《锚喷支护.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《锚喷支护.ppt（40页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、第五章 巷道支护,二、锚喷支护： 锚喷支护是锚杆和喷射混凝土联合支护的简称。两者也可单独使用。即：锚杆支护（适应于强度高，不易风化的岩层），喷浆支护（适应于易风化的稳定性岩层）。 其优点是：施工速度快，施工机械化程度高，成本低，及节约材料等。,1、锚杆支护： （1）锚杆的结构类型： 1钢筋或钢丝绳砂浆锚杆：全长锚固型锚杆，锚固力为30-50KN,不可立即承载。 A、钢筋砂浆锚杆是先在孔内注满砂浆，再扦入钢筋而成，利用砂浆与钢筋，砂筋与孔壁的粘结力锚固岩层。 B、钢丝绳砂浆锚杆，是利用直径10-14mm的废旧钢丝绳代替钢筋扦入孔内再注砂浆而成。废旧钢丝绳在使用前要进行处理，截断，火烧（去油、退火
2、），破股，除锈，平直。,2金属倒楔式锚杆，端头锚固型，可立即承载。 金属倒楔式锚杆有固定楔和活动楔，固定楔与钢筋一端连成一体，另一端有螺纹。安装时，把活动倒楔绑在固定楔下部一同送入锚杆眼的底部，再用一专用的锤击杆顶住活动倒楔进行锤击，直到击不进去为止，最后套上垫板拧紧螺帽。（较少用）,3竹、木锚杆（少用） 4树脂锚杆：端头锚固型（即用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆头部粘结在锚杆孔内） 树脂锚杆分药包和杆体两部分：药包为粘结剂，杆体有金属和木杆，杆体头部加工成反麻花型，增加粘结和搅破药包。 安装时：药包用锚杆体送入孔底后，转动杆体将药包捣破，使化学药剂进行化学反应，将锚头与孔壁岩
3、石粘结在一起。（现在使用量大，较广泛）,5管缝式锚杆：全长锚固型锚杆 管缝式锚杆是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体。用推进器强行压入比杆径小的眼孔。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力。围岩强度越大，锚固力越大，反之小。同时注意：锚杆管径要求比孔径要大否则不产生锚固力，在使用时不得人为破坏管径。,6可伸缩式锚杆，用松软，破碎，膨胀性围岩中。 7快硬水泥锚杆 8快硬膨胀水泥锚杆 与树脂性质相似,（2）锚杆支护作用原理： 1悬吊作用（悬吊软弱层状顶板、悬吊危岩） 指锚杆将软弱的直接顶吊挂在其上的坚固老顶上，或将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。,2组合梁作用 指将
4、层状岩体各层用锚杆连结并紧固，锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的整体抗弯能力。在相同载荷作用下，组合梁在板梁的挠度和内应力大为减少。,3楔固作用（补强作用） 靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，易于破坏而表失稳定性，巷道周围安设锚杆后，岩石又部分恢复三向受力状态，增大了它本身的强度。 在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面的情况下，锚杆穿过些不连续面，防止或减小了围岩沿不连续面的移动。,4挤压加固拱作用 对于被纵横交错的弱面所切割成块状或破裂状围岩，如及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度，在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身稳定，而且能阻止其上
5、部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。,兰格光弹性实验：在弹性体上安装具有预张力的锚杆，对岩体产生压应力，增加岩体节理裂隙面的摩擦阻力，将岩块夹在一起防止岩块转动滑动和裂隙张开，保证了裂隙面间的挤压结合。,5减小跨度作用 一根锚杆相当于一个点柱，减小了顶板垮度，从而增强了顶板岩石的稳定性，使岩石不易变形和破坏。 锚杆支护的各种作用，不是各自孤立存在，往往是同时并存互为补充，各占主次地位而已。如：巷道中围岩是块状或破碎状加固拱作用为主要，支护平顶层状顶板，则组合梁为主要。等等。,（3）锚杆支护技术参数的确定 1锚杆选用原则 A、技术先进，质量可靠。选择时考虑结构是否先进，是否适用当地条件
6、，能否达到安全可靠、支护有效的目的。 B、价格合理。选用价廉物美的产品。不要贪大求洋，但决不能用便宜次货。 C、安装方便。优先选用机械化安装的锚杆，有利于提高安装效率，保证工程质量，加快施工进度。 D、货源充足，供应有保证。选择时考虑供方产量，运输条件。原则是不能影响生产。 总之，选用锚杆要全面考虑。优先选用树脂锚杆、管缝锚杆和泵注砂浆锚杆。煤巷不宜用砂浆锚杆倒楔式和涨壳式锚杆。,2按悬吊理论设计锚杆支护参数： A、锚杆长度： L=L1+L2+L3 式中 L为锚杆长度 L1：锚杆外露长度 一般为0.15m L2：有效锚固长度 L3：锚固段长度 端头L3=0.3-0.4m B、锚杆杆体直径： d
7、=35.52Q/1/2 式中 Q：锚固力=KHD2r ：锚杆材料抗拉强度 K：安全系数 H：抗弱岩层厚度 C、锚杆间、排距 a=(Q/krL)1/2 式中 r：岩石体积（密度） k：安全系数1.5-2,3按加固拱原理确定锚杆参数(适应宽10米以下的巷道硐室)。 经验公式： A、锚杆长度： L=N（1.1-w/10） L2dz 式中 w：巷道垮度 dz：岩石节理间距 B、锚杆间距： D0.5L D3dz C、锚杆直径： d=L/110,N取值范围： 类（稳定性较好）围岩：N=0.9 类（中等稳定）围岩：N=1.0 类（稳定性较差）围岩：N=1.1 类（不稳定）围岩：N=1.2,4冒落拱理论法设计
8、锚杆支护参数：P127-129 A、锚杆根数：Ny=K3QHNy/P B、锚杆排距： Ly=NyP/ K3Q 式中 K3：安全系数2 Q：锚固力 P：锚杆强度 P=(2d2fnR)/(4f+8) Ny=(a+b)z/ab a：巷道半跨距 b：岩层离层厚度 b=（a+c）cos/Kyfn :煤层倾角 fn：锚固岩层的硬度系数 z：锚杆埋入平稳拱深度0.35m,5按常规经验确定锚杆参数 A、锚杆长度和直径 锚杆长度最好能使其头部进入稳定岩层，以提高其支护效果。但如长度相当或大于巷道高度，给打眼、安装带来困难。故锚杆长度要适当。 锚杆直径和长度参数 锚杆直径mm 16 18 20 22 24 锚杆长
9、度m 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 B、锚杆的间、排距 锚杆的间、排距根据顶板条件决定：一般选取0.6m，0.7m，0.8m，1.0m。顶板条件良好，可采用1.1m，1.2m。巷帮锚杆参照顶板锚杆，可适当放宽。,（4）锚杆支护的施工： 1锚杆施工要求： A、锚杆布置在巷道断面图上呈放射状，大体上均匀布置。展开图可为 矩形，三花形，五花形。矩形，三花形适用于比较稳定的岩层，五花形适应于稳定较差的岩层。 B、锚杆的锚入方向。应与岩层面或主要裂隙面成较大的角度相交，尽可能与它垂直；围岩的层面与裂隙面不明显时，锚杆应垂直于巷道轮廓线锚入。凡角度小于750为不合格。 C、锚杆眼深度要符
10、合要求。小于设计，锚杆外露大长，大于设计，不利于锚固。 D、安装锚杆前，用压风吹净锚杆眼内余碴，保证锚固质量。 E、保证锚杆有足够的锚固力。,2加强技术管理和质量检查。 对锚杆的加工，制作，存放，安装，检验等工作必须加强管理。安装好的锚杆应在二、三天内检查其垫板螺母是否由于爆破震动或端头蠕变而发生松驰。如有松动应及时拧螺母，或打紧外楔。 3对锚杆进行锚固力试验（用锚杆拉力计操作简单） 4注意观察工作，掌握围岩活动情况。如发现岩层下沉量忽然增加，加剧时，应采取补充支护进行加固。,2、喷射混凝土（喷浆）支护 是利用喷浆机将混凝土混合物喷射到岩面上凝结硬化而成的一种支护。 （1）喷射混凝土支护的作用
11、原理：P131 1支撑作用： 混凝土中加有速凝剂，使之凝结快，早期强度高，能起到支撑围岩作用，有效地控制围岩的变形和破坏。（保持围岩的稳定性） 2隔绝作用：封闭了围岩表面，隔绝了空气、水与围岩的接触，有效地防止了风化潮解作用而使围岩破坏与剥落。(改变围岩水理性质) 3充填作用：由于高速射流作用，能很好充填围岩的裂隙，节理和凹面，（倒楔）提高了围岩的强度。(取到了倒楔作用，增加围岩自身强度) 4转化作用：由于喷射混凝土支护具有支撑、隔绝和充填作用，从而使混凝土与围岩形成一个共同工作的力学统一体，把岩石载荷转化为岩石承载结构。从根本上改变了支架消极承压的弱点。（改变支护特性） 四种原理互为补充，互
12、相联系，共同作用。,（2）喷射混凝土与普通混凝土相比。优点有： 1支护厚度薄，是普通混凝土支护的1/2或1/3，掘进面积减少10-20%。 2施工工艺简单，机械程度高。普通混凝土支护需拌、运、浇、捣等工序。 3施工速度快，可提高单进进度。（等级队上纲要） 4成本可降低1/3-1/2，工效减小25-80%。 注意：锚喷支护在没有粘结力，含饱和水，腐蚀性水和塑性膨胀的岩石中暂不能使用,（3）喷射混凝土厚度： 当岩体变形小，岩层稳定性较好时，巷道为拱形断面，喷浆厚度一般为50-150mm，不必打锚杆。 厚度计算法。按冲切破坏计算，按粘结破坏计算等。 （4）喷射混凝土施工 1喷射机具 A、喷浆机 B喷
13、头,2喷浆的材料及配合比 A、材料：水泥标号不得低于325号，细骨料为坚硬干净的中砂或粗砂，粗骨料粒径不大于15mm。 B、配合比：1：2：2 C、水灰比0.4-0.5 D、速凝剂，水泥量的2.5-5%,一般取3%.,3主要工艺参数： A、工作风压：干喷0.1MPa,湿喷0.15-0.18MPa,0.1MPa=1公斤/cm2，水平输料每+100米，工作风压+0.08-0.1MPa,向上+10米，+0.02-0.03MPa(1 M Pa =106Pa) B、水压：水压应比风压大0.1MPa C、水灰比：0.4-0.45最宜。水量不足，表面出现干斑，回弹率高，粉尘飞扬；水量过大，滑移，流淌。 D、
14、喷头与受喷面的距离与倾角。距离：0.8-1.2m为宜，夹角，越大越好，垂直时，回弹最低。 E、一次喷厚，墙50-100mm，拱30-60mm为宜。 F、分层喷射的间歇时间：常温15-20，掺有速凝剂时15-20min。 G、混合料的存放时间：不超过2小时，掺有速凝剂时，不超过20min，最好随拌随用。,4喷射操作： A、施工前准备工作：检查断面规格，拉好基础，设好喷厚标志，检查好机具、风、水、电、管线、照明及防尘设施。 B、操作程序：作业开始先开风后开水，再送电给料。作业结束，先停止给料，待机内料用完后，再停电，然后关水，最后停风。 C、喷射程序：先用高压风水清洗掉岩面上的粉尘，以保证混凝土与
15、岩面牢固粘结。喷射顺序：先基础后墙、再拱。 D、喷射时，喷头要保持不断移动，减少回弹和保持喷厚均匀。 E、喷射时，给料工对混合料要搅拌均匀，喷射手并随时观察围岩，喷层表面、回弹、粉尘等情况，及时调整和严格控制水灰比，掌握好工作风压，喷射距离和角度，尽可能地降低回弹率。,3、锚喷支护及锚喷网联合支护： （1）锚喷支护：锚杆+喷浆支护，使锚杆支护、喷浆支护二者相互取长补短，互为补充。 （2）锚喷网联合支护：锚杆+金属网+喷，锚+喷+网+喷，喷浆后形成钢筋混凝土层，提高了喷层的整体性，改善了喷层的抗拉性能，能有效地支护松散破碎的软弱岩层。,4、组合锚杆支护 （1）锚网支护：锚杆+金属网 （2）锚带网
16、支护：锚杆+钢带+金属网 （3）锚杆桁架支护：锚杆+拉杆（拉紧器）,三、普通支架： 1、木支架：(使用于：地压不大，服务年限不长，断面较小的采区巷道) 常见的木支架是由一根顶梁、两个棚腿以及撑筒、背板材料、木楔等组成。 其优点：重量轻，加工易，架设方便。 作用：顶梁支撑顶压，棚腿支撑侧压和支承顶梁，撑筒保持支架间的联系，背板材料将巷道围岩背严塞实，防止碎石下落，同时背板材料、木楔使支架均匀受力，使支架具有初撑力，以保持支架的稳定性。背板材料可用竹、木和塑料类。 材料质量要求： 用于架棚的坑木：要求直径 14公分以上，无虫蛀，不腐烂，不烧心，否则，不承压，折断时无信号，非常危险。 背板材料可用竹
17、、木和塑料类。 案例,2、金属支架： （1）梯形金属支架： 材料： 9-11号矿工钢及钢轨。 顶梁：在顶梁上焊接肩子。 棚腿：在棚腿上部焊接碗口，下部焊接垫板。下部焊接垫板较少，其余材料与木支架相似。 （2）拱形可缩性支架： 每架棚由三个以上基本构件组成，连接为搭接，用卡箍固定。巷道压力增大时，搭接可缩，缓和压力 3、钢筋混凝土（棚）支架。 特点：抗压强高，抗拉强度低。制作工艺要求高，否则强度达不到要求，易坏。架设较难。 （其余材料与木支架同） 4、石材整体支护自学（使用较少）,练习题： 1、支护材料有几种类型，各有何性质。 2、锚杆支护和喷浆支护各适宜于什么岩层？ 3、锚杆支护的作用原理有哪些？ 4、谈谈锚杆支护施工的要求。 5、喷浆支护的作用原理。 6、喷浆应如何进行？ 7、架设棚式支架时，为什么要用背板材料和木楔。,