巷道支护.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十单元 巷道支护,课题一 支架支护,1.,棚式支架,棚式支架简称棚子，有木棚、金属棚和装配式钢筋混凝土棚等。主要用于服务期不长的采区巷道。,1.1,木支架,1),材料,:,坑木经防腐处理，能提高坑木的服务年限，节约木衬。处理方法有涂抹、喷射、浸渍、热冷槽浸透以及压力渗透等方法。常用的防腐剂方氟化钠,(NaF),、氯化锌,(ZnCla),。,2),组成及作用,:,巷道中常用的木支架是梯形棚子，由一根顶梁、两个棚腿以及背扳、木楔等组成。,大时,木支架能发出响声讯号。但是，木棚的强度低，不防火、易腐朽，不能阻水和防止围岩风化，加之大量消耗木材，故使用逐渐减少。,木棚主要用于地压不大，断面较小，服务年限短的巷道，或用作临时支护。,2.,金属支架,(1),梯形金属支架,金属支架常用,1824kg/m,钢轨或,1620,号工字钢制作，最好采用矿用工字钢，其结构如图所示。每架棚子中的梁腿连接要求牢固，简单，拆卸方便。图,b,所示接头比较简单，但不够牢固，支架的稳定性差；,a,与,c,所示的接头比较牢固，但拆装不便。为了防止棚腿陷入巷道底板，可在其下端焊一块钢垫板或加垫木。金属支架一般都要设置背板。,金属棚子的优点是强度大，体积小，坚固耐用、防火，可以制成各种形状的构件，虽然初期投资大，但巷道维修工作量小，且可重复使用，最终成本还是经济的。缺点是不能阻水和防止岩石风化在有酸性水腐蚀的地区不宜使用。,(2),拱形可缩性金属支架,这种金属支架用矿用特殊型钢制作，每架棚子由三个基本构件所组成,.,一根曲率为,R1,的弧形顶梁和两根上端带有曲率为,R2,的柱腿。弧形顶梁的两端插入并搭接在柱腿的弯曲部分上，组成一个三心拱形。顶梁与柱腿搭接长度约为,300,一,400mm,，该处用两个卡箍连接和固定。,支架的可缩性可以用卡箍的松紧程度来调节和控制。架在围岩压力的作用下，构件开始变形，使,R1,逐渐变大，当其和,R2,相等,(,或接近相等,),并且沿搭接处作用的轴向力等于,(,略大于,),箍紧螺栓所产生的摩擦力时，弧形顶梁即沿着柱腿弯曲部分产生相对滑移，支架下缩，从而减弱了因岩对支架的压力，支架构件在弹性力的作用下又恢复至原来的状态，继续支承地压。当地压再增至一定值时，又一次产生可缩现象，如此发展，直至可缩量消耗尽为止，此时，支架则成为刚性支架承载。此种可缩性金属支架的可编量远大于其它型式的支架，一般可达,20,一,40cm,。,拱形金属支架的棚距一般为,0.7-1.1m,，为增强支架沿巷道轴线方向的稳定性，棚子之间应用金属拉杆通过螺栓、夹板等相互紧紧拉住，或打入撑柱撑紧。,可缩性拱形金属支架适用于地压大、压力不稳定和围岩变形大的巷道，断层破碎带地段，支护断面小于,12m,2,。,普通钢筋混凝土支架如图所示。其结构由顶梁、柱腿、背板、木楔等组成。构件的截面通常为矩形,(,实心或空心,),，为提高构件的断面利用率、根据混凝土主要起抗压作用的特性，将矩形断面改为“,T”,形断面，在承载能力基本相同的情况下，重量降低,40-60,，成本降低,7,一,14,。梁和柱的接头一般为亲口接，其接合处应垫上防腐木塾或胶皮垫板。梁柱安设好后，用钢筋混凝土背板背实、背严。支架间用钢筋混凝土撑杆支撑，以增加巷道轴线方向的稳定性。,普通装配式钢筋混凝土支架，由于构件在地面预制，所以质量较高，架设后可立即承受地压。但,不宜在有动压的地段使用,。在地压稳定，服务年限较长以及断面小于,12m,2,的巷道中使用效果较好。此种支架的缺点是构件重量大，又缺少效果较好的架设机械工人劳动强皮大。目前这类支架的使用量已逐渐减少。,拱的作用,是承受顶压，并将它传给墙和两帮。支架顶部采用拱形的目的，是为了使拱的截面承受压应力，以充分发挥石材抗压强度大而抗拉强度低的特点。至于截面中产生的弯矩，可通过采用合理拱形使它尽量减少。,墙的作用,是支承拱和抵抗侧压，在拱基处，拱传给墙的压力是斜向的，故要求壁后必须充填密实，以防止在水平分力及的作用下拱与墙开裂。侧压较大时，也可改直墙为曲墙。,基础的作用,是将墙传来的载荷以及支架自重均匀传给底板。底板岩石坚硬时，墙与基础可以等厚；底板岩石松软时，基础必须加宽，在有底鼓时，还应砌底拱。,课题三 锚杆支护,锚杆支护,，就是巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安设在锚杆眼内，对巷道围岩予以人工加固，从而维护巷道的稳定的一种支护方式。,1,锚杆的结构类型,1.1,钢筋或钢丝绳砂浆锚杆,1),钢筋砂浆锚杆,:,是先在锚杆孔内注满水泥砂浆，然后插入钢筋而成，利用砂浆与钢筋、砂浆与孔壁的粘结力锚固岩层。钢筋的直径一般为,l0l 6mm,，砂浆用,325,号或,425,号普通硅酸盐水泥、粒径小于,3mm,的中细砂加水拌和而成，常用的配合比为水泥：砂,=1,：,23,，水灰比为,0.38,一,0.42,。,2),钢丝绳砂浆锚杆,特点,:,钢筋或钢丝绳砂浆锚杆是全长锚固型锚杆。设计锚固力为,30,一,50kN,。它结构简单，加工方便，成本较低，应用较广。但不能立即承载，不能回收复用。,1.2,金属倒楔式,特点,:,这种锚杆是端头锚固型，理论上可以回收复用，安装后可以立即承栽，结构简单，易于加工：设计锚固力为,40kN.,1.3,木锚杆,1.5,快硬水泥锚杆,快硬水泥锚杆的杆体和杆的头部结构与树脂锚杆相同，只是由水泥卷代替树脂药包，是端头锚固型锚杆。,水泥卷使用前需浸水,23min,，在钻孔中经杆头搅拌，,12min,以后锚固力开始增长，,lh,后锚固力可达,60kN,左右。,1.6,快硬膨胀水泥锚杆,快硬膨胀水泥锚杆是用快硬膨胀水泥卷代替树脂药包，对锚杆杆体进行端头锚固的一种锚杆。,锚杆杆体用,l 4,或,l 6mm,钢筋做成，头部的前端焊一,3840mm,的阻挡垫圈，另一端车有螺纹。,1.7,管缝式锚杆,它是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体，用凿岩机强行压入比杆径为小的钻孔。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力。是全长锚固型锚杆。,2,锚杆支护作用原理,1),悬吊作用,悬吊作用是指用锚杆将软弱的直接顶板吊挂于其上的坚固老顶上，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块连结在松动区外的完整坚固岩体上，使松动岩块不致冒落。,3),挤压加固拱作用,安装预应力的锚杆后，在弹性体内便形成以锚头和紧固端为顶点的锥形体压缩区。因此，如若将锚杆沿拱形巷道周边按一定间距径向排列，在预应力作用下，每根锚杆周围形成的锥形体压缩区彼此重叠联接，便在围岩中形成一个厚度为,b,的均匀连续压缩带，它不仅能保持自身约稳定，而且能承受地压，阻止上部围岩的松动和变形，这就是,挤压加固拱,。,挤压加固拱的力学特征,:,锚杆预应力的作用，一方面在锥形体压缩区内产生压应力，,增加节理裂隙面或岩块间的摩阻力,，防止岩块的转动和滑移，这意味着增大了岩体的粘结力，提高了破碎岩体的强度；另一方面，锚杆通过锚头和垫板对围岩产生的压应力，改善了围岩的应力状态，使压缩带内的岩石处于三向受力状态，从而使岩体强度得到提高。,4,）围岩补强作用,5,）减小跨度作用,3,锚杆支护参数的确定,(,理论计算,),1,按悬吊理论计算,(1),锚杆长度计算,1),直接顶悬吊于坚固的老顶上,L=KH+L,1,+L,2,2),冒落拱内岩石用锚杆悬吊在冒落拱外的稳定岩体上,H=B/2f,3,锚杆支护的施工,1,锚杆安装,钻锚杆眼采用凿岩机或锚杆钻机。,注浆采用砂浆锚杆注浆罐。,2,锚杆质量检验,(1),安装质量检验内容,锚杆的材质，锚杆的安装方向、深度、间排距、外露长度、螺帽的拧紧程度是否符合作业规程的要求。,(2),锚固力检测,ML20,型锚杆拉力计、,MLJ-10,型锚杆拉力计、,MJY-300/80,型锚杆拉拔计,课题四 喷射混凝土支护,1,喷射混凝土支护的特点,1),喷射混凝土层具有致密的组织结构和良好的物理力学性能,;,喷射混凝土的黏结力大,能同围岩紧密黏结,.,2),喷射混凝土能随着巷道掘进及时施工，且加入速凝剂后其早期强度成倍增长，因而能够控制围岩的过度变形与松弛。,3),具有一定柔性，可以和围岩共同变形产生一定量的径向位移。,2,喷射混凝土支护的作用原理,1,）加固与防止风化作用,2,）改善围岩的应力状态：一是避免应力集中，二是使巷道围岩变成三向受力状态。,3,）柔性支护结构作用,4,）组合拱作用,3,喷射混凝土厚度,当岩体变形小，稳定性较好时，如果选用拱形断面，一般只需喷射混凝土，不必打锚杆,喷,50-150mm.,当岩体变形较大时。混凝土喷层将不能有效的进行支护。实验证明当喷层厚度超过,150mm,时，不但支护能力不能提高，而且支护成本明显提高，因此应选用锚喷联合支护。,这时以锚杆为主，喷混凝土只对锚杆间表面岩石进行局部支护和防止围岩风化。,4,喷射混凝土施工,4.1,喷射机具,1),混凝土喷射机,(,分为干喷与湿喷）,2,）混凝土搅拌机,3,）喷射机械手,4.2,喷射泥凝土的材料及配合比,1,）水泥：优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥标号不得低于,325,号。,2,）砂子：坚硬干净的中砂或粗砂；,3,）石子：卵石或碎石，最大粒径在允许范围内。,4,）水：洁净不含杂质。,5,）外加剂：通过实验确定,6,）配合比：混凝土具有足够抗拉、抗压和黏结强度、收缩变形小，回弹率低。,4.3,喷射泥凝土的主要工艺参数,1,）工作风压：干式喷射时，喷嘴出口处的风压控制在,0.1MPa,，湿喷时应控制在,0.15-0.18MPa,。,2,）水压：比水压大,0.1MPa,左右,3,）水灰比：,0.4-0.5,4,）喷头与受喷面的距离及倾角：,0.8-1.2m,，喷头与受喷面垂直。,5,）一次喷射厚度：墙,50-100,，拱,30-60,6,）分层喷射的时间间隔：在前一层混凝土终凝后。,7,）混合料的存放时间：不掺速凝剂时,2h,，掺速凝剂时,20min,。最好随拌随用。,4.4,喷射操作,1,）准备工作：检查巷道规格，用高压风、水冲洗岩面并清除险石，埋设控制桩，检查喷射机具和风、水、电、管线以及准备好照明和防尘设施。,2,）喷射操作：,喷射机操作程序,喷射顺序,掌握与调整工艺参数,围岩渗漏水的处理：埋设导管,