井巷工程巷道支护.pptx

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,2019/12/10,#,State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety,（,CUMT,）,李学华：中国矿业大学矿业工程学院，,13952196864,第六章 巷道支护,煤巷锚杆支护,侯朝炯、郭励生、勾攀峰等,.,中国矿业大学出版社,巷道围岩控制的普遍原理与技术,围岩应力,P,、,围岩强度,（,c,、,）、,支护反力,P,i,是巷道围岩控制的三个技术途径。,三种类型,第一类为各种被动支护形式，包括木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等；,第二类是以锚杆支护为主，旨在改善巷道围岩力学性能的积极支护形式，包括锚喷支护、锚网支护、锚喷网支护等；,第三类是以锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚注支护、预应力锚索支护技术等。,第一节 支护材料,棚式支架,石材整体支护,锚喷支护,梯形金属支架 料石 金属锚杆、锚索,拱形可缩金属支架 砖 木锚杆,木支架 混凝土 竹锚杆,钢筋混凝土支架 钢筋混凝土 金属网,混凝土,水泥是一种加水拌合而成的可塑性浆体，能将砂、石等散粒材料胶结成为整体并经物理和化学过程形成坚硬的人造石结构。,建筑工程用水泥为普通水泥。包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。,专用水泥。高铝水泥：快硬、高强、耐腐蚀，国防、道路、抢修；膨胀水泥,防水沙浆：构件、管道接头，防渗抹面 ；白色水泥,原料和制作设备及过程；彩色水泥：氧化铁、氧化锰、氧化铬；快硬水泥；抢修工程、抗冲击及抗震性工程；耐硫酸盐水泥。,一水泥,1.,硅酸盐水泥,熟料的矿物组成,名称,化学式,简写式,含量（,%,）,硅酸三钙,3CaOSiO,2,C,3,S,3637,硅酸二钙,2CaOSiO,2,C,2,S,1537,铝酸三钙,3CaOAl,2,O,3,C,3,A,715,铁铝酸四钙,4CaOAl,2,O,3,Fe,2,O,3,C,4,AF,1018,C,a,O,S,i,O,2,、,Al,2,O,3,Fe,2,O,3,黑色球状,矿物性能（单独与水作用）,名称,硅酸三钙,硅酸二钙,铝酸三钙,铁铝酸四钙,凝结硬化速度,28,天放热量,强度,快,多,高,慢,少,早低、后高,最快,最多,低,快,中,低,7200m,（,0.0070.2mm,），水泥颗粒愈细，表面积愈大，水化愈快，其早期强度和后期强度都越高。,但在空气中硬化收缩性大，成本高。,筛分法：,0.08mm,方孔标准筛筛余量不得超过,10%,水泥的细度,初凝：加水拌和直到开始失去塑性（搅拌、运输、浇捣和砌筑），应大于,45min,。,终凝：加水拌和直到失去塑性产生强度（尽快硬化、产生强度）所需的时间。硅酸盐水泥小于,6.5h硬化：终凝后形成坚硬人造石。,水泥的凝结时间,（细度、水灰比）,水泥和标准沙（,12.5,）,+,定量水（水灰比,0.5,）制成标准试件（,4416cm,）；养护；试验（抗折抗压）。,温度,201,，相对湿度,90%3d,28d,强度和标号：,425,、,425R,、,525,、,525R,、,625,、,625R,，见表,6-2,。,水泥的强度,（矿物成分和细度）,按不同品种、标号及出厂日期存放。,一般存储条件下：三个月后强度降低,1020%,，六个月后强度降低,1530%,，,1,年后强度降低,2540%,。,水泥的水化热,水泥的水化反应是放热反应，其水化过程放出的热称为水泥的水化热水泥的贮存条件,硅酸盐水泥的应用,标号高：重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；,凝结硬化快：喷射混凝土支护；,耐冻性好：冬季施工和遭受反复冻融工程；,水化热多、周期长：不适用于大体积混凝土；,抗软水及化学腐蚀性差：不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及有水压的水（或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等）,活性混合材料：产生胶凝性的水化产物，在空气和水中均能硬化。如粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰。,非活性混合材料：粘土、石灰石、石英砂等。,作用：提高产量、降低标号、降低水化热，扩大使用范围,活性材料能改善某些性能,2.,水泥混合材料,组成：硅酸盐水泥熟料,+,少量混合材料适量石膏，普通水泥。,活性掺量少于,15%,，非活性掺量少于,10%,。,调节水泥的强度等级。,标号：,325,、,325R,、,425,、,425R,、,525,、,525R,。,性能：基本性能同硅酸盐水泥；凝结硬化速度慢、抗冻及耐磨性差，凝结时间要求一样,使用：标号广，便于使用。,3.,普通硅酸盐水泥,组成：硅酸盐水泥熟料,+,粒化高炉矿渣（,20,70%,）,+,适量石膏。,应用：抗软水及化学腐蚀性较强，可用于水工和海港工程；用水量大，保水性差，干缩性大：故抗冻性、抗渗性差。,4.,矿渣硅酸盐水泥,组成：硅酸盐水泥熟料,+,火山灰质混合材料（,20,50%,）,+,适量石膏。,应用硬化慢、湿热敏感性高，适用于采用蒸汽养护的工程，不宜有早强要求的工程和低温工程；水化热少（同标号普通水泥的,70%,），用于大体积混凝土；潮湿环境中产生膨胀胶化作用，用于抗渗要求较高的工程；初期析水速度快，产生收缩裂纹，在干燥环境中不宜采用；用水量大，干缩性大：故抗冻性差。,5.,火山灰质硅酸盐水泥,组成：硅酸盐水泥熟料,+,粉煤灰（,20,40%,）,+,适量石膏。,应用：硬化较慢，早期强度较低，不宜有早强要求的工程和低温工程；水化热少（同标号普通水泥的,70%,），可用于大体积混凝土。,6.,粉煤灰硅酸盐水泥：,混凝土工程特点或,所处环境条件,优先选用,可以选用,不宜使用,普通混凝土,1在普通气候环境中,普通水泥,矿渣水泥,;,火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,;,复合水泥,2.,在干燥环境中,普通水泥,矿渣水泥,火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,3.,在高湿度环境中和永远处于水下,普通水泥,矿渣水泥,;,火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,;,复合水泥,4.,厚大体积,矿渣水泥,;,火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,;,复合水泥,普通水泥,硅酸盐水泥,;,快硬硅酸盐水泥,有特殊要求的混凝土,1.,要求快硬,硅酸盐水泥；快硬硅酸盐水泥,普通水泥,矿渣水泥,;,火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,;,复合水泥,2.,高强（大于,C40,）,硅酸盐水泥,普通水泥；矿渣水泥,火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,3.,严寒露天地区，寒冷地区处于水位升降范围内,普通水泥（,325,级以上）,矿渣水泥（,325,级以上,),火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,4.,严寒地区处于水位升降范围内,普通水泥（,325,级以上）,矿渣水泥,;,火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,;,复合水泥,5.,有抗渗要求,普通水泥；火山灰质水泥,矿渣水泥,6.,有耐磨性要求,硅酸盐水泥；普通水泥（,325,级以上）,矿渣水泥（,325,级以上,),火山灰质水泥,;,粉煤灰水泥,二、混凝土,1.,混凝土品种：,按干表观密度（,1055,干燥至恒重）的大小,重混凝土：干表观密度大于,2600kg/m,3,，防,x,射线和,射线，如重晶石混凝土、钢屑混凝土等。,普通混凝土：,1900,2500kg/m,3,，房屋、桥梁、道路等。,轻混凝土：干表观密度小于,1900kg/m,3,，保温或轻质结构。轻骨料混凝土,(800,1900kg/m,3,),，火山渣、膨胀矿渣及煤渣等制成；泡沫混凝土、加气混凝土等,(300,1200kg/m,3,),，泡沫和发气剂；大孔混凝土，不加细骨料。,防水混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土、耐酸混凝土等,水泥,+,砂子,+,石子,+,水,决定着混凝土的成本和强度,品种：工程特点和环境条件,标号：水泥标号为混凝土强度等级的,1.52,倍,2,组成材料：,水泥,按粒径大小分为细骨料和粗骨料。粒径在,0.15-4.75mm,间的称为细骨料；粒径在,4.75mm,以上的称为粗骨料。,骨料占混凝土体积的,70-80%,，矿影响其性能。,骨料的技术性能要求：有害杂质少：妨碍水泥与砂的粘结，降低强度；具有良好的颗粒形状：影响流动性及黏结强度；适宜的颗粒级配和细度：节约水泥，提高强度。,砂的粗细程度和颗粒级配用筛分法测定。,粗骨料常用的有卵石和碎石两类。,骨料,经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性；,混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度；,混凝土应具有适应其所处环境的耐久性；,经济合理，在保证质量前提下，降低造价,3,混凝土的技术性质,是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实），并能获得质量均匀成型密实的性能。,指标：流动性、粘聚性、保水性。,测定：坍落度,和易性,项 次,结 构 种 类,塌落度，,mm,1,基础或地面的垫层，无配筋的厚大结构（挡土墙、基础或厚大的块体）或配筋稀疏的结构,10,30,2,板、梁和大型或中型截面的柱子等,30,50,3,配筋密列的结构,50,70,4,配筋特密列的结构,70,90,坍落度选择,水泥标号和水灰比，经验公式：,C,、,W,每,m,3,混凝土水泥及水的用量，,kg,；,A,、,B,经验系数，碎石,A=0.46,，,B=0.07,；卵石,A=0.48,，,B=0.33,骨料的品质和级配,施工及养护条件（,7,天）：温度、湿度，搅拌及震捣等,立方试块（,151515cm,）,标准条件（水温,203,相对湿度,90%,）,28,天抗压强度。,强度等级,C7.5,、,C10,、,C15,、,C20,、,C25,、,C30,、,C35,、,C40,、,C45,、,C50,、,C55,、,C60,十二个等级,强度等级,（,1,）提高水泥标号；,（,2,）降低水灰比；为改善和易性，可掺加减水剂；,（,3,）采用级配好且干净的砂、高强度石子；,（,4,）加强养护，保证适宜的温度、较高的湿度，或采用湿热处理（蒸汽养护）来提高早期强度。,（,5,）加强搅拌和振捣；,（,6,）添加增强材料，如硅粉、钢纤维等。,提高混凝土强度的方法,4,混凝土的改性剂,混凝土拌合时或拌合前可掺入一定量的改性剂，包括减水剂、早强剂、速凝剂、防冻剂等，可显著改善混凝土某些性能。如提高最终强度或初期强度（早强）、改善和易性、提高耐久性及节约水泥等。,减水剂：不改变水灰比条件下，提高流动性；不改变流动性条件下，减少水灰比以提高混凝土强度。,速凝剂：加速水泥硬化（初凝,1,5min,，终凝,10min,）。提高早期强度，但对后期强度影响较大。,混凝土配合比指混凝土组成材料间的数量比例关系。,混凝土配合比表示方法有两种,:,（,1,）以,1m,3,混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥,336kg,，砂,654kg,，石子,1215kg,，水,195kg,；,（,2,）以水泥质量为,1,，表示出各成份的质量比，如,:1:1.95:3.52:0.58(,水泥,:,砂子,:,石子,:,水,),。,5.,混凝土配合比概念,三,.,钢材,矿用工字钢，,专门设计的宽翼缘、小高度、厚腹板的工字钢，既适于作梁，也适于作腿。,U,型钢，,可制作具有可缩性的支架，竖向、横向抗弯能力强，横向稳定性好。,24.15cm,2,18.96kg,31.52cm,2,24.75kg,36.92cm,2,28.98kg,45.56cm,2,35.76kg,