年代開始，流變力學(xué)引入到巖石力學(xué)，至七十年代，巖石流變及流變地壓的研究已異?；钴S，目前，考慮流變、軟化、損傷、斷裂、擴(kuò)容及膨脹耦合作用的圍巖力學(xué)模型已在國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中較多地浮上。但因?yàn)榇嬖谝韵碌膬蓚€(gè)主要問題使得定量的支護(hù)理論目前難以變成實(shí)用的可操作的支護(hù)理論。一是考慮了各種因素的本構(gòu)關(guān)系過于復(fù)雜，涉及的各種參數(shù)甚多，計(jì)算本身就已變得異常復(fù)雜和艱難，而要決定支護(hù)力的大小，尚需要強(qiáng)度理論或穩(wěn)定準(zhǔn)則，復(fù)雜條件下的強(qiáng)度理論或穩(wěn)定準(zhǔn)則目前研究尚很不充足，所以難以將力學(xué)模型用于支護(hù)力的大小設(shè)計(jì)。二是目前建立的模型尚難考慮支護(hù)過程和圍巖變形過程，如支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)首先需考慮需不需要支護(hù)，然后再考慮何時(shí)支護(hù)及用多大的力去支護(hù)，而像現(xiàn)有的流變模型惟獨(dú)穩(wěn)定蠕變和不穩(wěn)定蠕變兩種模型，支護(hù)的邊界力實(shí)質(zhì)上是作為“己知”力給定的，獲得設(shè)計(jì)與施工所需的支護(hù)時(shí)光、強(qiáng)度、剛度等方面的實(shí)用信息。所以，現(xiàn)有的定量支護(hù)理論既不能像新奧法那樣直接可以指導(dǎo)軟巖支護(hù)的設(shè)計(jì)與施工的各個(gè)環(huán)節(jié)，也不能決定支護(hù)力的大小。不過隨著數(shù)值計(jì)算的發(fā)展，其將成為工程實(shí)用理論。上述主要是對(duì)普通軟巖的研究情況，而對(duì)于高應(yīng)力軟巖這一分支專門舉行的研究較少。3.6國(guó)內(nèi)外支護(hù)概況深部巷道圍巖因其形成過程及其受力作用的復(fù)雜性，加之圍巖本身以泥頁、頁巖、粉砂巖等居多，即使是較穩(wěn)定的砂巖，在復(fù)雜高應(yīng)力、異常構(gòu)造應(yīng)力的影響下，也表現(xiàn)出復(fù)雜的高度非線性力學(xué)特性。深部巷道圍巖壓力來源多、范圍廣，巷道圍巖的不同變形調(diào)節(jié)階段具有不同的主導(dǎo)應(yīng)力來源，包括上覆巖層壓力、松動(dòng)壓力、破壞擴(kuò)容壓力、膨脹壓力、彈性變形壓力、構(gòu)造應(yīng)力等。其中，破壞擴(kuò)容及粘土礦物膨脹壓力是影響深部軟巖巷道穩(wěn)定的持續(xù)性力源。應(yīng)用目前己有理論及支護(hù)技術(shù)手段難以實(shí)現(xiàn)巷道穩(wěn)定。必須從巷道圍巖變形、破壞機(jī)理出發(fā)，對(duì)圍巖舉行分類，針對(duì)不同類型的圍巖采取綜合協(xié)調(diào)控制手段，從支護(hù)對(duì)策、支護(hù)計(jì)劃設(shè)計(jì)、支護(hù)參數(shù)決定、施工工藝措施等多環(huán)節(jié)、多角度展開巷道支護(hù)綜合研究，并在實(shí)踐中發(fā)展能用于指導(dǎo)工程實(shí)際的理論。3.6.1國(guó)內(nèi)巷道支護(hù)概況深部開采巷道支護(hù)面臨兩個(gè)方面的問題，一方面礦山壓力及構(gòu)造應(yīng)力增大、影響烈度加大、作用方式更復(fù)雜，另一方面是深部圍巖條件發(fā)生了變化，表現(xiàn)為泥巖、頁巖、粉砂巖等軟巖組成比例增強(qiáng)，深部巷道所處環(huán)境越來越對(duì)軟巖及工程軟巖不利。隨著支護(hù)材料、技術(shù)裝備的完美，以及開采深度的增強(qiáng)，深部巷道工程支護(hù)技術(shù)已從被動(dòng)支護(hù)發(fā)展到主動(dòng)支護(hù)。其發(fā)展歷程大致可以分為三個(gè)時(shí)代。（1）第一代：被動(dòng)支護(hù)。這一階段以鋼架、木支架支護(hù)為代表，主要是在淺部地下工程和工程地質(zhì)條件容易、圍巖條件較好的地下工程中使用。包括鋼架支護(hù)系列技術(shù)、料石砌碹支護(hù)系列技術(shù)、注漿加固系列技術(shù)等。（2）第二代：主動(dòng)支護(hù)。這一階段以錨網(wǎng)、錨索支護(hù)為代表。錨桿支護(hù)技術(shù)作為一種有效的主動(dòng)支護(hù)形式，自1956年錨桿支護(hù)技術(shù)引進(jìn)我國(guó)以來，在巖石巷道、煤巷和半煤巖巷道支護(hù)中廣泛使用。支護(hù)形式也由過去單一的支護(hù)形式逐漸發(fā)展為各種多次支護(hù)、聯(lián)合支護(hù)形式，并形成了各種系類支護(hù)技術(shù)，如錨噴、錨網(wǎng)噴、錨噴網(wǎng)架注系列技術(shù)和預(yù)應(yīng)力錨桿（索）支護(hù)系列技術(shù)。異常是近年來錨索技術(shù)的發(fā)展十分疾馳，已經(jīng)成為深部軟巖巷道支護(hù)的重要技術(shù)，其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是能把深部圍巖強(qiáng)度調(diào)動(dòng)起來，和淺部支護(hù)巖體共同作用，控制巷道穩(wěn)定性，這將是21世紀(jì)我國(guó)軟巖巷道支護(hù)的主流方向。（3）第三代：耦合支護(hù)。進(jìn)入深部開采以后，單純的主動(dòng)支護(hù)已經(jīng)無法保證深部地下工程圍巖的穩(wěn)定性。異常是在深部巷道工程實(shí)踐支護(hù)過程中只強(qiáng)調(diào)支護(hù)體的強(qiáng)度，盲目施工，支護(hù)效果差，使得采用錨網(wǎng)、錨索支護(hù)形式的巷道發(fā)生大變形尖頂、幫鼓及底臌等破壞現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會(huì)造成巷道頂板大面積垮落等安全事故。究其緣故主要是對(duì)于已進(jìn)入非線性塑性大變形階段、變形場(chǎng)是非線性力學(xué)場(chǎng)的深部巷道工程，其變形破壞實(shí)質(zhì)上是巷道圍巖在工程力作用下產(chǎn)生塑性大變形的一種力學(xué)工程，必須采用相宜于深部巖體非線性大變形力學(xué)特征的支護(hù)理論與技術(shù)，才干充足發(fā)揮支護(hù)體的支護(hù)能力，保證巷道圍巖的穩(wěn)定性。耦合支護(hù)的思想針對(duì)深部巷道工程巖體的大變形力學(xué)特性，通過各種支護(hù)之間的耦合以及支護(hù)體與圍巖之間的耦合，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)深部巷道工程穩(wěn)定性的有效控制，解決了大量的軟巖巷道大變形控制問題，并產(chǎn)生了深部巷道錨網(wǎng)索耦合支護(hù)技術(shù)。3.6.2國(guó)外煤礦巷道支護(hù)概況國(guó)外己經(jīng)歷軟巖巷道工程并舉行過深入研究的國(guó)家有前蘇聯(lián)、德國(guó)、波蘭、日本、澳大利亞、美國(guó)、英國(guó)、加拿大、瑞典、意大利、南非等。研究的主要突破點(diǎn)是支護(hù)新材料、支護(hù)設(shè)備方面，在支護(hù)材料方面主要研發(fā)了錨桿支護(hù)、噴射混凝土支護(hù)、鋼結(jié)構(gòu)支護(hù)、混凝土預(yù)制大弧板結(jié)構(gòu)等，在圍巖變形及地質(zhì)邏輯研究方面開展了軟巖物理力學(xué)特性及微觀結(jié)構(gòu)的初步研究，但沒有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性應(yīng)用階段，研究發(fā)展不顯然。在復(fù)雜高應(yīng)力圍巖變形破壞特性、地質(zhì)邏輯等方而的研究只處于探索階段。原西德、前蘇聯(lián)的研究認(rèn)為，頂?shù)装逡平啃∮谙锏栏叨?5%時(shí)，現(xiàn)有的支護(hù)技術(shù)依然能管理好深井巷道。對(duì)開采深度為1600m的巷道頂?shù)装逡平康念A(yù)計(jì)表明：（1）在1600m深度處，剛性支架已徹低不能使用；（2）在穩(wěn)定的砂巖中，采用拱形可縮支架和碎石壁后充填可滿意要求；（3）在穩(wěn)定的巖層中，必須用專門材料舉行壁后充填。原西德的壁后充填技術(shù)水平較高，因此，在我國(guó)壁后充填基本沒有應(yīng)用的情況下，上述支架適用范圍顯然偏大。針對(duì)深井軟巖巷道壓力大、變形量大的特點(diǎn)，國(guó)外發(fā)展了深井軟巖巷道支護(hù)技術(shù)，概括起來，主要有：（1）采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的全封閉支護(hù)系統(tǒng)；（2）采用錨噴網(wǎng)聯(lián)合支護(hù)系統(tǒng)；（3）采用特種鋼和加大型鋼質(zhì)量（達(dá)44kg/m，甚至更大）；（4）采用硬石膏、水泥砂漿、聚氨酯或其它建造材料壁后充填。此外，國(guó)外深井軟巖巷道支護(hù)都有一個(gè)共同點(diǎn)，即具有可縮裝置或“讓壓結(jié)構(gòu)（元件）”，允許支架或支護(hù)系統(tǒng)可縮，以適應(yīng)深井軟巖巷道壓力大、變形量大的特點(diǎn)。同時(shí)，巷道支護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)預(yù)留大的變形量。還有通過加固改善巷道圍巖的力學(xué)性質(zhì)，通過卸壓改變巷道圍巖的應(yīng)力分布，從而達(dá)到改變深井軟巖巷道圍巖狀態(tài)、提高深井軟巖巷道穩(wěn)定性的目的。國(guó)內(nèi)外對(duì)巷道圍巖卸壓技術(shù)舉行了大量理論與實(shí)驗(yàn)研究，已提出了多種卸壓主意，在實(shí)踐中取得了較好的效果。然而，有的卸壓主意還處于實(shí)驗(yàn)研究階段，有的卸壓主意用于生產(chǎn)實(shí)踐中還有一定難度，這些都有待于進(jìn)一步研究解決。3.7國(guó)內(nèi)巷道破壞機(jī)理及主要支護(hù)形式煤礦軟巖巷道支護(hù)問題向來是困擾煤礦生產(chǎn)和建設(shè)的難題之一。20世紀(jì)50年代末,煤礦軟巖問題在部分礦區(qū)開始浮上,軟巖巷道因?yàn)槠浞诸惡妥冃纹茐木壒实膹?fù)雜性和多樣性,導(dǎo)致軟巖巷道的支護(hù)問題很難解決。目前,處于軟巖范圍內(nèi)的煤層約占可采煤層總數(shù)的三分之一,隨著開采深度的增強(qiáng),軟巖礦井的數(shù)量也在增多。按照巖體結(jié)構(gòu)力學(xué)的觀點(diǎn)，巖體是由巖塊（結(jié)構(gòu)體）和結(jié)構(gòu)面（節(jié)理、裂隙、裂縫等）組成的結(jié)構(gòu)體。因?yàn)榻M成巖體的巖塊強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)面特性不同,不同類型軟巖巷道圍巖變形邏輯各不相同,實(shí)踐中應(yīng)按照不同類型軟巖巷道圍巖變形邏輯、失穩(wěn)邏輯決定其支護(hù)原則和支護(hù)計(jì)劃。3.7.1膨脹性軟巖巷道膨脹性軟巖,因?yàn)槊擅撌鸵晾蚱渌酿ね恋雀吲蛎浶晕镔|(zhì)含量高，這些物質(zhì)都具有很強(qiáng)的親水性,遇水后內(nèi)部的晶胞之間的距離擴(kuò)大，從而產(chǎn)生體積的擴(kuò)容和膨脹,產(chǎn)生增壓的結(jié)果，導(dǎo)致巷道變形破壞。所以即使在較低應(yīng)力水平（<25MPa），巷道巖體也可發(fā)生顯著變形。膨脹性軟巖都具有很強(qiáng)的親水性，遇水后產(chǎn)生體積膨脹,導(dǎo)致巷道破壞變形。膨脹性軟巖遇水產(chǎn)生的膨脹和損傷軟化對(duì)膨脹軟巖巷道影響顯著,所以及時(shí)封閉裸露面是十分重要的。封閉裸露面的主要主意是采用噴層支護(hù)舉行一次柔性支護(hù)，即在軟巖巷道圍巖裸露后趕緊向巷道周壁噴射能迅速硬化的砂漿或混凝土，噴射出的混凝土依賴一定的壓力,疾馳進(jìn)入表面的裂縫中去，在巷道周壁上形成保護(hù)層，其作用不僅可以減少環(huán)境對(duì)圍巖表面的破壞，防止圍巖新裸露面風(fēng)化吸潮，還可防止個(gè)別離層和松動(dòng)巖塊驟然冒落，此外，一定厚度的噴層對(duì)圍巖應(yīng)力降低區(qū)也起支撐和加固作用，噴射混凝土基本上可以達(dá)到改善圍巖力學(xué)性質(zhì)的效果，維護(hù)巷道成巷初期的穩(wěn)定，但噴射混凝土的比例要合適，即要有一定的強(qiáng)度，又要有一定的柔性，允許噴層與圍巖有一定的變形。因?yàn)榕蛎浶攒泿r的初期蠕變變形量大，僅通過噴射混凝土還不足以維護(hù)巷道在成巷初期的穩(wěn)定，必須及時(shí)加設(shè)短錨桿、錨索或柔性金屬支架舉行第二次支護(hù)。這種以錨噴支護(hù)為主的柔性支護(hù)技術(shù)，能使圍巖在不浮上較大變形的前提下，形成一定程度的塑性，有利于巷道圍巖應(yīng)力勻稱分布及滿意初期變形較大的要求。剛性支護(hù)易使圍巖產(chǎn)生較強(qiáng)的膨脹力，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生龐大的破壞作用，受支護(hù)約束變形將會(huì)產(chǎn)生較大的膨脹力致使支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞。3.7.2高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)技術(shù)高應(yīng)力型軟巖巷道在巖塊強(qiáng)度較高時(shí)，變形破壞以松動(dòng)塌落為主，詳細(xì)形式有冒頂、片幫；在巖塊強(qiáng)度較低時(shí)，變形破壞以流變變形為主，如側(cè)墻鼓出、底臌、頂壓等。破壞最嚴(yán)重的部位多在拱頂和拱墻交界處，在這些部位常見巷道襯砌剪裂或張裂，鋼筋因過大位移而扭曲甚至鋼拱架也被扭彎或剪斷的現(xiàn)象。高地應(yīng)力地區(qū)軟巖巷道的主要破壞形式有大變形和巖爆兩種。當(dāng)變形量很大且延續(xù)時(shí)光很長(zhǎng)時(shí)，就產(chǎn)生了持續(xù)不斷的破壞以致深入到圍巖內(nèi)部，使圍巖塑性區(qū)逐漸增大造成硐室大規(guī)模坍塌，因此，巷道圍巖破壞具有顯然的時(shí)效性。為了防止巖體破壞，支護(hù)作用必須控制持續(xù)不斷的變形和破壞，并維持巷道的穩(wěn)定。高應(yīng)力軟巖的自身特點(diǎn)決定了其巷道在開挖后，有一個(gè)龐大的應(yīng)力能的釋放過程。巷道圍巖破壞具有顯然的時(shí)效性。為了防止巖體破壞，支護(hù)作用必須控制持續(xù)不斷的變形和破壞，并維持巷道的穩(wěn)定。實(shí)踐表明，以預(yù)留剛?cè)釋雍皖A(yù)留剛縫柔層為主的支護(hù)技術(shù)對(duì)于這種巷道的支護(hù)和控制是有效的。掘進(jìn)斷面掘進(jìn)斷面設(shè)計(jì)斷面圖3-7-1預(yù)留剛縫柔層技術(shù)力學(xué)原理預(yù)留剛?cè)釋蛹夹g(shù)是設(shè)置一種剛?cè)釋樱趧傂詫雍腿嵝詫又g預(yù)留一定量的空隙，使其既具有充足的柔度來適應(yīng)高應(yīng)力軟巖巷道大變形以吸收高應(yīng)變能量，又在一定的時(shí)機(jī)具有充足的剛度以限制高應(yīng)力軟巖的破壞性變形。柔軟巖層的圍巖強(qiáng)度低，具有遇水失穩(wěn)甚至崩解及泥化等各種特性，而巷道底板更易受到水的浸蝕和影響。底臌量通常超過頂?shù)装逡平康?/3，底臌往往造成支架彎矩劇增而損壞。因此，加強(qiáng)底板管理是提高軟巖巷道穩(wěn)定性的關(guān)鍵。因此可以在頂板上打錨索對(duì)頂板舉行加強(qiáng)支護(hù)。3.7.3節(jié)理化軟巖巷道支護(hù)技術(shù)節(jié)理化軟巖的變形是由巖塊變形和結(jié)構(gòu)面變形兩部分組成的。當(dāng)巷道開挖時(shí)，巷道四面由本來的三維應(yīng)力狀態(tài)向二維應(yīng)力狀態(tài)改變，在巷道壁處形成了一個(gè)自由面，原巖應(yīng)力就必然產(chǎn)生釋放,所以這類巷道變形以松動(dòng)塌落變形和流變變形為主。破碎型軟巖巷道破壞型式主要有頂板冒落、兩幫片落鼓折、大變形量的頂板及兩幫收斂變形。節(jié)理化軟巖巷道因?yàn)橄锏绹鷰r的節(jié)理比較發(fā)育，偶爾候具有一定的層狀特性，偶爾候因?yàn)橛袠?gòu)造的影響，其圍巖比較破碎。U型鋼、錨桿和錨網(wǎng)噴聯(lián)合等支護(hù)，不一定能起到對(duì)巷道變形破壞控制作用。圖3-7-2錨注加固結(jié)構(gòu)形成暗示圖1-注漿錨桿；2-噴網(wǎng)層；3-注漿蔓延范圍；4-錨固壓力錐巖錨拱；5-噴網(wǎng)層組合拱錨注支護(hù)是這種類型巷道最有效的支護(hù)技術(shù)之一，錨注加固是一種理想的改善剛強(qiáng)圍巖承載性能的措施。錨注支護(hù)是以內(nèi)注漿錨桿為核心所形成的錨注支護(hù)體系,它是使用內(nèi)注漿錨桿，把樹脂錨固劑、空心快硬水泥藥卷、水泥、水玻璃等注漿材料注入軟巖巷道圍巖中，注漿后漿液將松散破碎的圍巖膠結(jié)成整體，提高了巖體強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)利用圍巖本身作為支護(hù)結(jié)構(gòu)的一部分，且與原巖形成一個(gè)整體，并使得噴層壁后充填密實(shí)，保證荷載能勻稱地作用在噴層和支護(hù)體上，使巷道保護(hù)穩(wěn)定而不易被破壞。3.7.4復(fù)合型軟巖巷道支護(hù)技術(shù)復(fù)合型軟巖兼有剛強(qiáng)型與節(jié)理化軟巖變形的特點(diǎn)，變形機(jī)理十分復(fù)雜，表現(xiàn)強(qiáng)烈的流變變形特性。剛強(qiáng)破碎型軟巖巷道詳細(xì)變形形式有來壓迅猛、持續(xù)高速流變變形。這種類型的支護(hù)也越發(fā)復(fù)雜。以預(yù)應(yīng)力錨桿、錨索為主，配以網(wǎng)、梁、噴聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，是現(xiàn)在發(fā)展起來的新型支護(hù)技術(shù)，具有組合梁作用。在層狀巖層中因?yàn)殄^索加固可使頂板巖層組成多支點(diǎn)的組合梁，可成倍提高巖層抗變能力和抗剪能力，還可減小跨度、減少頂板圍巖彎距，提高巖體穩(wěn)定性，對(duì)這種復(fù)合型的軟巖巷道有較好的控制作用。按照以上不同類型軟巖巷道的劃分及其變形特征、機(jī)理等分析，決定不同類型軟巖巷道的支護(hù)原則和推薦支護(hù)計(jì)劃如表3-7-1。表3-7-1不同類型軟巖巷道變形機(jī)理、支護(hù)原則和推薦支護(hù)計(jì)劃類別軟巖類型變形機(jī)理與特征支護(hù)原則一次支護(hù)計(jì)劃Ⅰ膨脹型軟巖巷道巷道變形以膨脹和流變變形為主,圍巖變形量大,持續(xù)時(shí)光長(zhǎng),極易坍塌封閉圍巖表面;高阻限制—讓壓;全封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)錨注支護(hù)加噴射混凝土和金屬網(wǎng);高強(qiáng)錨噴網(wǎng)加高強(qiáng)可縮性金屬支架Ⅱ高應(yīng)力型軟巖巷道當(dāng)巖塊強(qiáng)度較高時(shí),變形破壞以松動(dòng)塌落為主,在極高地應(yīng)力條件下會(huì)發(fā)生巖爆;當(dāng)巖塊強(qiáng)度較低時(shí),變形破壞以流變變形為主卸壓;支護(hù)強(qiáng)度較高錨注支護(hù)加噴射混凝土和金屬網(wǎng);組合錨桿、金屬網(wǎng)加噴射混凝土;錨噴網(wǎng)加可縮性金屬支架Ⅲ節(jié)理化軟巖巷道巷道變形以松動(dòng)塌落變形和流變變形為主,破壞型式主要有頂板冒落、兩幫片落鼓折、大變形量的頂板及兩幫收斂變形加固巖體結(jié)構(gòu)面,提高巖體整體強(qiáng)度;高強(qiáng)支護(hù),適當(dāng)讓壓錨注支護(hù)加噴射混凝土和金屬網(wǎng)Ⅳ復(fù)合型軟巖巷道表現(xiàn)出強(qiáng)烈的流變變形特性;剛強(qiáng)破碎型軟巖巷道詳細(xì)變形形式有來壓迅猛、持續(xù)高速流變變形超高強(qiáng)度支護(hù);加固巖體;全封閉支護(hù)結(jié)構(gòu)錨注支護(hù)加噴射混凝土和金屬網(wǎng);高強(qiáng)度噴網(wǎng)加高強(qiáng)可縮性金屬支架第4章巷道破壞情況及破壞機(jī)理分析4.1巷道破壞情況井筒究竟后舉行井下硐室和巷道施工，到2004年2月已施工的副井馬頭門、中央泵房、變電所等硐室，井底水倉(cāng)、巷道及輔助運(yùn)輸大巷共3200m，浮上位移、變形、開裂、冒頂、片幫、底臌等破壞現(xiàn)象，嚴(yán)重危及安全和施工進(jìn)度。已施工的主要硐室、巷道破壞情況：4.1.1副井馬頭門副井馬頭門東側(cè)長(zhǎng)18m，西側(cè)長(zhǎng)31m，斷面設(shè)計(jì)為直墻半圓拱，凈寬5.6m，凈高4.39~5.5m。一次支護(hù)為錨、網(wǎng)、索、噴，錨桿為?18mm，長(zhǎng)2.3m螺紋鋼筋樹脂錨桿，間排距0.8m×0.8m；錨索為?15.4mm，鋼絞線長(zhǎng)6.4m，間排距1.6m；鋼筋網(wǎng)為?6mm，網(wǎng)格100×100mm焊接網(wǎng)；噴射150mm厚C20砼。二次支護(hù)為厚550mm的C40雙層鋼筋砼。馬頭門二次支護(hù)完成后6個(gè)月，與井筒相連20m左右巷道發(fā)生變形開裂，位移量達(dá)400~1000mm，破壞嚴(yán)重，底臌達(dá)1m左右，臥底2次仍無效果，已不能使用。4.1.2中央水泵房及變電所中央水泵房設(shè)計(jì)斷面形狀為直墻半圓拱，凈寬5.8m，凈高6.75m，墻高3.85m。支護(hù)形式為：錨、噴、索、網(wǎng)一次支護(hù)，錨桿為?18mm，長(zhǎng)2.2m無縱筋螺紋鋼筋樹脂錨桿，間排距0.6m×0.6m；錨索為?17mm×6.5m鋼絞線；鋼筋網(wǎng)為?6mm，網(wǎng)格100×100mm每片1.5×1.5m焊接網(wǎng)；噴射100mm厚的C20砼。二次支護(hù)為550mm厚C30雙層鋼筋砼。拆模后4天兩墻位移達(dá)200mm，40b工字鋼起吊梁嚴(yán)重彎曲。后經(jīng)設(shè)計(jì)院修改擴(kuò)大一次支護(hù)斷面，掘進(jìn)加寬200mm，局部二次支護(hù)厚度達(dá)1.3m。掘進(jìn)寬度達(dá)8m，掘進(jìn)高度達(dá)8.2m，荒斷面達(dá)50m2圖4-1-1中央水泵房起重梁彎曲變電所斷面比泵房小6m2，其他支護(hù)參數(shù)相同。二次支護(hù)后兩墻位移量7天內(nèi)平均20mm/d，以后降至10mm/d左右，最大位移量達(dá)520mm，頂部浮上砼爆皮露筋，并產(chǎn)生裂縫。而且底臌升高600mm圖4-1-2變電所拱部混凝土破壞情況泵房、變電所通道變形破壞更為嚴(yán)重，頂幫塌落，行人無法通過。4.1.3水倉(cāng)及交岔點(diǎn)內(nèi)外水倉(cāng)設(shè)計(jì)為直墻半圓拱巷道，凈寬3.0m，凈高3.5m，支護(hù)形式為錨網(wǎng)噴永遠(yuǎn)支護(hù)，錨桿為?18mm，長(zhǎng)2.1m，螺紋鋼樹脂錨桿，間排距0.8m×0.8m；噴100mm厚C20砼；鋼筋網(wǎng)與泵房一次支護(hù)規(guī)格相同。內(nèi)外水倉(cāng)施工后均遭變形破壞，冒頂，片幫，底臌嚴(yán)重，6次臥底效果仍不顯然，底臌量最多達(dá)1.2m。入口交岔點(diǎn)亦遭同樣破壞。4.1.4回風(fēng)石門及輔助運(yùn)輸大巷回風(fēng)石門設(shè)計(jì)凈寬5m，凈高4.2m半圓拱巷道，錨網(wǎng)噴支護(hù)。支護(hù)參數(shù)錨桿為?18mm長(zhǎng)2.3m螺紋鋼筋樹脂錨桿，間排距為0.8m×0.8m噴射150mm厚C20砼；鋼筋網(wǎng)同前。輔助運(yùn)輸大巷設(shè)計(jì)凈寬5.6m凈高4.6m的半圓拱錨網(wǎng)噴巷道。支護(hù)參數(shù)與回風(fēng)石門相同。以上巷道交岔點(diǎn)及相關(guān)硐室，施工1~3個(gè)月后均發(fā)生不同變形、開裂、片幫、冒頂、底臌等現(xiàn)象。巷道變形后斷面縮小，已不能使用，而且嚴(yán)重影響安全。4.2巷道破壞機(jī)理分析同一個(gè)礦的不同工程的變形或破壞不僅程度不同，破壞的機(jī)理也不一定相同。影響巷道變形的因素?zé)o數(shù)，如圍巖的物理力學(xué)特性、礦物組成、巖體構(gòu)造、構(gòu)造帶（如斷層、褶皺、褶曲）的影響等。其他還有水、瓦斯、溫度、設(shè)計(jì)、支護(hù)結(jié)構(gòu)與施工工藝及質(zhì)量均對(duì)巷道變形產(chǎn)生一定的影響。唐口煤礦自轉(zhuǎn)入平巷施工后，包括副井井底在內(nèi)的多數(shù)工程均受到不同程度破壞。為尋求合理的治理計(jì)劃，有須要對(duì)其破壞機(jī)理舉行綜合分析。4.2.1巖石強(qiáng)度綜觀唐口礦地下工程的破壞，大多在泥巖、粉砂質(zhì)泥巖和細(xì)砂巖中。如唐口風(fēng)井、主井井底圍巖為粗砂巖、中砂巖，施工至今仍保持穩(wěn)定，而副井井底馬頭門則處在泥巖、細(xì)砂巖中，井筒與馬頭門銜接部分均受到不同程度破壞，底臌五次仍不能保持穩(wěn)定，不翻修不能投入使用。而這些泥巖、細(xì)砂巖的單軸抗壓強(qiáng)度小于30MPa，按結(jié)實(shí)性系數(shù)分類，其f=2~3，在千米埋深條件下屬于軟巖。其他工程與上述巖性類似，均有不同程度變形或破壞。4.2.2巖石流變與埋深泥巖強(qiáng)度低，單軸抗壓強(qiáng)度<30MPa，流變性強(qiáng)，強(qiáng)度越低流變?cè)酱?，埋藏越深流變量越大，時(shí)光越長(zhǎng)流變量越大。異常是在有水的情況下，水不僅使巖石強(qiáng)度大幅度降低，且因?yàn)槲?、失水而引起水解，使巖石浮上裂紋、崩解。當(dāng)這些巖石的礦物組成有膨脹性粘土礦物時(shí)，或含有黃鐵礦時(shí)，膨脹越發(fā)嚴(yán)重，圍巖將更不穩(wěn)定，從而引發(fā)巷道失穩(wěn)。唐口煤礦變形與破壞地下工程表明，這些工程大部分位于泥巖、頁巖類，圍巖巖石強(qiáng)度低，圍巖側(cè)限應(yīng)力解除。在上覆巖層重力作用下，會(huì)產(chǎn)生塑性變形，強(qiáng)度高的巖石，隨著時(shí)光的增長(zhǎng)也會(huì)浮上流變現(xiàn)象，埋藏越深這種現(xiàn)象越顯然，在塑性變形或流變的影響下，支護(hù)結(jié)構(gòu)會(huì)浮上不同程度的變形與破壞。4.2.3水的影響大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，水對(duì)巖石和煤層的狀態(tài)有顯著影響。巖石和煤層遇水后，隨水分的增強(qiáng)其強(qiáng)度將逐漸降低，即浮上軟化現(xiàn)象，從而將加快塑性變形或流變的進(jìn)程，造成井下支護(hù)的變形和破壞。水不僅會(huì)使圍巖巖石軟化，倘若圍巖巖石含有膨脹性粘土礦物，如高嶺石、伊利石、蒙脫石、珍珠陶土等，其體積將不斷膨脹，異常是蒙脫石含量高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生膨脹，其膨脹量可達(dá)幾倍至幾十倍。倘若失去水分則會(huì)浮上收縮現(xiàn)象，在一脹一縮的循環(huán)過程中還會(huì)浮上殘余應(yīng)變，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表這一殘余應(yīng)變約為3‰。倘若周期浮上這種差異應(yīng)變，巖石將會(huì)經(jīng)弱面分離而開始水解，這也是在沒有構(gòu)造破碎情況下浮上冒落的重要緣故。倘若圍巖巖石中含有黃鐵礦，它遇水氧化后產(chǎn)生的氧化物（FeSO4）的體積比原體積增大數(shù)倍，也會(huì)造成支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形或破壞。唐口煤礦是一座富水礦井，水對(duì)支護(hù)穩(wěn)定的影響是異常顯然的。4.2.4溫度的影響溫度的變化將引起巖石強(qiáng)度的變化，隨著井下埋深的增強(qiáng)，地溫也隨之增強(qiáng)，巖石的強(qiáng)度降低，從而加劇圍巖體塑性變形或流變。不止如此，因?yàn)闀r(shí)節(jié)的變化，水的變化從而進(jìn)一步加劇巖石的風(fēng)化過程而嚴(yán)重影響圍巖的穩(wěn)定。唐口礦井埋深超千米，掘進(jìn)工作面的溫度高達(dá)30℃以上，且受時(shí)節(jié)的影響必將加劇圍巖的失穩(wěn)。這也是唐口礦井下工程失穩(wěn)的緣故之一。4.2.5巖石礦物成分的影響巖石礦物組成分析測(cè)試表明，唐口礦井井下巷道圍巖巖石以高嶺石為主。高嶺石雖屬于弱膨脹粘土礦物，但它遇水易泥化、水解、軟化，倘若巖石的主要成分是高嶺石，其膨脹量也是相當(dāng)大的。如遇水或其他高地應(yīng)力的作用，其流變也很強(qiáng)烈。伊利石與高嶺石類似。蒙脫石屬于強(qiáng)膨脹礦物，遇水膨脹其體積可為原體積的幾倍、幾十倍。如巖石礦物中含有黃鐵礦遇水氧化，將產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，其體積可增幾倍、十幾倍。唐口煤礦井底泥巖、細(xì)砂巖、鋁土、粉砂質(zhì)泥巖中高嶺土、伊利石含量高達(dá)60~90%，蒙脫石、蒙伊混層約6%。因此，唐口煤礦井底工程大面積失穩(wěn)，最重要的緣故之一就是高嶺石、伊利石、蒙脫石在水的影響下持續(xù)膨脹軟化，在重力及構(gòu)造應(yīng)力影響下，發(fā)生塑性變形及持續(xù)流變。在膨脹、流變力的作用下支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)。4.2.6上覆巖層的影響大量研究資料表明，地下工程支護(hù)體系承受的重力P=γH（γ為覆巖容重，H為埋深），并非所有地下工程受力均符合該邏輯，但在這一點(diǎn)上，即隨著工程埋深的增強(qiáng)構(gòu)造應(yīng)力及其殘余應(yīng)力顯然增強(qiáng)，異常是塑性巖石的流變，脆性巖石的碎脹逐漸加劇。唐口煤礦井底工程埋深在千米以下，所受上覆巖層的壓力是龐大的，對(duì)強(qiáng)度高、厚度大的巖石，對(duì)膠結(jié)良好的砂巖影響不顯然。而對(duì)強(qiáng)度低的頁巖、泥巖在上覆巖層重力的影響下其流變或碎脹異常顯然。唐口煤礦井底工程的變形及破壞與上覆巖層重力影響是分不開的。4.2.7構(gòu)造應(yīng)力地殼運(yùn)動(dòng)形成的斷層褶皺潛藏著龐大的構(gòu)造應(yīng)力，逼近或位于這些構(gòu)造帶的地下工程，一旦開挖，這些應(yīng)力必將釋放并重新分布。在應(yīng)力重新分布過程中，巷道支護(hù)體系必將受力，且更要承受殘余構(gòu)造應(yīng)力的影響。這是引起巷道失穩(wěn)、變形破壞的重要因素之一。唐口煤礦井底車場(chǎng)、硐室、水倉(cāng)及部分大巷位于一褶曲向斜槽部，褶曲在形成過程中又形成大大小小若干個(gè)斷層及節(jié)理。褶曲向斜槽部的最大主應(yīng)力為水平應(yīng)力。有正斷層也有逆斷層。正斷層的最大主應(yīng)力為垂直應(yīng)力，逆斷層的最大應(yīng)力為水平應(yīng)力；且褶曲內(nèi)斷層最大主應(yīng)力還受褶曲最大主應(yīng)力的大小和方向影響。因此，這也是車場(chǎng)及硐室工程失穩(wěn)程度及部位不同的重要因素。4.2.8施工因素施工工藝、技術(shù)及施工質(zhì)量也是影響巷道穩(wěn)定的重要因素。普通機(jī)掘巷道易保持巷道圍巖穩(wěn)定，爆破開挖易造成圍巖周邊松動(dòng)。因此，施工應(yīng)按照圍巖情況挑選施工方式。施工技術(shù)以爆破而論，爆破方式有光面爆破、分次爆破、全斷面一次爆破等；爆破材料（炸藥），起爆方式，爆破參數(shù)如炮眼深度、炮眼直徑、炮眼數(shù)、裝藥量、起爆順序等對(duì)圍巖穩(wěn)定均有重要影響，異常是泥巖、構(gòu)造帶中爆破，施工中如不采取防震措施勢(shì)必影響巷道穩(wěn)定。施工質(zhì)量對(duì)巷道穩(wěn)定也很重要。比如光爆效果，錨桿、錨索的布置，角度、錨固力等是否符合設(shè)計(jì)要求。異常是錨注施工中，注漿質(zhì)量及注漿效果嚴(yán)重影響巷道穩(wěn)定。第5章支護(hù)參數(shù)及施工工藝5.1巖石巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)錨桿（錨索）作為一種科學(xué)、有效、方便的支護(hù)方式，目前已經(jīng)成為巷道的主要支護(hù)形式，在煤礦工程中已經(jīng)被廣泛應(yīng)用。巷道和硐室是開挖在地下巖層中的工程，其周圍可看作是無限大的巖墻和巖梁。但是地質(zhì)構(gòu)造十分復(fù)雜，其間存在著大量的節(jié)理及裂隙，削弱了圍巖的整體性和殘破性，使得圍巖力學(xué)性質(zhì)大打折扣。對(duì)此，若在圍巖內(nèi)部安裝錨桿或錨索，則可使圍巖的整體性得到提高，錨桿和圍巖共同承擔(dān)外部壓力。所以在對(duì)唐口礦的軟巖巷道治理中，可采用錨桿及相關(guān)配套支護(hù)方式加固的計(jì)劃。支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)主要是指錨桿或錨索參數(shù)的設(shè)計(jì)，這些參數(shù)包括直徑、長(zhǎng)度及間排距，它們的決定取決于圍巖性質(zhì)、地應(yīng)力大小及方向、礦物成分和巖層賦存環(huán)境，其中圍巖性質(zhì)和地應(yīng)力大小是主要因素。因?yàn)榈叵碌刭|(zhì)情況的復(fù)雜性，支護(hù)參數(shù)很難確切決定。支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)主要根據(jù)理論計(jì)算、巖層結(jié)構(gòu)分析、工程類比、數(shù)值模擬及參照《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》，在五者提供的參數(shù)中互相比較，并結(jié)合施工工藝及機(jī)械化水平舉行適當(dāng)調(diào)節(jié)，最后作為錨桿或錨索的設(shè)計(jì)參數(shù)。5.1.1錨桿參數(shù)設(shè)計(jì)錨桿的設(shè)計(jì)參數(shù)包括三個(gè)方面：直徑、長(zhǎng)度、間排距。目前，有關(guān)錨桿參數(shù)設(shè)計(jì)的根據(jù)主要有以下三種方式：（1）理論計(jì)算法參數(shù)設(shè)計(jì)理論計(jì)算法主要是利用懸吊理論、冒落拱理論、組合拱理論及其他各種力學(xué)主意，分析巷道圍巖的應(yīng)力和變形，舉行錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)，給出錨桿支護(hù)參數(shù)的解析值。這種設(shè)計(jì)主意的重要性不僅與工程類比法相符相成，而且可為研究錨桿支護(hù)機(jī)理提供理論根據(jù)。在眾多的理論中，最有代表性的是按懸吊理論和按松動(dòng)圈理論設(shè)計(jì)錨桿參數(shù)的主意。1）按懸吊理論設(shè)計(jì)錨桿參數(shù)懸吊作用理論認(rèn)為是通過錨桿將不穩(wěn)定的巖層和危石懸吊在上部堅(jiān)硬穩(wěn)定的巖體上，以防止其離層滑脫。對(duì)于層狀巖石，錨桿錨固在穩(wěn)定巖層中，將直接頂懸吊在錨桿上（圖5-1-1，a）；對(duì)于均質(zhì)巖石，冒落拱內(nèi)巖石用錨桿懸吊在冒落拱外的穩(wěn)定巖石上（圖5-1-1，b）。懸吊理論錨桿計(jì)算圖如圖5-1-1。圖5-1-1懸吊理論錨桿計(jì)算圖=1\*GB3①錨桿長(zhǎng)度——錨桿的長(zhǎng)度L由錨桿錨固段長(zhǎng)度L1、剛強(qiáng)巖層厚度或冒落拱高度H以及錨桿外露長(zhǎng)度L2三部分組成，即L=L1＋KH＋L2（5-1-1）式中，K——考慮剛強(qiáng)巖層變化的安全系數(shù)，普通取2；L1——錨桿錨固段長(zhǎng)度。普通可通過拉拔實(shí)驗(yàn)決定，對(duì)端錨錨桿可取L1=0.3～0.4m；L2——錨桿外露長(zhǎng)度L2主要取決于錨桿類型和錨固方式，普通L2=0.1m；H——?jiǎng)倧?qiáng)巖層的厚度或冒落拱的高度，m。對(duì)于剛強(qiáng)巖層的厚度，可按照地質(zhì)資料、實(shí)測(cè)或經(jīng)驗(yàn)舉行預(yù)計(jì)；對(duì)于冒落拱的高度，當(dāng)圍巖的普氏系數(shù)f≥3時(shí)，H=B/2f（5-1-2當(dāng)圍巖的普氏系數(shù)f≤2時(shí)，（5-1-3）式中，B——巷道跨度，m；h——巷道的掘進(jìn)高度，m；——兩幫巖層的似內(nèi)摩擦角，（°）。②錨桿桿體直徑——錨桿桿體直徑可按照桿體承載力和錨固力等強(qiáng)度數(shù)值加以決定：（5-1-4）式中，d——錨桿桿體直徑，mm；Q——設(shè)計(jì)的錨桿錨固力，kN；——桿體材料抗拉強(qiáng)度，MPa。③錨桿間排距——錨桿間距或排距可按照每根錨桿懸吊的巖石分量舉行決定，即錨桿懸吊的巖石分量小于（或等于）錨桿的錨固力。從受力角度分析，錨桿應(yīng)處于所受圍巖的中央位置，其受力狀態(tài)最好，且支護(hù)功能更能得到發(fā)揮。所以，可按間排距相等原則羅列，則：（5-1-5）式中，——錨桿間距、排距，m；K——錨桿安全系數(shù)，普通取K=1.5～2.0；——巖體重力密度，kN/m3。2）松動(dòng)圈理論計(jì)算法參數(shù)設(shè)計(jì)巷道開鑿以后，因?yàn)榈貕旱拇笮『蛶r石性質(zhì)不同，在巷道圍巖的周圍形成不同大小的破碎帶，這個(gè)破碎帶稱為圍巖松動(dòng)圈。松動(dòng)圈在形成過程中的碎脹力將作用在錨桿上。用松動(dòng)圈加固拱理論計(jì)算錨桿參數(shù)公式如下：錨桿長(zhǎng)度L=L1＋Lp＋L2（5-1-6）式中：L1——錨桿伸入穩(wěn)定巖層的長(zhǎng)度，普通取L1=Lp/3，m；L2——錨桿外露長(zhǎng)度，普通L2=0.10m；Lp——塑性區(qū)厚度。塑性區(qū)厚度（Lp）用以下公式舉行決定。（5-1-7）式中：a——巷道斷面等效半徑，m；——圍巖內(nèi)摩擦角，（°）；c——圍巖內(nèi)聚力，kPa；——巷道上覆巖層的加權(quán)平均容重，kN/m3；H——巷道的平均埋深，m。松動(dòng)圈理論并不要求錨桿深入結(jié)實(shí)巖層中。這樣錨桿長(zhǎng)度和間距之間必須滿意某種關(guān)系，才干形成一定厚度的擠壓加固拱以支撐地壓。加固拱厚度和間距之間的關(guān)系可按下式?jīng)Q定：（5-1-8）式中，b——加固拱厚度，m；——錨桿的有效長(zhǎng)度，m；——錨桿在松散巖體中的控制角，普通按45°計(jì)；——錨桿的間距，m。圖5-1-2錨桿組合拱理論計(jì)算圖a——錨桿組合拱圖；b——單體錨桿對(duì)破碎巖體的控制圖1—錨桿；2—在松散體中錨桿的控制角；3—噴層；4—松動(dòng)巖體；5—松動(dòng)圈（2）工程類比法參數(shù)設(shè)計(jì)所謂工程類比，是按照眾多經(jīng)驗(yàn)的堆積，通過分類表舉行對(duì)照、比較和歸類，給出經(jīng)驗(yàn)參數(shù)，或略作修正以應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)工程。類比的項(xiàng)目包括埋深、圍巖結(jié)構(gòu)、圍巖力學(xué)參數(shù)、上覆巖層結(jié)構(gòu)及臨近采掘情況等。應(yīng)用工程類比法時(shí)，首先要有科學(xué)的錨桿應(yīng)用分類表；第二是要對(duì)現(xiàn)有工程舉行科學(xué)歸類，并由分類表提供合理的支護(hù)參數(shù)或修正。目前有關(guān)錨桿支護(hù)的分類主意無數(shù)，合理的錨桿支護(hù)分類主意應(yīng)包括三部分，即：巖石分類、工程分類和相關(guān)支護(hù)主意與參數(shù)。（3）按規(guī)范要求舉行參數(shù)設(shè)計(jì)有關(guān)錨桿支護(hù)方面的規(guī)范無數(shù)，國(guó)家2001年出版的《錨桿噴射混凝土支護(hù)技術(shù)規(guī)范》（GB50086-2001）規(guī)定，錨桿長(zhǎng)度可按照巷道或硐室跨度及圍巖級(jí)別來決定，可作為一種設(shè)計(jì)參考。以上幾種主意，可分離決定錨桿的長(zhǎng)度，然后從中挑選最大值作為設(shè)計(jì)的根據(jù)。5.1.2錨桿類型設(shè)計(jì)（1）錨桿挑選軟巖井巷因?yàn)閲鷰r柔軟，強(qiáng)度低，有顯然的塑性，蠕變膨脹變形，圍巖位移壓力大。這種粘度大，塑性高的柔軟巖石擠入巖體中，往往不能產(chǎn)生令人愜意的錨固預(yù)應(yīng)力，因?yàn)檫@種巖層可以巖錨桿流動(dòng)，惟獨(dú)與錨桿直接接觸的巖層才干錨固住。所以，在軟巖井巷中相宜挑選在巖體中起“巖層銷”作用的全長(zhǎng)錨固式錨桿，使錨桿全長(zhǎng)與巖層相接處，在全長(zhǎng)的各個(gè)位置上，都產(chǎn)生阻滯巖體移動(dòng)的反作用。①普通錨桿樹脂錨桿普通采用螺紋鋼錨桿，這樣有利于提高錨桿的錨固力。常用的材料為建造螺紋鋼。錨桿主要提供兩方面的作用，一是抗拉，一是抗剪。按照巷道圍巖性質(zhì)的不同，詳細(xì)巷道支護(hù)參數(shù)有所不同。托板是錨桿支護(hù)系統(tǒng)的重要部件，它的力學(xué)性能直接影響著囫圇錨桿系統(tǒng)的支護(hù)效果。設(shè)計(jì)托板的原則是使托板的承載能力與錨桿體的承載能力相匹配，并應(yīng)使錨桿桿體、螺母勻稱受力。錨桿托板的形狀主要有平板形和鐘形。②注漿錨桿在不穩(wěn)定煤巷中，錨桿支護(hù)所能提高的圍巖強(qiáng)度達(dá)不到支護(hù)所需的要求時(shí)，過分加大錨桿長(zhǎng)度，既不經(jīng)濟(jì)也不實(shí)用。因此在錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上，向圍巖中注入漿液，不僅能將松散巖體膠結(jié)成整體，而且還可以將錨頭錨固改變?yōu)槿L(zhǎng)錨固，提高圍巖強(qiáng)度和圍巖的支撐力。下圖為山東科技大學(xué)研制的內(nèi)注式注漿錨桿暗示圖。圖5-1-3內(nèi)注式注漿錨桿暗示圖5.1.3錨桿支護(hù)設(shè)計(jì)注重事項(xiàng)在舉行錨桿設(shè)計(jì)時(shí)，除了要按理論公式計(jì)算設(shè)計(jì)外，還需在錨桿長(zhǎng)度、支護(hù)密度、錨桿托板以及預(yù)應(yīng)力等方面，按照不同情況舉行決定。（1）錨桿長(zhǎng)度在可能條件下，錨桿的有效長(zhǎng)度應(yīng)大于圍巖的松動(dòng)范圍。按照鉆孔機(jī)具條件，通常采用長(zhǎng)為1.6～3.0m的錨桿。松動(dòng)范圍較大時(shí)，宜采用較長(zhǎng)的全長(zhǎng)錨固錨桿或長(zhǎng)短交錯(cuò)布置的端部錨固錨桿。（2）支護(hù)密度①錨桿間距普通不大于錨桿長(zhǎng)度的一半，通常取0.6～1.2m。在使用鋼帶或?qū)﹀^桿施加較大預(yù)應(yīng)力時(shí)，錨桿間距可適當(dāng)加大。②錨桿排距通常與間距相同，同時(shí)應(yīng)適應(yīng)巷道掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺長(zhǎng)度。③錨桿眼孔在巷道周邊呈菱形羅列，勻稱布置。（3）錨桿托板軟巖巷道錨桿必須配用正規(guī)托板。鋼筋或管縫錨桿通常用碟形鋼托板，用3#鋼制成。厚度不小于6mm，尺寸不小于100mm~150mm。（4）預(yù)應(yīng)力對(duì)錨桿施加預(yù)應(yīng)力是充足發(fā)揮錨桿主動(dòng)支護(hù)作用，使其與圍巖共同承載的關(guān)鍵。在安裝錨桿時(shí)，施加充足的預(yù)應(yīng)力可以消除錨桿構(gòu)件的初始滑移量，增大圍巖抗拉、抗剪能力，防止圍巖過早開裂，減緩圍巖弱化過程。通常錨桿預(yù)應(yīng)力合理范圍取錨固力的60%～70%，可用機(jī)械式扭力扳手操作。（5）錨桿布置方向在有顯然節(jié)理、層面及剛強(qiáng)夾層地帶，鉆孔時(shí)應(yīng)與其成最大角度布置。無顯然主結(jié)構(gòu)面時(shí)，錨桿方向普通應(yīng)垂直于巷道周邊。為防止巷道底臌，底角錨桿與巷道底板應(yīng)布置成45°左右。5.1.4鋼帶及網(wǎng)參數(shù)設(shè)計(jì)（1）鋼帶鋼帶是錨桿系統(tǒng)的關(guān)鍵構(gòu)件。它可將單根錨桿銜接起來形成一個(gè)整體承載結(jié)構(gòu)，提高錨桿支護(hù)的整體效果。鋼帶由2～3mm厚的薄鋼板制作，鋼帶上有錨桿安裝孔，使打眼、安裝極為方便。鋼帶有平（板）鋼帶和W形鋼帶。W形鋼帶有強(qiáng)度高、剛度大的優(yōu)點(diǎn)。圖5-1-4礦用W形鋼帶暗示圖（2）網(wǎng)參數(shù)網(wǎng)的作用是維護(hù)錨桿間比較破碎的巖石，防止巖塊掉落，同時(shí)對(duì)提高錨桿支護(hù)的效果也有一定作用，目前形式主要有鐵絲網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)與塑料網(wǎng)。鋼筋網(wǎng)的強(qiáng)度和剛度都比較大，不僅能防止松動(dòng)巖塊的掉落，而且有效的增強(qiáng)錨桿支護(hù)的整體效果，在一定程度上控制松散巖塊的進(jìn)一步變形，適用于大變形，高地應(yīng)力巷道。而鐵絲網(wǎng)的對(duì)頂板的主動(dòng)支護(hù)能力差，塑料網(wǎng)的強(qiáng)度和剛度較低。5.1.5錨索參數(shù)設(shè)計(jì)錨索是采用有一定彎曲柔性的鋼絞線通過預(yù)先鉆出的鉆孔以一定的方式錨固在圍巖深部，外露段由工作錨通過壓緊托盤對(duì)圍巖舉行加固補(bǔ)強(qiáng)的一種支護(hù)結(jié)構(gòu)。錨索的作用原理是將圍巖部分壓力傳遞到較遠(yuǎn)的穩(wěn)定巖層上，再由穩(wěn)定巖層向遠(yuǎn)場(chǎng)傳遞，從而減輕錨桿荷載及圍巖壓力，確保巷道或硐室處于持久穩(wěn)定狀態(tài)。（1）錨索長(zhǎng)度鑒于錨索的作用機(jī)理，錨索應(yīng)具備一定的長(zhǎng)度，既不能太短，也不能太長(zhǎng)。太短則功能類似于錨桿，太長(zhǎng)則會(huì)造成支護(hù)成本提高。錨索長(zhǎng)度取決于巷道頂板巖性、巖體結(jié)構(gòu)和巷道工程尺寸。堅(jiān)硬頂板巖層的高度小于3倍巷道寬度時(shí)，錨索長(zhǎng)度取決于堅(jiān)硬巖層的位置，錨索錨固段要設(shè)計(jì)在堅(jiān)硬巖層內(nèi)1~1.5m；當(dāng)堅(jiān)硬巖層高度大于3倍巷道寬度時(shí)，其長(zhǎng)度按3倍巷道寬度設(shè)計(jì)，同時(shí)要充足注重錨固段的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和施工質(zhì)量。錨索長(zhǎng)度的決定，大多依賴經(jīng)驗(yàn)和工程類比。以下公式可作為參考。（5-1-9）式中：la——錨索長(zhǎng)度，m；la1——錨索外露長(zhǎng)度，m（普通取0.3m）；la2——錨索有效長(zhǎng)度，m；la3——錨索錨固長(zhǎng)度，m（普通取1.0～2.0m）。（2）錨索間排距錨索主要用在一些重要巷道或不良地層中，其功能是在錨桿支護(hù)的基礎(chǔ)上，起到重要的補(bǔ)強(qiáng)作用。但為了降低支護(hù)成本，錨索并非全斷面布置，而是經(jīng)過力學(xué)分析，將其布置在應(yīng)力擴(kuò)散程度最大及圍巖最薄弱處，以防止圍巖局部破壞造成整體失穩(wěn)。關(guān)于錨索間排距并沒有理論方面的明確規(guī)定，通常只是按照工程類比及圍巖性狀來決定。但為了施工及管理方便，錨索間排距普通采用等距布置，即每隔兩根錨桿布置一根錨索，致使重要部位由四根錨桿支撐的圍巖塊體，靠中間的一根錨索將巖體部分壓力或荷載向遠(yuǎn)場(chǎng)傳遞，從而減輕重要部位的支承壓力，防止圍巖發(fā)生局部破壞。（3）錨索直徑錨索普通采用低松弛預(yù)應(yīng)力鋼絞線制作，現(xiàn)場(chǎng)常用15.24mm和17.78mm的兩種直徑規(guī)格，其長(zhǎng)度可按照設(shè)計(jì)要求截取。此外，常用的還有清大道爾專門生產(chǎn)的注漿錨索，其直徑在31～35mm之間。注漿錨索是當(dāng)錨索端部沒有良好的生根巖層或圍巖節(jié)理裂隙發(fā)育時(shí)采用的，目的是在錨索實(shí)施端錨圖5-1-5錨索束結(jié)構(gòu)暗示圖的基礎(chǔ)上，通過注漿使錨索與圍巖形成全長(zhǎng)粘結(jié)，以充足發(fā)揮錨索的支護(hù)功能，避免因端部粘結(jié)失效而造成錨索形同虛設(shè)。錨索常采用直徑為15.24mm，破斷力可達(dá)270kN，其支護(hù)強(qiáng)度徹低滿意設(shè)計(jì)要求，無需舉行驗(yàn)算。所以，在錨索的挑選中，可從以下兩種規(guī)格中選取。一種是直徑為15.24mm的端錨式錨索，另一種是直徑為31mm的清大道爾注漿錨索。這兩種形式的錨索都屬于最低規(guī)格，其自身強(qiáng)度滿意設(shè)計(jì)要求。在使用時(shí)，無需舉行強(qiáng)度或剛度驗(yàn)算。5.1.6噴射混凝土參數(shù)設(shè)計(jì)（1）噴射混凝土支護(hù)的作用原理如下：①充填粘結(jié)作用。高速噴射的混凝土充填到圍巖的節(jié)理、裂隙及高低不平的巖石中，把圍巖粘結(jié)成一個(gè)整體，大大提高了圍巖的整體性和強(qiáng)度。②封閉作用。當(dāng)巷道圍巖壁面噴上一層混凝土后，徹低隔絕了空氣、水與圍巖的接觸，有效地防止了風(fēng)化、潮解引起的圍巖破壞和強(qiáng)度降低。③結(jié)構(gòu)作用?？繃娚浠炷僚c圍巖之間的粘結(jié)力及其自身的抗剪力，形成一個(gè)共同受力的承載結(jié)構(gòu)。且噴射混凝土層將錨桿、圍巖粘結(jié)在一起，構(gòu)成一個(gè)共同作用的整體結(jié)構(gòu)，從而提高了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體承載能力。（2）噴射混凝土材料及參數(shù)噴射混凝土水泥要求凝結(jié)快、早期強(qiáng)度高，應(yīng)優(yōu)先挑選硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，在作業(yè)點(diǎn)無水或巖體較穩(wěn)定的情況下，也可以挑選礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，須要時(shí)采用異常水泥。水泥強(qiáng)度等級(jí)不低于32.5MPa。應(yīng)選用堅(jiān)硬耐久的中砂或粗砂的混合石英砂，細(xì)度模數(shù)不宜大于2.5。應(yīng)選用堅(jiān)硬耐久的卵石或碎石，粒徑不宜大于20mm；當(dāng)使用堿性速凝劑時(shí)，不得使用含有活性二氧化硅的石材。水質(zhì)要干凈，混合水中不應(yīng)含有影響水泥正常凝結(jié)與硬化的有害物質(zhì)。當(dāng)工程需要采用外摻料時(shí)，摻量應(yīng)通過實(shí)驗(yàn)決定，摻料后的混凝土性能必須滿意設(shè)計(jì)要求。材料混合比的合理與否對(duì)噴射混凝土的效果關(guān)系極大，應(yīng)按照不同的用途和噴射部位來決定?；趪娚浠炷潦┕すに囂攸c(diǎn)，在挑選噴射混凝土混合比時(shí)，既要滿意支護(hù)結(jié)構(gòu)對(duì)噴射混凝土的物理力學(xué)性質(zhì)方面的要求，又要考慮施工工藝方面的要求，盡可能地減小噴射回彈率，使噴射混凝土具有充足的抗壓、抗拉和黏結(jié)強(qiáng)度。5.1.7漿液材料參數(shù)設(shè)計(jì)注漿材料的挑選與應(yīng)用應(yīng)按照錨注地段的地質(zhì)條件、施工要求、原材料供養(yǎng)和成本等因素而定。目前注漿材料主要有兩大類，即以水泥為主的水泥漿液和以各種化學(xué)材料為主的化學(xué)漿液。選用注漿材料應(yīng)遵守兩大基本原則:技術(shù)可靠性和經(jīng)濟(jì)合理性。詳細(xì)地講，理想的注漿材料應(yīng)滿意以下要求：（1）漿液粘度低，流動(dòng)性好，可注性好，能夠進(jìn)入細(xì)小空隙和粉細(xì)砂層，這樣可達(dá)到最大的蔓延半徑取得最好的注漿效果。（2）漿液凝結(jié)時(shí)光能夠調(diào)節(jié)，并且可以確切控制，可達(dá)到定量注漿的目的。（3）漿液的穩(wěn)定性好，無毒，無嗅，對(duì)環(huán)境無污染，對(duì)身體無害，非易燃易爆物。（4）漿液對(duì)注漿設(shè)備、管路無腐蝕性，并且易清洗。（5）漿液固化后有一定的粘性，能與巖面粘結(jié)。（6）結(jié)石體具有一定強(qiáng)度，抗?jié)B性好，且具有耐老化性。（7）漿液的成分對(duì)圍巖不起破壞作用。（8）材料來源豐盛，價(jià)格便宜。一種材料能同時(shí)滿意以上要求是艱難的，現(xiàn)有的注漿材料都有某些方面的缺點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)按照詳細(xì)的要求，選用一種或幾種配合使用，也可較理想地達(dá)到預(yù)期目的。5.2煤巷及半煤巖巷道支護(hù)參數(shù)設(shè)計(jì)所謂半煤巖巷道就是在巷道掘進(jìn)斷面上既有煤層，又有巖層，當(dāng)巖層占掘進(jìn)工作面面積的1/5~4/5時(shí)（不包括1/5及4/5）的巷道。同理，當(dāng)沿煤層掘進(jìn)的巷道倘若在掘進(jìn)斷面中，煤層占4/5以上者（包括4/5）就稱為煤巷，煤層占1/5以下（不包括1/5）者稱為巖巷。煤巷、半煤巖巷大多是沿煤層掘進(jìn)，直接為生產(chǎn)服務(wù)的采區(qū)巷道。其中有平巷、斜巷和立眼。1990年改革開辟布置的淮北會(huì)議，提出了采區(qū)上山要布置在煤層中，運(yùn)輸大巷有條件的也要布置在煤層中的技術(shù)發(fā)展方向。繼潞安礦務(wù)局常村礦的運(yùn)輸大巷沿煤層掘進(jìn)之后，又有兗州礦務(wù)局濟(jì)寧2號(hào)井、3號(hào)井的運(yùn)輸大巷也是沿煤層掘進(jìn)的。目前我國(guó)的生產(chǎn)礦井中，煤及半煤巖巷比重愈來愈大，幾乎占井巷工程總量的76%以上。因此加快煤及半煤巖巷道的掘進(jìn)速度，對(duì)縮短工期，保證生產(chǎn)礦井采掘正常接替，降低建設(shè)投資和噸煤生產(chǎn)成本，提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重大意義。煤和半煤巖巷道施工技術(shù)，與巖石平巷相比具有下列一些特點(diǎn)：（1）煤與半煤巖巷道普通都是沿煤層掘進(jìn)，因此常常受到瓦斯和煤塵的威脅。為確保安全，防止事故，必須加強(qiáng)檢查，并采取相應(yīng)的安全措施。此外，還要異常注重探水，防止逼近煤層淺部老窯采空區(qū)積水造成的危害。有瓦斯突出危險(xiǎn)的礦井，在揭煤層時(shí)，必須采取專門的技術(shù)措施。（2）因?yàn)槊簩玉耷鸱⒂袛鄬哟嬖?，因此煤和半煤巖巷道施工時(shí)，必須按照生產(chǎn)使用要求及安全的原則，準(zhǔn)確舉行巷道的定向工作，使巷道位置滿意生產(chǎn)要求，避免無效進(jìn)尺。（3）煤和半煤巖巷道所穿過的煤層及圍巖普通結(jié)實(shí)系數(shù)較小，掘進(jìn)容易，采用綜合掘進(jìn)施工較多，但隨回采工作面的不斷移動(dòng)，大多數(shù)采區(qū)巷道要受到采場(chǎng)地壓的影響，故在施工時(shí)不但要管理好頂板，而且要按照其服務(wù)年限短、地壓大而不穩(wěn)定的特點(diǎn)，合理挑選支護(hù)方式。（4）服務(wù)于采區(qū)生產(chǎn)的煤及半煤巖巷道普通遠(yuǎn)離井底車場(chǎng)，掘進(jìn)工作面較多，而且較凝聚，使得通風(fēng)和運(yùn)輸?shù)裙ぷ鞅容^復(fù)雜。5.2.1錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)對(duì)于半煤巖巷道，多年來向來沿用著傳統(tǒng)的梯形斷面或砼梯形棚支護(hù)。實(shí)踐證實(shí)這種斷面形狀和支護(hù)形式，存在著一定的缺點(diǎn)，支架是等待頂幫松動(dòng)變形后，被動(dòng)地起支承作用；巷道圍巖處于荷載狀態(tài)，不起承載作用；巷道壓力大，折梁斷腿，材料消耗高；巷道斷面有效利用率低，維修量大。為此，對(duì)于不堅(jiān)硬動(dòng)壓復(fù)合頂板巷道施工應(yīng)舉行新的探索，尋求掘進(jìn)工藝容易、掘進(jìn)速度快、節(jié)約材料、維修量小，對(duì)回采更有利的新的支護(hù)形式，常用的有金屬樹脂錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)。（1）主要參數(shù)分析及決定①巷道斷面巖巷巖層強(qiáng)度高，半煤巖的巖層強(qiáng)度較低，承受效果差，考慮便于錨桿、鋼帶安裝不破壞煤層頂板的殘破，普通按緩斜煤層錨桿、鋼帶設(shè)計(jì)要求安裝。巷道頂板是煤層天然頂板，巷道底成水平，巷道兩幫垂直。煤層傾角越小，巷道頂?shù)膬A角越小。當(dāng)巷道傾角等于0°或巷道沿煤層傾斜方向掘進(jìn)時(shí)，巷道斷面就變成矩形。因錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)不受支架尺寸限制，在滿意使用條件的前提下，巷道斷面積可大可小，可用改變巷道斷面尺寸的主意來適應(yīng)各種地質(zhì)條件的變化。②打眼爆破因?yàn)榘朊簬r巷強(qiáng)度較低，易受破壞，巷道采用錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)必須采取預(yù)留保護(hù)層爆破。預(yù)留保護(hù)層就是在光面爆破的基礎(chǔ)上使邊眼爆破面與巷道輪廓線保留一定的保護(hù)距離，爆破后再按設(shè)計(jì)要求人工刷幫，達(dá)到巷道輪廓線。半煤巖巷道錨桿、鋼帶、噴漿支護(hù)中采用預(yù)留保護(hù)爆破施工工藝，能保證巷道造型好，煤壁光潔，消除煤壁的裂隙、損傷和震壞現(xiàn)象，可使錨桿、鋼帶、噴漿受力勻稱，使支護(hù)后的頂板受到較勻稱的初應(yīng)力，因而大大減少頂板應(yīng)力擴(kuò)散的現(xiàn)象，減少煤壁破壞、塌落的可能性。保護(hù)爆破的好壞，是影響錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)成敗的一個(gè)極為重要的因素。③錨桿挑選目前，普通掘進(jìn)巷道均使用樹脂錨桿。樹脂錨桿由桿體、藥包兩部分組成。桿體由?<18mm圓鋼組成。桿頭是由桿體拍扁后編成麻花狀而成，以便于攪拌藥包。樹脂藥包由不飽合聚脂樹脂加白云石粉做填料袋包裝而成。過氧化劑管由過氧化苯甲酸加沒石粉裝主玻璃管內(nèi)而成。安裝時(shí)先將藥包送入眼底，然后把桿體裝入眼內(nèi)，并用電鉆旋轉(zhuǎn)推進(jìn)桿體，使樹脂及過氧化劑攪拌勻稱，攪拌15～30min，再穩(wěn)定10～20min桿體即固定。過15min左右再上墊板、墊圈、螺帽即可。鋼帶用4mm鋼板加工而成。樹脂錨桿錨固力強(qiáng)，可達(dá)10t。使用范圍廣，在巖層及煤層、半煤層巷道中都能很好地起到錨固作用。（2）聯(lián)合支護(hù)的效果①在半煤巖巷道中應(yīng)用錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)，支護(hù)可靠，承壓效果好。當(dāng)巷道壓力較大時(shí)，使用金屬支架成本高，易變形。用錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)，沒有垮落影響使用現(xiàn)象。②支護(hù)技術(shù)合理，操作方便，容易控制，易于搞好施工質(zhì)量。能形成一個(gè)有永遠(yuǎn)支撐能力的錨固體，能有效地控制巷道圍巖的變形和破壞，有利于安全生產(chǎn)。③采用控爆，頂幫震動(dòng)小，頂幫殘破，巷道壓力顯現(xiàn)較小。④錨桿體積小、分量輕，便于運(yùn)輸、減少運(yùn)料工作。⑤基本上沒有維修工作。⑥錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)的應(yīng)用，簡(jiǎn)化了超前支護(hù)工藝，提高了掘進(jìn)巷道單進(jìn)水平和施工工效，做到安全生產(chǎn)、文明生產(chǎn)，降低施工成本，具有顯然的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益?？傊?，在半煤巖巷道中推廣使用錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)方式是有效可行的。按照地質(zhì)條件和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，調(diào)節(jié)錨桿支護(hù)參數(shù)，以達(dá)到更好的支護(hù)效果，為回采工作面發(fā)明了更安全的生產(chǎn)條件。采用錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)，降低支護(hù)成本及工人勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了勞動(dòng)效率。噴漿工作緊跟迎頭，能及時(shí)有效地控制圍巖變形和防止圍巖松動(dòng)。采用樹脂高強(qiáng)度錨桿、鋼帶、噴漿聯(lián)合支護(hù)，加強(qiáng)了頂板強(qiáng)度，控制頂板離層。5.2.2超前支護(hù)超前支護(hù)是指對(duì)尚未開挖的巖土體舉行預(yù)支護(hù)，預(yù)防其在開挖時(shí)的冒落或塌落。這些巖土體主要是指一些開挖后來不及支護(hù)就會(huì)發(fā)生破壞性事故的巖土體，如流沙、嚴(yán)重的破碎帶、松散的軟巖、高應(yīng)力圍巖等。盡管超前支護(hù)的主意無數(shù)，目前超前支護(hù)普通都是在迫不得已的情況下采用，代價(jià)相對(duì)照較高，但往往收到很好的效果，要比破壞后的修復(fù)省工省時(shí)，又具有較好的經(jīng)濟(jì)效果。普通圍巖發(fā)生破壞性事故是有一個(gè)時(shí)光過程的。有兩個(gè)緣故：一是開挖前的端頭效應(yīng)，一是時(shí)光效應(yīng)。（1）端頭效應(yīng)。荷載并非同時(shí)所有地施加在端頭附近的圍巖上，惟獨(dú)隨開挖向前推進(jìn)到超出端頭效應(yīng)影響區(qū)以后，應(yīng)力才被所有施加，端頭的夾持作用也失去。因此，許多開挖工程常常是在開挖后的一段時(shí)光里會(huì)發(fā)生破壞性事故。（2）時(shí)光效應(yīng)。巖體的蠕變特性說明，存在一個(gè)對(duì)應(yīng)于某段時(shí)光的持久強(qiáng)度，當(dāng)應(yīng)力超過此強(qiáng)度時(shí)，則圍巖在到達(dá)此時(shí)光后就會(huì)發(fā)生破壞。無限長(zhǎng)時(shí)光的長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度約為瞬時(shí)強(qiáng)度的70%。應(yīng)力越高，破壞時(shí)光越短。因此，當(dāng)圍巖應(yīng)力低于瞬時(shí)強(qiáng)度而高于長(zhǎng)時(shí)強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)在某個(gè)時(shí)光里發(fā)生破壞（倘若不支護(hù)）。因此發(fā)生開挖后趕緊破壞或來不及支護(hù)的破壞，也有兩個(gè)緣故：一是端頭效應(yīng)固然存在，但圍巖內(nèi)的應(yīng)力已經(jīng)超過強(qiáng)度，端頭的夾持效應(yīng)也不能夠阻止其破壞過程；另一個(gè)便是時(shí)光效應(yīng)因素。實(shí)際上，巖石破壞是漸進(jìn)的，就是加載后，圍巖隨變形的增強(qiáng)，其內(nèi)部就開始有裂縫浮上而降低巖石質(zhì)量。因此，過大的變形對(duì)巖石后面的承載是不利的。偶爾盡管巖土體沒有冒落或坍塌，但圍巖破損可能發(fā)生在巖土體的內(nèi)部，圍巖的承載能力可能已經(jīng)嚴(yán)重?fù)p失，以至在荷載進(jìn)一步發(fā)展后，圍巖很快就失效。因此，超前支護(hù)就是提前提供約束，減少巖石質(zhì)量在變形過程中的降低。5.2.3煤巷支護(hù)煤巷支護(hù)的特點(diǎn)是：支護(hù)服務(wù)年限較短；因圍巖較柔軟，并且受采動(dòng)影響，地壓較大，因此要求支護(hù)具有較好的可縮性；要求原材料比較便宜，施工和維修比較容易。錨桿支護(hù)、“錨網(wǎng)”支護(hù)以及“錨梁網(wǎng)”支護(hù)是一種容易易行、省工省料的巷道維護(hù)方式。實(shí)踐證實(shí)，它在受采動(dòng)影響的采區(qū)巷道中使用有良好的效果，是一項(xiàng)值得推廣和研究的支護(hù)形式?！板^桿—棚子”聯(lián)合支護(hù)形式對(duì)壓力較大的巷道具有較好的支護(hù)效果；對(duì)于圍巖破碎的巷道，加金屬網(wǎng)的錨桿支護(hù)也是可行的。5.2.4新型玻璃鋼樹脂錨桿在半煤巖巷中的應(yīng)用麻花式玻璃鋼樹脂錨桿是近幾年開辟的一種新型支護(hù)材料。它具有錨固力強(qiáng)、易切割、分量輕、柔性好延伸率大、阻燃、抗靜電等優(yōu)點(diǎn)。玻璃鋼樹脂錨桿適用于綜采面開切眼處的煤幫支護(hù)，不損壞采煤機(jī)滾筒，不產(chǎn)生火花，安全系數(shù)高。錨桿由桿體、抗扭加強(qiáng)筋和錨尾三部分組成。桿體采用玻璃鋼制作，桿體中的纖維方向順著桿體軸向，抗扭加強(qiáng)筋由浸膠纖維束在桿體周圍纏繞制成，呈左旋方向分布。桿體的一端帶有金屬套管式錨尾，錨尾上有螺紋。采用一段或幾段帶有錐度凹槽將金屬套管壓入到玻璃鋼桿體中形成二者的互相嵌接。支護(hù)技術(shù)的關(guān)鍵。巷道的破壞是一個(gè)漸進(jìn)的力學(xué)過程，總是從某一個(gè)或幾個(gè)部位開始變形、損傷，進(jìn)而導(dǎo)致囫圇支護(hù)體系的失穩(wěn)。惟獨(dú)摸清首先破壞的關(guān)鍵部位才干做到“對(duì)癥下藥”，保證支護(hù)勝利。麻花式玻璃鋼樹脂錨桿有著與其他錨桿不可比擬的優(yōu)勢(shì)：桿體輕易于安裝施工，可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)約運(yùn)輸成本；不銹蝕，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，可滿意永遠(yuǎn)支護(hù)要求；與鉆眼機(jī)具碰撞時(shí)不產(chǎn)生火花，有利于安全生產(chǎn)強(qiáng)度高，錨固力大，直接生產(chǎn)成本低。該錨桿徹低滿意半煤巖兩幫支護(hù)的要求，對(duì)幫部支護(hù)而言，可替代螺紋鋼錨桿，既能保證安全，又能降低生產(chǎn)成本。5.3施工工藝5.3.1錨桿支護(hù)施工工藝要求（1）普通要求施工中嚴(yán)禁空頂作業(yè)，暫時(shí)支護(hù)必須符合作業(yè)規(guī)程規(guī)定，緊隨工種面。（2）錨桿鉆孔要求①錨桿的孔位應(yīng)按設(shè)計(jì)要求，先在巷道內(nèi)壁標(biāo)定，然后施工。偏差不得大于150mm，預(yù)應(yīng)力錨索孔距誤差不宜超過200mm。②錨桿孔徑、孔深及角度均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，鉆孔不得平行于巖層層面或沿裂隙、節(jié)理面鉆進(jìn)，且鉆孔軸向偏差角不應(yīng)大于5°。③在膨脹性軟巖內(nèi)施工時(shí)，嚴(yán)禁用水沖洗鉆孔并防止積水灌人鉆好的錨桿孔內(nèi)。④底板錨桿孔施工前應(yīng)先將積水疏導(dǎo)、截堵，不得讓水灌入孔內(nèi)。⑤若頂板有局部坍塌或有較大空隙，應(yīng)先噴漿封閉，待固結(jié)后，再鉆錨桿眼。⑥錨桿安裝前，應(yīng)用壓縮風(fēng)將孔內(nèi)巖粉、碎屑及積水清洗整潔。（3）其他要求①巷道開挖后，應(yīng)盡快噴射混凝土及時(shí)封閉圍巖，3h后趕緊安設(shè)錨桿。②錨桿作業(yè)中，應(yīng)隨鉆（錨桿孔）隨裝，不得隔班作業(yè)。③錨桿端部必須推到孔底，尾端外露長(zhǎng)度應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求，不大于50mm。④安裝時(shí)要按設(shè)計(jì)要求對(duì)錨桿施加初錨力。5.3.2樹脂錨桿的施工（1）樹脂錨桿施工的普通規(guī)定①樹脂錨固劑應(yīng)存儲(chǔ)在陰涼、干燥及溫度在4~25°C的防火倉(cāng)庫(kù)中。②保證樹脂卷質(zhì)量，嚴(yán)禁使用變質(zhì)的樹脂卷。③用煤電鉆或風(fēng)動(dòng)攪拌器安裝錨桿，錨桿安裝前，應(yīng)先用桿體量測(cè)孔深，做出標(biāo)記，然后用錨桿桿體將樹脂藥卷送到孔底。④錨桿尾端的托板應(yīng)緊貼托梁或巖面，未接觸部位必須楔緊墊實(shí)。⑤螺母的擰緊力矩：M16、M18螺紋不應(yīng)小于100N·m，M20及以上規(guī)格螺紋不應(yīng)小于140N·m。（2）樹脂錨桿的安裝樹脂錨桿的安裝包括裝錨固劑、裝入錨桿、攪拌藥卷和緊螺母等工序。①裝藥卷。裝藥卷之前應(yīng)先檢查錨桿孔的深度、角度是否符合要求，錨桿構(gòu)件是否齊全、待裝藥卷是否合格等。按設(shè)計(jì)要求的樹脂藥卷型號(hào)及數(shù)量，依次裝入錨桿扎內(nèi)。②裝入錨桿桿體。錨桿桿體套上托板及帶上螺母，桿尾通過銜接套與錨桿機(jī)頭聯(lián)接，桿端插入已裝好樹脂藥卷的錨桿孔內(nèi)，升起錨桿機(jī)并利用錨桿桿體將孔口處的藥卷推送至孔底，然后開始轉(zhuǎn)動(dòng)攪拌藥卷。③攪拌藥卷。藥卷的攪拌質(zhì)量直接影響到錨固效果的好壞。利用錨桿機(jī)攪拌，攪拌過程應(yīng)延續(xù)舉行，中途不得間斷，時(shí)光控制在（20±5）s為宜。攪拌時(shí)光過短，藥卷中的固化劑與樹脂膠黏劑不能充足反應(yīng)而影響凝膠和固化效果；攪拌時(shí)光過長(zhǎng)，將使已凝膠和固化的狀態(tài)遭到破壞，同樣影響錨固效果。因此，要求鄭重控制藥卷的攪拌時(shí)光，同時(shí)要求藥卷的攪拌過程應(yīng)延續(xù)舉行，中途不得間斷。④安裝托板及螺母。藥卷攪拌作業(yè)完成后，應(yīng)及時(shí)擰上螺母，使其通過托板壓緊鋼帶、網(wǎng)。⑤對(duì)錨桿施加預(yù)緊力。利用氣動(dòng)扳機(jī)對(duì)新裝的頂板錨桿施加預(yù)緊力，預(yù)緊力扭矩普通為140N·m左右。5.3.3樹脂錨索支護(hù)施工現(xiàn)場(chǎng)采用的錨索主要包括樹脂錨索和注漿錨索。錨索施工工藝主要包括錨索的制作和組裝、鉆錨索孔及安裝、預(yù)應(yīng)張拉等工序。（1）錨索的制作步驟①將成盤（應(yīng)采購(gòu)每盤1t的包裝規(guī)格）供養(yǎng)的鋼絞線先用8號(hào)鐵絲捆3道，然后打開原包裝鋼帶。②展開2～3圈，按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度用無齒（砂輪）鋸截?cái)唷＂壑貜?fù)②直至所需的錨索根數(shù)（但一次不宜截太多，普通應(yīng)隨用隨截）。④視情況對(duì)囫圇錨固段舉行須要的除銹、除油處理。⑤將制作好的錨索盤成直徑1.5m的圓環(huán)，用細(xì)鐵絲等間隔捆3道，存好備用。⑥不論是鋼絞線還是已制作好的錨索，均要妥善存放，禁止沾上油污；否則會(huì)嚴(yán)重影響錨固力。（2）錨索安裝工藝①采用普通單體錨桿機(jī)配中空六方接長(zhǎng)式鉆桿和?27雙翼鉆頭濕式打眼。為保證孔深確切，可在起始鉆桿上用白色或黃色油漆標(biāo)出終孔位置。②安裝樹脂藥卷前應(yīng)檢查其質(zhì)量（以手感柔軟為合格），并注重快凝藥卷在上，緩凝藥卷在下。③用棉絲將錨索錨固段的水、煤屑等擦整潔，用塑料封箱膠帶將樹脂藥卷與錨索黏結(jié)定位。④錨索下端裝上專用攪拌驅(qū)動(dòng)器，2人配合用錨索頂住錨固劑徐徐送入鉆孔（注重不能反復(fù)抽拉錨索），確保錨固劑所有送到孔底。⑤將專用攪拌驅(qū)動(dòng)器尾部六方頭插入錨桿機(jī)上。⑥一人扶住機(jī)頭一人操作錨桿機(jī)，邊推進(jìn)邊攪拌，前半程用慢速旋轉(zhuǎn)，后半程用迅速旋轉(zhuǎn)，攪拌時(shí)光控制在20～30s。⑦停止攪拌，但繼續(xù)保持錨桿機(jī)的推力約3min，然后可縮下錨桿機(jī)并移開打下一個(gè)錨索孔。⑧10min后，先卸下專用攪拌驅(qū)動(dòng)器，裝上托梁、托盤、錨具，并將其托到緊貼頂板的位置。⑨2人一起將張拉千斤頂套在錨索上并用手托住。⑩開泵舉行張拉，并注重看見壓力表讀數(shù)，達(dá)到設(shè)計(jì)預(yù)緊力千斤頂行程結(jié)束時(shí)，疾馳換向回程。eq\o\ac(○,11)卸下張拉千斤頂（注重用手接住避免墜落）。eq\o\ac(○,12)用液壓切割器截下錨索的外露部分。（3）技術(shù)要求錨索應(yīng)逼近工作面與錨桿同時(shí)安裝。①錨索孔深誤差控制在±30mm。②錨索外露長(zhǎng)度控制在（200±20）mm。③錨索攪拌樹脂藥卷過程中不能停頓，要一氣呵成，絕對(duì)不能反復(fù)攪拌；否則已開始聚合反應(yīng)的樹脂分子鏈會(huì)遭到破壞，導(dǎo)致錨固失效。④攪拌樹脂藥卷后l0～15min張拉錨索，預(yù)緊力控制在50～100kN。⑤錨索安裝48h后，如發(fā)現(xiàn)預(yù)緊力下降，必須及時(shí)補(bǔ)拉。⑥錨索錨固力應(yīng)不低于200kN。⑦張拉時(shí)發(fā)現(xiàn)錨固不合格的錨索，必須趕緊在其附近補(bǔ)打、裝合格的錨索，或者用張拉器將不合格的錨索拔出，然后用鉆機(jī)將本來的鉆孔清一遍，重新安裝錨索。（4）錨索施工安全技術(shù)措施錨索施工中需采取以下技術(shù)措施：①打錨索孔時(shí)，接長(zhǎng)式鉆桿銜接處強(qiáng)度較低，在接頭位置進(jìn)入孔內(nèi)之前要控制錨桿機(jī)推力，以免鉆桿折斷傷人。②松開盤住的錨索時(shí)，要注重其彈性較大，防止驟然彈開傷人。③錨索要隨打隨安裝，但可把當(dāng)班安裝的錨索擴(kuò)散一次舉行張拉。④張拉錨索前，應(yīng)先檢查張拉千斤頂、油泵各油路接頭處是否有松動(dòng)，若發(fā)規(guī)有松動(dòng)現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)擰緊。⑤張拉錨索時(shí)，應(yīng)使張拉油缸與錨索保持同軸。張拉千斤頂卡住錨索后，人員可暫時(shí)撤到千斤頂側(cè)面，張拉千斤頂正下方禁止站人。⑥掘進(jìn)過程中碰到地質(zhì)條件惡化時(shí)，必須及時(shí)采取應(yīng)急措施并趕緊向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和職能部門報(bào)告。⑦禁止在錨索、錨桿上系倒鏈、滑輪起吊大件。⑧巷道掘進(jìn)過程中，每隔50m由有關(guān)部門安頓探一次頂板巖性，掘進(jìn)作業(yè)規(guī)程中，需按有關(guān)規(guī)定制訂其他相關(guān)安全技術(shù)措施。⑨有關(guān)機(jī)具設(shè)備的使用、操作、維護(hù)、保養(yǎng)等均應(yīng)按廠家的產(chǎn)品說明書或操作指南舉行。5.3.4噴射混凝土支護(hù)施工工藝從混合料及施工工藝上，噴射混凝土支護(hù)施工可以分為干式噴射法、潮式（或稱半濕式）噴射法和濕式噴射法。（1）工藝流程目前大力推廣潮噴。潮式（或半濕式）噴射法是混凝土混合料含有一定的水分，在壓氣氣流中呈稀薄流動(dòng)狀態(tài)輸送，經(jīng)噴嘴處再參加少量水混合后噴到圍巖表面。采用干噴的噴射機(jī)具，使混合料濕度或含水量適當(dāng)加大，以防止粉塵量過大。圖5-3-1潮式噴射混凝土工藝流程圖濕石子（1）和濕砂子（2）經(jīng)篩子（3）篩選，磅秤（4）計(jì)量后，進(jìn)入攪拌機(jī)（6），水泥（5）也同時(shí)進(jìn)入攪拌機(jī)?；旌狭蠑嚢韬?，經(jīng)篩子（7）篩去雜物和大于20mm的骨料，將攪拌好的混合料送往運(yùn)料小車（8），運(yùn)料小車（8）將混合料卸入料盤（9），再經(jīng)上料機(jī)（11）直接供養(yǎng)噴射機(jī)（12）。由氣包（13）供壓縮空氣，電源供電，保證噴射機(jī)（12）正常運(yùn)行。在料盤（9）上，速凝劑（10）按設(shè)計(jì)摻量摻入混合料中。水從水箱（14）參加到噴嘴（16）附近的雙水環(huán)（15）處，然后經(jīng)噴嘴（16）將已加水的濕混合料噴到圍巖表面。（2）施工決定噴射混凝土施工決定工作包括施工現(xiàn)場(chǎng)的決定工作和施工設(shè)備的布置。①施工現(xiàn)場(chǎng)的決定工作：施工前先檢查巷道開挖斷面尺寸，斷面應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求；清除障礙物及浮石，保證作業(yè)區(qū)有良好的通風(fēng)和充沛的照明設(shè)施；噴射手應(yīng)檢查噴頭內(nèi)的水環(huán)與輸料管和噴嘴銜接處銜接是否緊密，以防止混合用水泄漏而降低水壓；噴射前，應(yīng)用壓力水或壓縮空氣將開挖面巖壁上的粉塵和雜物清除整潔。對(duì)于遇水易潮解、泥化、崩坍的巖層，使用壓縮空氣清掃；埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志；檢查噴射機(jī)司機(jī)與噴射手之間配備的聯(lián)絡(luò)裝置工作是否正常；對(duì)機(jī)械設(shè)備、壓風(fēng)、水和電路等全面檢查及試運(yùn)轉(zhuǎn)，正常后方準(zhǔn)工作；對(duì)于噴射水平高度超過1.5m，或向上噴射高度超過3m時(shí)，應(yīng)搭設(shè)工作臺(tái)。②噴射混凝土施工設(shè)備布置：施工設(shè)備的布置，應(yīng)以安全、方便、高效為前提，盡量縮短混合料攪拌機(jī)與噴射機(jī)之間的距離，普通應(yīng)不超過60m；如攪拌機(jī)設(shè)在地面，則將按一定比例攪拌的粗細(xì)骨料運(yùn)往井下，再在現(xiàn)場(chǎng)與水泥、速凝劑一起攪拌后噴射；使用移動(dòng)式空壓機(jī)供壓氣時(shí)，空壓機(jī)與噴射機(jī)之間距離應(yīng)保持在20m以上，以減少空壓機(jī)噪聲的干擾；將攪拌機(jī)、上料機(jī)、噴射機(jī)、空壓機(jī)等布置在巷道一側(cè)，保持巷道暢通。（3）混合料的攪拌與運(yùn)輸①拌制混合料之前，按設(shè)計(jì)要求使用磅秤對(duì)水泥、砂、石子計(jì)量，然后送入攪拌機(jī)攪拌。②鄭重控制速凝劑摻入量，并應(yīng)摻拌勻稱。③控制攪拌時(shí)光。采用強(qiáng)制式攪拌機(jī)拌料時(shí)，攪拌時(shí)光不得少于1min，采用自落式攪拌機(jī)拌料時(shí)光不得少于2min，人工拌料時(shí)，攪拌次數(shù)必須保證3次以上當(dāng)混合料中摻外加劑時(shí)，應(yīng)適當(dāng)延伸攪拌時(shí)光。④鄭重控制潮噴混合料的含水率。⑤混合料盡量隨拌隨用。不摻速凝劑時(shí)，混合料存放時(shí)光不宜超過2h；摻速凝劑時(shí)，存放時(shí)光不宜超過20min。⑥混合料在運(yùn)輸、存放過程中要防止淋水進(jìn)入或大塊雜物混入。為安全起見，送入噴射機(jī)前應(yīng)過篩。（4）噴射混凝土施工①正常噴射作業(yè)時(shí)，應(yīng)按照分段分片、先基礎(chǔ)后側(cè)幫，最后拱頂?shù)捻樞虿僮?。噴嘴?yīng)與受噴面保持基本垂直，相距0.6～1.0m，按螺旋形軌跡（直徑約300mm）移動(dòng)，以保持噴射面平整。②空壓機(jī)與噴射機(jī)的工作風(fēng)壓應(yīng)一致，保持安穩(wěn)．普通為0.1～0.15MPa，壓風(fēng)進(jìn)入噴射機(jī)前應(yīng)通過油水分離器。供水設(shè)施應(yīng)保證噴嘴處的水壓達(dá)到0.15～0.2MPa。③分層噴射時(shí)，一次噴射混凝土厚度應(yīng)按照規(guī)程要求舉行。普通摻速凝劑時(shí)一次噴層厚度為60（頂）～100（幫）mm，不摻速凝劑時(shí)為40（頂）～70（幫）mm。④噴射作業(yè)開始時(shí)，噴射機(jī)司機(jī)應(yīng)與噴射手取得聯(lián)系并密切配合，遵循先送風(fēng)—開機(jī)—給水—再給料；噴射作業(yè)結(jié)束時(shí)，待噴射機(jī)和輸料管內(nèi)的混合料噴完—停機(jī)—關(guān)風(fēng)—停水。⑤噴射作業(yè)中，如因堵管、停氣、輸料中斷或噴射作業(yè)結(jié)束，應(yīng)趕緊關(guān)閉噴頭水閥，將噴頭向下，防止混合用水倒流入輸料管中。⑥噴射機(jī)供料應(yīng)保持延續(xù)、勻稱，以利噴射手適時(shí)控制水灰比。⑦分層噴射的間隔時(shí)光應(yīng)按作業(yè)規(guī)程執(zhí)行。若終凝1h以后再舉行噴射時(shí)，應(yīng)先用壓氣、壓力水清洗噴層表面，去掉粉塵和雜物。⑧噴射手應(yīng)按照顧流準(zhǔn)確控制水灰比，保證噴射質(zhì)量，做到噴射混凝土表面呈濕潤(rùn)光澤，無干斑或滑移流動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)于質(zhì)量不合格地段，需及時(shí)清除，舉行補(bǔ)噴。⑨有鋼筋時(shí)，宜將噴嘴逼近鋼筋，噴射角度也可以偏一些。噴射混凝土層應(yīng)籠罩鋼筋20mm以上。⑩有鋼架時(shí)，須將鋼架與圍巖之間的空隙用噴射的混凝土充填密實(shí)，并從兩側(cè)拱腳起向上噴射施工。eq\o\ac(○,11)噴射作業(yè)完畢或因故中斷噴射時(shí)，必須及時(shí)將噴射機(jī)和輸料管內(nèi)存料清理整潔。eq\o\ac(○,12)噴射混凝土終結(jié)2h后，應(yīng)噴水養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)時(shí)光普通不得少于7d。氣溫低于-5℃時(shí)，不得噴水養(yǎng)護(hù)。（5）錨網(wǎng)噴射混凝土施工掘進(jìn)爆破后，先安裝暫時(shí)錨桿，然后噴一薄層混凝土，鋪設(shè)金屬網(wǎng)，再補(bǔ)齊設(shè)計(jì)規(guī)定的所有錨桿，最后再舉行復(fù)噴達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的噴層厚度。頂板情況良好時(shí)，先噴一薄層混凝土，鋪設(shè)金屬網(wǎng)，后安裝設(shè)計(jì)規(guī)定的所有錨桿，最后再舉行復(fù)噴，達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)定的噴層厚度。對(duì)于破碎、軟巖、斷層帶，需增強(qiáng)金屬網(wǎng)一層或兩層，增大其強(qiáng)度，起到鋼筋混凝土的作用。鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)應(yīng)注重在使用前必須清除污銹。在圍巖表面噴射一薄層混凝土后再鋪設(shè)金屬網(wǎng)，搭接長(zhǎng)度不小于100mm。金屬網(wǎng)與錨桿或其他緊固件應(yīng)聯(lián)結(jié)結(jié)實(shí)，金屬網(wǎng)片也應(yīng)互相綁扎緊密，使之在噴射混凝土操作時(shí)不晃動(dòng)。鋼筋網(wǎng)的網(wǎng)格尺寸不宜小于150mm。采用雙層金屬網(wǎng)時(shí)，第一層金屬網(wǎng)被噴射混凝土籠罩后再鋪設(shè)第二層金屬網(wǎng)。噴射混凝土過程中應(yīng)注重鋼筋網(wǎng)在噴射混凝土中的位置。實(shí)踐表明，鋼筋網(wǎng)與巖面的間隙（或噴射混凝土層厚度）不應(yīng)小于30mm，鋼筋保護(hù)層的厚度控制在20～40mm，效果較好。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土開始噴射時(shí)，應(yīng)適當(dāng)縮小噴頭與受噴面之間的距離，適當(dāng)調(diào)節(jié)噴射角度，以保征鋼筋與圍巖表面混凝土的密實(shí)性；鋼筋網(wǎng)被混凝土籠罩后，適當(dāng)加大噴頭到受噴面的距離，保證噴射混凝土的表面平整。噴射中如有脫落的混凝土被網(wǎng)架住，應(yīng)及時(shí)清除。（6）破碎軟巖噴射混凝土施工對(duì)于破碎軟巖巷道，巖面開挖后，應(yīng)趕緊噴射速凝劑摻量加大的混凝土，及時(shí)封閉新露巷道圍巖，起暫時(shí)支護(hù)作用，初次噴射厚度50mm左右。然后，緊貼噴層面掛網(wǎng)，按照作業(yè)規(guī)程設(shè)計(jì)厚度噴射混凝土作為保護(hù)層。（7）個(gè)人防護(hù)盡管采取多種綜合降塵措施，對(duì)降低粉塵濃度起了積極作用，但對(duì)于微細(xì)、懸浮粉塵的捕捉效果并不理想，仍危及施工人員的身體健康。因此，有須要采取相應(yīng)的個(gè)體防護(hù)措施。個(gè)人防護(hù)主要是通過佩帶防塵口罩（如AFK-1型送氣防塵口罩）、防塵安全帽（如AFM-1型）。5.3.5施工設(shè)備注漿鉆孔機(jī)具均應(yīng)按照地質(zhì)水文條件、注漿主意、注漿深度、注漿材料和施工地點(diǎn)來選用，主要有鉆孔機(jī)械、注漿泵、流量計(jì)、攪拌機(jī)、止?jié){塞、混合器以及輸漿管路等。其機(jī)具的作用為：鉆進(jìn)注漿孔主要使用鉆探機(jī)械和鑿巖機(jī)。注漿泵是輸送漿液的動(dòng)力設(shè)備。流量計(jì)是測(cè)定注漿泵排出流量大小的儀器。攪拌機(jī)是使?jié){液攪拌勻稱的機(jī)器。止?jié){塞是把待注漿的鉆孔按設(shè)計(jì)要求上、下分開，借以劃分注漿段高。同時(shí)，讓漿液注入到本段巖土裂隙部位的工具?；旌掀魇怯糜陔p液注漿，使兩種漿液相遇后充足混合并由此起物理、化學(xué)變化的工具。管路是起漿液有序流通的作用。對(duì)于各種不同的注漿，其機(jī)具選型的普通原則是：選用鉆機(jī)應(yīng)按照巖土裂隙及水文地質(zhì)條件、注漿孔深度、注漿孔直徑大小決定鉆機(jī)型號(hào)，并按照注漿孔布置、孔數(shù)、工程量大小和工程要求決定鉆機(jī)臺(tái)數(shù)。注漿泵的挑選按照設(shè)計(jì)的注漿終壓及注漿泵量選型，應(yīng)盡量選用壓力、泵量可調(diào)節(jié)的專用注漿泵，如注漿材料有腐蝕性、則宜選用耐腐蝕的注漿機(jī)具。關(guān)于注漿泵的臺(tái)數(shù)應(yīng)按照單液或雙液注漿系統(tǒng)和備用量決定臺(tái)數(shù)。攪拌機(jī)是注漿工程中的造漿設(shè)備，攪拌機(jī)能力應(yīng)與注漿泵的最大排量相適應(yīng)，在要求的時(shí)光內(nèi)能把注漿材料拌合成為勻稱的漿液。目前在注漿量大，用水泥多的注漿地點(diǎn)，為減輕工人上料的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，應(yīng)選用風(fēng)動(dòng)散裝水泥造漿設(shè)備，用壓縮空氣作動(dòng)力，舉