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第第八八章章 巷道支护巷道支护第六节第六节 其他支护形式其他支护形式1 一、金属支架一、金属支架 支架支护主要包括支架支护主要包括木支架、钢筋混凝土支架和木支架、钢筋混凝土支架和金属支架三类。金属支架三类。木支架在煤矿木支架在煤矿已被淘汰，已被淘汰，钢筋混凝钢筋混凝土支架土支架也越来越少。也越来越少。金属支架又包括金属支架又包括梯形梯形和和拱形拱形金金属支架两种支护形式，均采用矿用特殊钢材制作而属支架两种支护形式，均采用矿用特殊钢材制作而成。矿用特种钢材主要为矿用工字钢、矿用特殊型成。矿用特种钢材主要为矿用工字钢、矿用特殊型钢钢(U(U形钢、形钢、形钢和特殊槽钢形钢和特殊槽钢)、轻便钢轨等。、轻便钢轨等。1.1.梯形金属支架梯形金属支架 梯形金属支架用梯形金属支架用181824kg24kgm m钢轨、钢轨、16162020号工号工字钢或矿用字钢或矿用1111号工字钢制作，由两腿一梁构成，其号工字钢制作，由两腿一梁构成，其2024/11/5 周二2 2常用的梁、腿连接方式如图常用的梁、腿连接方式如图8-1368-136所示。型钢棚腿下所示。型钢棚腿下焊一块钢板，是防止它陷入巷道底板。有时还可以焊一块钢板，是防止它陷入巷道底板。有时还可以在棚腿之下加设垫木或铁靴子在棚腿之下加设垫木或铁靴子(铁板底座铁板底座)。当顶板。当顶板压力较大时可将顶梁制作为压力较大时可将顶梁制作为带一定弧度的拱形，带一定弧度的拱形，以以提高支架的支撑能力和稳定性。提高支架的支撑能力和稳定性。这种支架通常用在这种支架通常用在回采巷道，或断面较大、地回采巷道，或断面较大、地压较严重的其他巷道里，压较严重的其他巷道里，如图如图8-1378-137所示。所示。2.2.拱形可缩性金属支架拱形可缩性金属支架 拱形可缩性金属支架用矿用特殊型钢制作，它拱形可缩性金属支架用矿用特殊型钢制作，它的结构如图的结构如图8-1388-138所示。每架棚子由基本构件组成，所示。每架棚子由基本构件组成，2024/11/5 周二3 342024/11/5 周二图图8-136 8-136 梯形金属支架梯形金属支架452024/11/5 周二图图8-137 8-137 采用采用梯形金属支架梯形金属支架支护的巷道支护的巷道562024/11/5 周二图图8-138 8-138 拱形可缩性金属支架拱形可缩性金属支架692024/11/5 周二图图8-139 8-139 采用采用拱形可缩性金属支架支护的巷道拱形可缩性金属支架支护的巷道9 煤矿安全规程煤矿安全规程第四十二条第四十二条 规定：支架间应规定：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。支架与顶帮拉杆，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，但在碹拱上部必须充填不分，可用支护材料接顶，但在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于燃物垫层，其厚度不得小于0.5m0.5m。二、砼大弧板支护二、砼大弧板支护 砼大弧板支护是专为软岩设计的新型全封闭支砼大弧板支护是专为软岩设计的新型全封闭支护形式，见图护形式，见图8-1408-140。这种支护的特点是采用了超高。这种支护的特点是采用了超高2024/11/5 周二1010112024/11/5 周二图图8-140 8-140 砼大弧板支护图砼大弧板支护图1-1-平滑可缩夹层平滑可缩夹层;2-;2-柔性充填材料柔性充填材料;3-;3-吊装孔、注浆预留孔吊装孔、注浆预留孔;4-;4-砼高强弧板砼高强弧板11标号钢筋砼弧板，弧板砼强度等级达标号钢筋砼弧板，弧板砼强度等级达C100C100。其截面。其截面含钢率含钢率1.3%1.3%左右，板厚左右，板厚0.20.20.3m0.3m，宽，宽0.320.320.49 m0.49 m，每块重，每块重4.84.88.0t8.0t。每圈根据巷道断面大小由。每圈根据巷道断面大小由4 46 6块弧板组成圆形封闭支架，每块弧板组成圆形封闭支架，每2 23 3圈相接、成巷圈相接、成巷1.0m1.0m。每米支架的均布承载能力达。每米支架的均布承载能力达500500700kN700kN。砼弧板用机械手架设。该机可在轨道上行走，砼弧板用机械手架设。该机可在轨道上行走，最大起重能力最大起重能力100kN100kN，适用于直径，适用于直径4 45m5m的巷道。的巷道。弧板架设后，为增加其可缩性，弧板后充填弧板架设后，为增加其可缩性，弧板后充填100mm100mm厚厚的柔性填层。在施工时如遇顶帮的柔性填层。在施工时如遇顶帮难于维护时，难于维护时，可可采采用锚喷支护与弧板联合支护，用锚喷支护与弧板联合支护，即先锚喷支护后再架即先锚喷支护后再架2024/11/5 周二1212设设弧板。弧板。弧板支架的弧板支架的最大优点最大优点是能在地面预制，保证质是能在地面预制，保证质量，也有利于批量化生产；井下装配式安装，有利量，也有利于批量化生产；井下装配式安装，有利于机械化施工；强度大可承受高应力以及风阻小、于机械化施工；强度大可承受高应力以及风阻小、节电。节电。三、衬砌支护三、衬砌支护 (一一)衬砌支护的适用条件衬砌支护的适用条件 1.1.锚喷网支护无法实施的地段；锚喷网支护无法实施的地段；2.2.大面积淋水或部分涌水且处理无效的地段；大面积淋水或部分涌水且处理无效的地段；3.3.有化学腐蚀的地段；有化学腐蚀的地段；2024/11/5 周二1313 4.4.特殊要求的地段。特殊要求的地段。(二二)衬砌支护的类型衬砌支护的类型 1.1.砌碹支护砌碹支护 砌碹支护是采用砌块砌筑成连续的支护结构，砌碹支护是采用砌块砌筑成连续的支护结构，主要形式是直墙拱顶，它由拱、墙和基础三部分构主要形式是直墙拱顶，它由拱、墙和基础三部分构成。拱部各截面主要产生压应力及部分弯曲应力。成。拱部各截面主要产生压应力及部分弯曲应力。拱部的内力主要为压应力，这样有利于发挥石材抗拱部的内力主要为压应力，这样有利于发挥石材抗压强度高的特性。砌块材料可采用石材、混凝土砌压强度高的特性。砌块材料可采用石材、混凝土砌块等。块等。砌碹支护的施工，多在掘进后先安设临时支砌碹支护的施工，多在掘进后先安设临时支2024/11/5 周二1414架，以防止掘进与砌碹之间巷道的顶帮岩石冒落。架，以防止掘进与砌碹之间巷道的顶帮岩石冒落。临时支架多采用临时支架多采用151524kg/m24kg/m钢轨制作的金属拱形支钢轨制作的金属拱形支架，支架间距一般为架，支架间距一般为0.80.81.0m1.0m，支架间安设拉钩和，支架间安设拉钩和撑住，并用背板背紧。撑住，并用背板背紧。砌碹支护具有坚固耐久、防火阻水、通风阻力砌碹支护具有坚固耐久、防火阻水、通风阻力小、材料来源广等小、材料来源广等优点；优点；缺点缺点是断面利用率低、施是断面利用率低、施工复杂、工期长、成本高，且难以机械化施工。过工复杂、工期长、成本高，且难以机械化施工。过去主要用于服务年限较长的主要巷道，去主要用于服务年限较长的主要巷道，如图如图8-141所所示。示。目前在矿井中已被现浇混凝土和锚喷支护所淘目前在矿井中已被现浇混凝土和锚喷支护所淘汰。汰。2024/11/5 周二1515162024/11/5 周二图图8-141 8-141 采用砌碹支护的巷道及井筒采用砌碹支护的巷道及井筒16 2.现浇混凝土支护现浇混凝土支护 现浇混凝土支护，是在巷道内借助模板浇灌混现浇混凝土支护，是在巷道内借助模板浇灌混凝土而实施的整体式支护结构。凝土而实施的整体式支护结构。这种支护这种支护对地质条对地质条件适应性强，易于按需要成型，服务年限长，而且件适应性强，易于按需要成型，服务年限长，而且可以适合多种施工方法。可以适合多种施工方法。但由于但由于其施工成本高，劳其施工成本高，劳动强度大，施工速度慢，不能机械化施工动强度大，施工速度慢，不能机械化施工等缺点，等缺点，目前在矿山巷道中目前在矿山巷道中应用较少。应用较少。主要用于主要用于井筒、软岩井筒、软岩不稳定巷道以及各类重要的硐室支护，不稳定巷道以及各类重要的硐室支护，如图如图8-142所所示。示。(三三)验收规范验收规范规定规定 2024/11/5 周二1717182024/11/5 周二图图8-142 8-142 采用采用现浇混凝土支护现浇混凝土支护的巷道及硐室的巷道及硐室18 1.1.验收规范验收规范第第6.4.86.4.8 砌筑碹墙基础，应清砌筑碹墙基础，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。砌筑质量的积水。2.2.第第6.4.96.4.9 砌筑墙、拱，应符合下列规定砌筑墙、拱，应符合下列规定:(1)(1)支模前应对中、腰线进行检查，严格按中、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边线之间的距离不宜大于5m5m，并予固定；，并予固定；(2)(2)墙模板应安设牢固，板面应平整；墙模板应安设牢固，板面应平整；(3)(3)碹胎的架设应与巷道中心线垂直；碹胎的架设应与巷道中心线垂直；(4)(4)碹胎两边拱的基点应在同一水平上。碹胎架碹胎两边拱的基点应在同一水平上。碹胎架2024/11/5 周二1919设的坡度应与巷道坡度一致；设的坡度应与巷道坡度一致；(5)(5)碹胎的间距，宜为碹胎的间距，宜为1 11.5m1.5m。拱模板的强。拱模板的强度，应能满足荷载要求；度，应能满足荷载要求；(6)(6)碹胎的架设，必须牢固，碹胎的下弦不得用碹胎的架设，必须牢固，碹胎的下弦不得用作工作台；作工作台；(7)(7)碹胎、模板重复使用时，应进行检查和整修；碹胎、模板重复使用时，应进行检查和整修；(8)(8)在倾斜巷道中架设碹胎，应有在倾斜巷道中架设碹胎，应有2233的迎的迎山角。碹胎之间应设支撑和拉条；山角。碹胎之间应设支撑和拉条；(9)(9)砌拱时，应同时由两侧起拱线向中心对砌。砌拱时，应同时由两侧起拱线向中心对砌。2024/11/5 周二2020当采用砌块砌拱时。最后封顶的砌块座位于正中，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。砌块间应灰浆饱满。3.3.第第6.4.106.4.10 砌体与岩帮之间的空间应充填严实。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当拱部砌体与岩帮之间的空间不超过空间不超过0.5m0.5m时，时，可采可采用矸石充填；用矸石充填；等于或小于等于或小于2.0m2.0m时，时，应砌应砌0.5m0.5m厚的缓厚的缓冲层；冲层；大于大于2m2m时，时，应砌应砌0.8m0.8m厚的缓冲层。其余空间厚的缓冲层。其余空间部分可用矸石、木垛或其它材料充填。部分可用矸石、木垛或其它材料充填。4.4.第第6.4.126.4.12 位于软岩中的巷道和受动压影响的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。巷道，宜采用柔性或可缩性支护。5.5.第第6.4.136.4.13条条 有底鼓的巷道，应采取砌筑底有底鼓的巷道，应采取砌筑底2024/11/5 周二2121拱，底部打锚杆、喷射混凝土或设置底梁等措施，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：并应符合下列规定：(1)(1)边墙或支架的立柱，必须座落在底拱或底梁边墙或支架的立柱，必须座落在底拱或底梁上；上；(2)(2)砌筑底拱或锚喷之前，应将浮矸清理干净，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；直至实底，坑内的积水应排除干净；(3)(3)底鼓的地段宜先砌筑底拱，当施工条件不允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，应在墙基部留出不许时，可先砌墙及拱，砌墙时，应在墙基部留出不小于小于100mm100mm的倒台阶和接茬钢筋；的倒台阶和接茬钢筋；(4)(4)砌筑底拱或锚喷后，应经过适当的养护，方砌筑底拱或锚喷后，应经过适当的养护，方2024/11/5 周二2222可铺轨。可铺轨。2024/11/5 周二2323本章复习思考题本章复习思考题 1.1.悬吊、组合梁、组合拱、强度强化等锚杆支悬吊、组合梁、组合拱、强度强化等锚杆支护的原理是什么？较其它支护类型具何优越性？护的原理是什么？较其它支护类型具何优越性？2.2.喷喷混混凝凝土土支支护护的的原原理理是是什什么么？较较其其它它支支护护类类型具何优越性？型具何优越性？3.3.常常用用锚锚杆杆的的类类型型有有哪哪些些？各各有有何何优优缺缺点点及及适适用条件是什么？用条件是什么？4.4.锚锚杆杆支支护护系系列列包包括括哪哪几几种种支支护护方方式式？它它们们的的使用条件什么？使用条件什么？2024/11/5 周二242425