井巷工程-支护工程.ppt

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1、2022/11/181第一节第一节 支护材料支护材料第二节第二节 锚喷支护锚喷支护第三节第三节 普通支架普通支架 第七章第七章 巷道支护巷道支护棚式支架棚式支架 石材、整体支护石材、整体支护 锚喷支护锚喷支护 梯形金属支架梯形金属支架 料石料石 金属锚杆（索）金属锚杆（索）拱形可缩金属支架拱形可缩金属支架 砖砖 木锚杆木锚杆 木支架木支架 混凝土混凝土 竹锚杆竹锚杆钢筋混凝土支架钢筋混凝土支架 钢筋混凝土钢筋混凝土 金属网金属网 混凝土混凝土 2022/11/182第一节第一节 支护材料支护材料一、水泥2022/11/183 硅酸盐水泥硅酸盐水泥 普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥建筑工程建筑工程

2、矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥 高铝水泥高铝水泥：快硬、高强、耐腐蚀，国防、抢修快硬、高强、耐腐蚀，国防、抢修 膨胀水泥膨胀水泥：防水沙浆：构件、管道接头，防渗抹面防水沙浆：构件、管道接头，防渗抹面 特殊工程特殊工程 白色水泥白色水泥：原料和制作设备及过程原料和制作设备及过程 彩色水泥彩色水泥：氧化铁、氧化锰、氧化铬氧化铁、氧化锰、氧化铬 快硬水泥快硬水泥：抢修工程、抗冲击及抗震性工程抢修工程、抗冲击及抗震性工程 耐硫酸盐水泥。耐硫酸盐水泥。1硅酸盐水泥的矿物组成2水泥凝结与硬化过程3水泥的强度4硅酸盐水泥的应用2022/1

3、1/184硅酸盐水泥1硅酸盐水泥的矿物组成 硅酸盐水泥硅酸盐水泥:凡是以适当成分的生料凡是以适当成分的生料(石灰石、粘土、铁矿石灰石、粘土、铁矿物物)烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟烧至部分熔融，所得以硅酸钙为主要成分的硅酸盐水泥熟料，加入适当的石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸料，加入适当的石膏，磨细制成的水硬性胶凝材料，称为硅酸盐水泥。盐水泥。水泥水泥“生料生料”是指未经燃烧的水泥原料，经过磨细而成料是指未经燃烧的水泥原料，经过磨细而成料粉，加工成生料浆或生料球。生料的化学成分为：粉，加工成生料浆或生料球。生料的化学成分为：CaO 64 CaO 646767 SiO

4、 SiO2 2 21 212424 A1 A12 20 03 3 4 47 7 Fe Fe2 20 03 3 2 24 4 水泥水泥“熟料熟料”是利用生料经过窑中燃烧是利用生料经过窑中燃烧(1350(13501450)1450)，冷却而成的块状材料。其矿物成分见下表。还有少量的游离氧冷却而成的块状材料。其矿物成分见下表。还有少量的游离氧化钙、氧化镁及三氧化硫等有害成分。化钙、氧化镁及三氧化硫等有害成分。熟料用球磨机磨成一定细度的粉末，在磨细过程中加入适熟料用球磨机磨成一定细度的粉末，在磨细过程中加入适量的石膏及其他混合材料，这些矿物细粉的混合，就是水泥。量的石膏及其他混合材料，这些矿物细粉的混

5、合，就是水泥。2022/11/1852022/11/186名称名称化学式化学式简写式简写式含量（含量（%）硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S3637硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF10182 2水泥凝结与硬化过程水泥凝结与硬化过程 水泥与适量的水混合后制成水泥浆，经过一定时间，便会水泥与适量的水混合后制成水泥浆，经过一定时间，便会发生物理化学变化而逐渐变稠，发生物理化学变化而逐渐变稠，失去可塑性失去可塑性，称为初凝，开始，称为初凝，开始具有强度时称为具有强度时称为终凝终凝。之

6、后其强度逐渐增加，称为。之后其强度逐渐增加，称为硬化硬化。初凝和终凝初凝和终凝过程称为凝结过程，强度增长过程称为硬化过过程称为凝结过程，强度增长过程称为硬化过程。程。初凝时间和终凝时间。初凝时间和终凝时间。初凝时间为水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需初凝时间为水泥加水拌和起至水泥浆开始失去可塑性所需的时间；的时间；终凝时间为水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开终凝时间为水泥加水拌和起至水泥浆完全失去可塑性并开始产生强度所需的时间。始产生强度所需的时间。水泥的凝结时间对使用具有重要意义。水泥的初凝不宜过水泥的凝结时间对使用具有重要意义。水泥的初凝不宜过早；水泥的终凝不宜过迟。早；水泥的

7、终凝不宜过迟。国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间不得早于45min45min，终凝时间不得迟于终凝时间不得迟于12h12h。2022/11/1873水泥的强度 水泥的强度是水泥性能的重要指标，也是评定水泥标号的依据。我国于1979年7月1日开始实行的水泥新的准规定，测定软练胶砂法(软练法)。此法是将水泥和标准砂按1：2.5比例，加入规定数量的水（按水泥重量的44%），用搅拌机拌合，振动台振动成型制成试块，试块尺寸为4416。在标准条件下(温度为202，相对湿度90以上)进行养护。分别测得3d、7d和28d的抗折与抗压强度。以28d的抗压强度作为水泥标号

8、，分为425、525、625、725四种标号，但3d、7d和28d的强度值不得低于表5-2的规定。2022/11/188表5-2 硅酸盐水泥各龄期强度（GB175-85）2022/11/1894硅酸盐水泥的应用2022/11/1810 在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥的标号较高，常用于重在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥的标号较高，常用于重要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。要结构中的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。l硅酸盐水泥的凝结硬化较快，适用于早期强度高、凝结快的硅酸盐水泥的凝结硬化较快，适用于早期强度高、凝结快的工程，地下工程的喷浆及喷射混凝土支护等宜于采用。工

9、程，地下工程的喷浆及喷射混凝土支护等宜于采用。l 硅酸盐水泥在水化过程中放出大量的热，因此，适于冬季硅酸盐水泥在水化过程中放出大量的热，因此，适于冬季施工，同样原因不宜用于大体积混凝土工程。施工，同样原因不宜用于大体积混凝土工程。l硅酸盐水泥抗软水侵蚀和抗化学侵蚀性差，所以不宜用于硅酸盐水泥抗软水侵蚀和抗化学侵蚀性差，所以不宜用于受流动的软水侵蚀和有水压作用的工程，也不适用于受海受流动的软水侵蚀和有水压作用的工程，也不适用于受海水和矿物水作用的工程。水和矿物水作用的工程。普通硅酸盐水泥2022/11/1811 凡由硅酸盐水泥熟料、少量混合材料，适量石膏磨细制成的水硬性凡由硅酸盐水泥熟料、少量混

10、合材料，适量石膏磨细制成的水硬性胶凝材料，都称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。掺活性混合材料时，胶凝材料，都称为普通硅酸盐水泥，简称普通水泥。掺活性混合材料时，掺量不得超过掺量不得超过1515；掺非活性混合材料时，掺量不得超过；掺非活性混合材料时，掺量不得超过1010，同时掺，同时掺活性和非活性混合材料时，总量不得超过活性和非活性混合材料时，总量不得超过1515，其中非活性混合材料不，其中非活性混合材料不得超过得超过1010，窑灰不得超过，窑灰不得超过5%5%。按按照照国国家家标标准准，普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥分分为为 2 27 75 5、3 32 25 54 42 25 5、5 52 2

11、5 5、6 62 25 5和和725725六种标号。六种标号。普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥与与硅硅酸酸盐盐水水泥泥的的区区别别，仅仅在在于于其其中中含含有有少少量量混混合合材材料料,故故其其基基本本性性能能与与硅硅酸酸盐盐水水泥泥相相同同。与与同同标标号号硅硅酸酸盐盐水水泥泥相相比比，普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥早早期期硬硬化化速速度度稍稍慢慢，抗抗冻冻、耐耐磨磨性性等等性性能能也也较较硅硅酸酸盐盐水水泥泥稍稍差差。普普通通硅硅酸酸盐盐水水泥泥凝凝结结时时间间要要求求与与硅硅酸酸盐盐水水泥泥相相同同。它它的的使使用用范范围围与与硅硅酸酸盐盐 水水 泥泥 也也 基基 本本 相相 同同，但但 它它

12、 的的 标标 号号 范范 围围 较较 宽宽，便便 于于 合合 理理 选选 用用。混合材料及掺混合材料的硅酸盐水泥1 1混合材料混合材料 在水泥磨细时，所掺入的天然或人工的矿物材料，称为混合材料混合材料。混合材料按其性能可分为活性混合材料和非活性混合材料。活性混合材料常用的有粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣、火山灰质混合火山灰质混合材料材料。火山灰质混合材料火山灰质混合材料包括火山灰火山灰、硅藻土硅藻土、沸石沸石、凝灰凝灰岩岩、烧粘土烧粘土、煅晓的煤矸石煅晓的煤矸石，煤渣煤渣与粉煤灰粉煤灰等。非活性混合材料例如石英砂石英砂、粘土粘土、石灰石石灰石、慢冷矿渣慢冷矿渣等。窑灰窑灰是从水泥回转窑窑尾废气中收集

13、来的粉尘。作为混合材料，其性能介于非活性混合材料与活性混合材料之间。2022/11/18122022/11/18132 2掺混合材料的硅酸盐水泥掺混合材料的硅酸盐水泥 矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥 火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥 粉煤灰硅酸盐水泥粉煤灰硅酸盐水泥有275、325、425、525和625五个标号。目前生产较多的为325325和和425425。三种水泥的标号及各龄期的强度值不得低于表5-3的规定。2022/11/1814 三种水泥共同特性是：三种水泥共同特性是：凝结硬化速度较慢，早期强度较低，但后期强度增长较凝结硬化速度较慢，早期强度较低，但后期强度增长较快，甚至超过同标号的

14、硅酸盐水泥；快，甚至超过同标号的硅酸盐水泥；水化放热速度慢，放热量也低；对温度的敏感性较高，温水化放热速度慢，放热量也低；对温度的敏感性较高，温度较低时，硬化很慢，温度较高时（度较低时，硬化很慢，温度较高时（606070C70C以上）硬化速度以上）硬化速度大大加快，往往超过硅酸盐水泥的硬化速度；大大加快，往往超过硅酸盐水泥的硬化速度；抵抗软水及硫酸盐介质的侵蚀能力较硅酸盐水泥高。抵抗软水及硫酸盐介质的侵蚀能力较硅酸盐水泥高。这三种水泥的抗冻性差。这三种水泥的抗冻性差。矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的干缩性大，而粉矿渣硅酸盐水泥和火山灰质硅酸盐水泥的干缩性大，而粉煤灰硅酸盐水泥的干缩性小。火

15、山灰质硅酸盐水泥的抗渗性较煤灰硅酸盐水泥的干缩性小。火山灰质硅酸盐水泥的抗渗性较高，矿渣硅酸盐水泥的耐热性较好。高，矿渣硅酸盐水泥的耐热性较好。除能用于地面外，还特别适田于地下和水中的一般混凝土除能用于地面外，还特别适田于地下和水中的一般混凝土和大体积混凝土结构以及蒸汽养护的混疑土构件。和大体积混凝土结构以及蒸汽养护的混疑土构件。2022/11/1815常用水泥选用表如表5-4。二、混凝土 混凝土的组成材料 混凝土的主要技术性质 混凝土外加剂 混凝土配合比设汁 162022/11/18 混凝土的组成材料 1 1水泥水泥 混疑土强度的产生，主要是由于水泥硬化的结果。2 2细骨料细骨料 在混凝上中

16、，凡粒径在0.155之间的骨料称为细骨料。一般多以天然砂天然砂为细骨料。其中以石英砂石英砂为最佳。砂中含泥量，当混凝土强度等级C30时，应不超过砂重的3当混疑上强度等级C30时，应不超过过砂重的5；有抗冻、抗渗要求或其他特殊要求的混疑土，则均不应超过3%。云母含量不宜超过砂重的2。轻物质(比重小于2.0，如煤和渴煤等)含量不宜超过砂重1%。硫化物和硫酸盐含量以SO3计不宜超过砂重1%。有机质含量用比色法试验，颜色不宜深于标准色。2022/11/18172022/11/1818砂子中各级尺寸颗粒搭配关砂子中各级尺寸颗粒搭配关系，称为砂的颗粒级配。系，称为砂的颗粒级配。砂的粗细程度和颗粒级配用砂的

17、粗细程度和颗粒级配用筛分法测定筛分法测定 5 2.51.20.60.30.15 称量每个筛上的筛余量称量每个筛上的筛余量(称分计筛余），称分计筛余），分计筛余占总重量的百分率称分计筛余百分率。分计筛余占总重量的百分率称分计筛余百分率。各筛之分计筛余百分率和所有孔径大于该筛的分各筛之分计筛余百分率和所有孔径大于该筛的分计筛余百分率相加，称为各该筛的累计筛余百计筛余百分率相加，称为各该筛的累计筛余百分率。分率。相据相据0.60.6筛孔的累计筛余量分成三个级配区筛孔的累计筛余量分成三个级配区(表表5-5)5-5)，混凝土用砂的颗，混凝土用砂的颗粒级配，应处于表粒级配，应处于表5-55-5中的任何一个

18、级配区以内。除中的任何一个级配区以内。除5 5和和0.60.6筛号外，其筛号外，其它筛号允许稍有超出分区界线，但其总量不应大于它筛号允许稍有超出分区界线，但其总量不应大于5%5%。2022/11/1819砂的颗粒粗细是以细度模数砂的颗粒粗细是以细度模数MxMx来表示，按下式计算来表示，按下式计算MxMx：式中：式中：A A1 1A A6 6分别为分别为5 50.150.15各号筛上的累计筛余百分率。各号筛上的累计筛余百分率。细度模数愈大，表示砂子愈粗。细度模数在细度模数愈大，表示砂子愈粗。细度模数在3.73.73.13.1者为粗砂；者为粗砂；3.03.02.32.3者为中砂；者为中砂；2.22

19、.21.61.6者为细砂；者为细砂；1.51.50.70.7者为特细砂。者为特细砂。3 3粗骨料粗骨料 在混凝土中，凡粒径大于在混凝土中，凡粒径大于5 5的骨料称粗骨料，常用的的骨料称粗骨料，常用的有卵石有卵石(砾石砾石)与碎石两种。与碎石两种。粗骨料的颗粒形状还有属于针状颗粒和片状颗粒的，粗骨料的颗粒形状还有属于针状颗粒和片状颗粒的，不应超过规定含量。不应超过规定含量。石子级配石子级配也通过筛分法来确定。普通混凝土石子级配石子级配也通过筛分法来确定。普通混凝土用碎石或卵石的颗粒级配有连续级配和间断级配之分。用碎石或卵石的颗粒级配有连续级配和间断级配之分。应应符合表符合表5-65-6的规定。的

20、规定。2022/11/1820粒度要求：连续级配和间断级配粒度要求：连续级配和间断级配 4 4水水 凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用凡是能饮用的自来水和清洁的天然水，都能用来拌制和养护混凝土。来拌制和养护混凝土。污水、污水、pHpH值小于值小于4 4的酸性水、含硫酸盐的酸性水、含硫酸盐(按计按计)超超过水重过水重1 1的水和含油脂、糖类的水均不许使用。的水和含油脂、糖类的水均不许使用。2022/11/1821(二)混凝土的主要技术性质1 1混凝土拌和物的和易性混凝土拌和物的和易性 混凝土拌合物的和易性，是指新拌合的混凝土拌合物在混凝土拌合物的和易性，是指新拌合的混凝土拌合物在保证质地均

21、匀、各组成成分不离析的条件下，适合于拌和、保证质地均匀、各组成成分不离析的条件下，适合于拌和、运输、浇灌和捣实的综合性质。它包括有流动性；粘聚性；运输、浇灌和捣实的综合性质。它包括有流动性；粘聚性；保水性等三方面的含义。保水性等三方面的含义。测定和易性普遍使用坍落度试验，如图测定和易性普遍使用坍落度试验，如图5-25-2所示。混凝土所示。混凝土混合物坍落度的选择见表混合物坍落度的选择见表5-75-7。2022/11/1822图 5-2 坍落度测定示意图 表5-7 坍落度选择参考表 2 2混凝土强度混凝土强度 混凝土强度包括抗压、抗折、抗剪、抗弯等，其中以抗压强度为最混凝土强度包括抗压、抗折、抗

22、剪、抗弯等，其中以抗压强度为最大，在工程中为主要的承压构件。大，在工程中为主要的承压构件。按其强度不同分为按其强度不同分为C7.5C7.5、C10C10、C15C15、C20C20、C25C25、C30C30、C40C40、C45C45、C50C50、C55C55、C60C60等强度等级。等强度等级。影响混凝土强度的因素很多，其中水泥标号与水灰比是影响混凝土影响混凝土强度的因素很多，其中水泥标号与水灰比是影响混凝土强度的主要因素。强度的主要因素。2022/11/1823R28 为混凝土养护为混凝土养护28d28d抗压强度，抗压强度，MPaMPa；为灰水比；为灰水比；RC 为水泥的实际强度，为水

23、泥的实际强度，MPaMPa；A A、B B为经验系数。为经验系数。(三)混凝土外加剂 在混疑土拌和时或拌和前掺入的、其掺量一般不大于水泥重量5，并能显著改善混凝土性能的材料称为混凝土外加剂。减水剂减水剂 能保持混凝土混合物的和易性不变而显著减少其拌和水量的外加剂称为减水剂。减水剂有多种，如M型(木质磺酸钙)、MF型等。速凝剂速凝剂 速凝剂的作用是使混凝土快凝并迅速达到较高强度，喷射混凝土一般都需掺速凝剂。红星I型和71l型速凝剂的性能如下：加速水泥硬化，初凝l5min，终凝l0min以内；提高混凝土早期强度，但掺入这两种速凝剂的混凝土后期强度降低 。早强剂早强剂 为提高混凝土早期强度而用的外加

24、剂为早强剂。常用的早强剂有氯化钙和氯化钠。2022/11/1824 混凝土配合比设汁 1 1绝对体积法的基本原理绝对体积法的基本原理 绝对体积法是以组成混凝土拌合物的水泥、砂子，石子及绝对体积法是以组成混凝土拌合物的水泥、砂子，石子及水等材料，经过充分搅拌后，互相填充而达到绝对密实为原则水等材料，经过充分搅拌后，互相填充而达到绝对密实为原则进行设计的，即混凝土体积等于各组成材料绝对体积的总和。进行设计的，即混凝土体积等于各组成材料绝对体积的总和。2022/11/1825Rh=Rb+0 （5-3）Rb设计的强度等级设计的强度等级0 富裕量富裕量 2 2设计步骤设计步骤 1 1）确定配制混凝土强度

25、）确定配制混凝土强度R Rh h 2 2）确定水灰比）确定水灰比W W/C C 用用R Rh h代替公式代替公式5-25-2中的中的R R2828得：得：262022/11/18（5-4）（5-5）（5-6）式中，式中，水泥的标号数值；水泥的标号数值；K Kc c水泥标号富余系数，一般为水泥标号富余系数，一般为0.1130.113；R Rc c水泥的实际强度，水泥的实际强度，MPaMPa。3）确定用水量W，可根据本地区或本单位的经验数据，也可参照表5-10数值。2022/11/18274 4）计算水泥用量）计算水泥用量 由选定的用水量由选定的用水量W W与用式（与用式（5-55-5）求得的）求

26、得的W W/C C可求出水泥用量。可求出水泥用量。（5-7）5 5）选用合理砂率）选用合理砂率SpSp 砂率是指砂重占砂、石总重的百分率。砂率是指砂重占砂、石总重的百分率。6 6）计算粗、细骨料的用量）计算粗、细骨料的用量G G及及S S 2022/11/1828（5-8）式中，式中，C C、W W、G G、S S分别为每分别为每m m3 3混凝土所用水泥，水、粗混凝土所用水泥，水、粗骨料、细骨料的重量；骨料、细骨料的重量；c c、g g、s s分别为水泥、粗骨料、细骨料的比重；分别为水泥、粗骨料、细骨料的比重；S Sp p选用的砂率。选用的砂率。7 7）确定混凝土初步配合比）确定混凝土初步配

27、合比（5-9）即得：水泥：砂：石即得：水泥：砂：石=1=1：x x：y y；水灰比为：；水灰比为：W W/C C 8 8）试验调整）试验调整三、木材 常用的坑木有松木、杉木、桦木、榆木和柞木等。其中以松用得最常用的坑木有松木、杉木、桦木、榆木和柞木等。其中以松用得最多。木材各项强度关系如表多。木材各项强度关系如表5-125-12所示。所示。木材的疵病对它的抗拉强度影响很大，常使其承载能力显著降木材的疵病对它的抗拉强度影响很大，常使其承载能力显著降低；而疵病对木材抗压强度影响较小。低；而疵病对木材抗压强度影响较小。木材含水率对强度的影响程变也是不同的，对顺纹抗压和抗弯强木材含水率对强度的影响程变

28、也是不同的，对顺纹抗压和抗弯强度影响较大，对顺纹抗剪强度影响较小，而对抗拉强度几乎没有什么影度影响较大，对顺纹抗剪强度影响较小，而对抗拉强度几乎没有什么影响。响。木材在外力的长期作用下，其持久强度为短时极限强度的木材在外力的长期作用下，其持久强度为短时极限强度的505060%60%。木材受热后强度降低；如温度超过木材受热后强度降低；如温度超过140140，木材开始分解炭化，力，木材开始分解炭化，力学性质显著恶化，温度较高，木材易开裂。学性质显著恶化，温度较高，木材易开裂。2022/11/18292022/11/1830 为了提高坑木的服务年限,还要对坑木进行防腐处理.四、金属材料 金属材料作支

29、架有许多优点：强度大，可支撑较大的地压，使用期金属材料作支架有许多优点：强度大，可支撑较大的地压，使用期长，可多次复用，安装容易，耐火性强，必要时也可制成可缩性结构。长，可多次复用，安装容易，耐火性强，必要时也可制成可缩性结构。初期投资虽然大些，但可回收，总成本还是经济的。初期投资虽然大些，但可回收，总成本还是经济的。常用的金属支架材料有：工字钢、角钢、槽钢，轻便钢轨、矿用工常用的金属支架材料有：工字钢、角钢、槽钢，轻便钢轨、矿用工字钢以及矿用特殊型钢等。字钢以及矿用特殊型钢等。2022/11/1831槽钢2022/11/1832工字钢角钢U型钢轻轨2022/11/18332022/11/18

30、34采用U型钢支护的常村矿N2轨道上山第二节 锚喷支护一、锚杆支护二、喷射混凝土支护锚喷三、支护及锚喷网联合支护四、组合锚杆支护 2022/11/18352022/11/1836 我国于我国于19561956年开始试用锚杆支护巷道；年开始试用锚杆支护巷道；6060年代初期，在岩巷年代初期，在岩巷中使用了锚杆与喷浆支护，中使用了锚杆与喷浆支护，6060年代中期，随着喷射机具的改进，年代中期，随着喷射机具的改进，又发展为喷射混凝土支护；又发展为喷射混凝土支护；7070年代起，年代起，光面爆破与锚喷技术结合光面爆破与锚喷技术结合，形成光爆锚喷支护形成光爆锚喷支护。锚杆从钢筋、钢丝绳水泥砂浆锚杆发展到

31、快。锚杆从钢筋、钢丝绳水泥砂浆锚杆发展到快硬水泥锚杆、树脂锚杆、管缝锚杆、长锚索等，逐步形成一套比硬水泥锚杆、树脂锚杆、管缝锚杆、长锚索等，逐步形成一套比较完善的光爆锚喷和光爆锚网喷支护方式，锚喷支护方式的应用较完善的光爆锚喷和光爆锚网喷支护方式，锚喷支护方式的应用范围从岩石巷道发展到煤一岩巷、煤巷和井筒工程。范围从岩石巷道发展到煤一岩巷、煤巷和井筒工程。由于锚喷支护机理、设计方法、检测手段的不断发展，锚喷由于锚喷支护机理、设计方法、检测手段的不断发展，锚喷机具及操作工艺不断完善，锚喷支护技术逐步配套，使用范围不机具及操作工艺不断完善，锚喷支护技术逐步配套，使用范围不断扩大，锚喷支护在各类巷道

32、中所占比重（断扩大，锚喷支护在各类巷道中所占比重（19941994年统计资料）为年统计资料）为岩石巷道的岩石巷道的5555，半煤岩巷道的，半煤岩巷道的2929，煤巷的，煤巷的1616，已成为煤矿，已成为煤矿岩石巷道的主要支护形式。岩石巷道的主要支护形式。2022/11/1837采用光爆锚喷技术施工的大巷采用光爆锚喷技术施工的大巷王庄矿王庄矿+630水平运输大巷，断面水平运输大巷，断面18m2，长长1200m，光爆工艺，锚喷支护，光爆工艺，锚喷支护一、锚杆支护 锚杆的结构类型 锚杆支护的作用原理 锚杆支护参数确定 锚杆的布置 锚杆支护施工2022/11/1838 锚杆的结构类型1 1钢筋或钢丝绳

33、砂浆锚杆钢筋或钢丝绳砂浆锚杆 钢筋砂浆锚杆钢筋砂浆锚杆 钢丝绳砂浆锚秆钢丝绳砂浆锚秆 钢筋或钢丝绳砂浆锚秆钢筋或钢丝绳砂浆锚秆是全长锚固型锚杆。设计是全长锚固型锚杆。设计锚固为为锚固为为303050KN50KN。2022/11/18392 2全属倒楔式锚杆全属倒楔式锚杆 此种锚杆由杆体、固定楔、此种锚杆由杆体、固定楔、活动倒楔、垫板和螺帽组成，活动倒楔、垫板和螺帽组成，如图如图5-65-6所示。这种锚杆属端头所示。这种锚杆属端头锚固型，安装后可立即承载，锚固型，安装后可立即承载，可回收。锚固力达可回收。锚固力达40KN40KN左右。左右。常用于围岩比较破碎，需要立常用于围岩比较破碎，需要立即承

34、载的地下工程。即承载的地下工程。2022/11/1840 3 3木锚杆木锚杆 普通木锚杆普通木锚杆 压缩木锚杆压缩木锚杆2022/11/1841图5-6 木锚杆a.普通木锚杆；b.压缩木锚杆1外楔；2铁垫圈；3木托板；4木杆体；5内楔4.4.树脂锚杆树脂锚杆 用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆用树脂为粘结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆的头部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包的头部粘结在锚杆孔内。端头锚固型树脂锚杆是由树脂药包和杆体组成和杆体组成(图图5-7)5-7)。使用使用115115型树脂锚固剂，可在型树脂锚固剂，可在3 35min5min内凝胶达到很高的内

35、凝胶达到很高的锚固强度，锚固强度，15min15min后即可套上垫板紧固螺帽。后即可套上垫板紧固螺帽。使用使用8282型锚固剂，可在型锚固剂，可在151560s60s内凝胶，内凝胶，5min5min后锚固力可达后锚固力可达40KN40KN以上，可满足以上，可满足5min5min上垫板拧紧螺帽的要求。上垫板拧紧螺帽的要求。2022/11/18422022/11/1843杆体直径1824mm，锚固力不应低于5吨，托板厚度不应小于810mm，面积不应小于150150mm2022/11/18442022/11/18452022/11/1846 树脂锚固剂是一种高强高效的粘结式锚固材料，目前已在多树脂锚

36、固剂是一种高强高效的粘结式锚固材料，目前已在多种领域得到广泛应用，具有以下性能特点：种领域得到广泛应用，具有以下性能特点：1 1、承载快，锚固力、承载快，锚固力大。具有大。具有“双快一高双快一高”的特性：固化时间快（速度可调）、强度的特性：固化时间快（速度可调）、强度增长快、强度高。安装后不仅能及时承受载荷，且锚固力大。增长快、强度高。安装后不仅能及时承受载荷，且锚固力大。树脂锚固剂适应性强，使用范围树脂锚固剂适应性强，使用范围广，可锚固各种木材、金属、玻璃钢广，可锚固各种木材、金属、玻璃钢体及其他刚性物体。树脂锚固剂不仅体及其他刚性物体。树脂锚固剂不仅应用于井巷支护、井筒安装、水电工应用于井

37、巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且在建筑物加程预应力锚杆加固，而且在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、基础固，高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等领域有生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地它广泛的应用之地。2022/11/18475 5快硬水泥锚杆快硬水泥锚杆 快硬水泥锚杆的杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固快硬水泥锚杆的杆体结构与树脂锚杆相同，是端头锚固型锚杆。型锚杆。目前常用的胶结材料有国产定型早强水泥和双快水泥按目前常用的胶结材料有国产定型早强水泥和双快水泥按一定比例混合而成。使用前需浸水一定比例混合而成。使用前需浸水2 23min3min，在

38、锚杆孔内经杆，在锚杆孔内经杆头搅拌，头搅拌，12min12min后锚固力开始增长，后锚固力开始增长，lhlh后锚固力可达后锚固力可达60kN60kN左右。左右。适用于围岩自稳时间超过适用于围岩自稳时间超过12min12min的各类永久性地下工程。的各类永久性地下工程。配合先喷后锚，在软岩中亦可应用。配合先喷后锚，在软岩中亦可应用。6 6快硬膨胀水泥锚杆快硬膨胀水泥锚杆 快硬膨胀水泥锚杆是用快硬膨胀水泥卷代替树脂药包，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。对锚杆杆体进行端头锚固的一种锚杆。2022/11/1848 锚杆杆体用锚杆杆体用1414或或161

39、6钢筋做成，头部的前端焊一钢筋做成，头部的前端焊一38384040的阻挡垫圈，另一端车有螺纹。的阻挡垫圈，另一端车有螺纹。7 7管缝式锚杆管缝式锚杆 管缝式锚杆又称开缝式或摩管缝式锚杆又称开缝式或摩擦式锚杆，它是采用高强度钢板擦式锚杆，它是采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体外径卷压成带纵缝的管状杆体外径38.138.1，用凿岩机强行压入比杆径小，用凿岩机强行压入比杆径小2 23mm3mm的锚孔，为安装方便，打的锚孔，为安装方便，打入端略呈锥形。由于管壁弹性恢入端略呈锥形。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力，属复力挤压孔壁而产生锚固力，属全长锚固型锚杆。全长锚固型锚杆。对地层横向错动，有良

40、好适对地层横向错动，有良好适应能力，钻孔变弯曲，锚固得更应能力，钻孔变弯曲，锚固得更牢。牢。这种锚杆的成本较高，不能这种锚杆的成本较高，不能回收复用，但锚固性能好，锚固回收复用，但锚固性能好，锚固力大。力大。2022/11/1849 8 8可伸缩式锚杆可伸缩式锚杆 结构可伸缩式锚杆。这种锚杆是对杆件、内锚头、结构可伸缩式锚杆。这种锚杆是对杆件、内锚头、外锚头及托板等构件采用特殊结构实现可伸缩的目外锚头及托板等构件采用特殊结构实现可伸缩的目 的。的。2022/11/18502022/11/1851 杆体可伸缩锚杆杆体可伸缩锚杆 用优质钢材，并对材料进行专门加工处理，可制成用优质钢材，并对材料进行

41、专门加工处理，可制成较大延伸率的锚杆杆体。较大延伸率的锚杆杆体。9.9.其它锚杆其它锚杆胀裂式速效预应力锚杆胀裂式速效预应力锚杆玻璃钢锚杆玻璃钢锚杆中空自钻式锚杆中空自钻式锚杆 2022/11/18522022/11/1853玻璃钢锚杆2022/11/1854中空自钻式锚杆 锚杆支护的作用原理锚杆支护的作用原理 1 1悬吊作用悬吊作用 悬吊作用是利用锚杆将软弱的直接顶悬吊于上部坚固稳悬吊作用是利用锚杆将软弱的直接顶悬吊于上部坚固稳定的岩层上，或者是用锚杆将因巷道开挖而引起松动的岩块定的岩层上，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。连结在松动

42、区外的完整坚固岩体上，使松动岩块不致冒落。图 5-15 锚杆的悬吊作用552022/11/18 2组合梁作用 组合梁作用是将层状岩体各层用锚杆连接并紧固,锚杆把数层薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，从而提高了岩层的整体抗弯能力。2022/11/1856图 5-16 锚杆的组合作用 3 3锚杆的楔固作用锚杆的楔固作用 锚杆的楔固作用是在围岩中存在一组或几组不同产状的锚杆的楔固作用是在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减不连续面的情况下，由于锚杆穿过这些不连续面，防止或减少了围岩沿不连续面的移动，如图少了围岩沿不连续面的移动，如图5-175-17所示

43、。所示。2022/11/18572022/11/1858 4 4挤压加固拱作用挤压加固拱作用 对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果对于被纵横交错的弱面所切割的块状或破裂状围岩，如果及时用锚杆加固，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、而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从而保持巷道的稳定。锚杆支护参数确定 按悬吊理论确定支护参数按悬吊理论确定支护参数 2022/11/1

44、859 1 1）锚杆长度）锚杆长度锚杆长度的计算公式为锚杆长度的计算公式为式中：式中：L L1 1为锚杆外露长度，一般为锚杆外露长度，一般L L1 1=0.1=0.10.15m0.15m。对。对于端头锚固型锚杆，于端头锚固型锚杆，L L1 1=垫板厚度垫板厚度+螺母厚度螺母厚度+（0.030.030.050.05）m m；对于全长锚固锚杆，还；对于全长锚固锚杆，还要加上穹形球体的厚度。要加上穹形球体的厚度。L L2 2为锚杆有效长度。为锚杆有效长度。L L3 3为锚杆锚固段长度，一般端锚为锚杆锚固段长度，一般端锚L L3 3=0.3=0.30.4m0.4m，由拉拔实验确定；当围岩松软时还要，由

45、拉拔实验确定；当围岩松软时还要加大。加大。对于全长锚固锚杆，锚杆的有效长度则为对于全长锚固锚杆，锚杆的有效长度则为L L2 2+L L3 3。当直接顶需要悬吊而它们的范围易于划定时，当直接顶需要悬吊而它们的范围易于划定时，L L2 2应大于应大于或等于它们的厚度。或等于它们的厚度。当巷道围岩存在松动破碎带时，当巷道围岩存在松动破碎带时，L L2 2应大于巷道松动破应大于巷道松动破碎区高度碎区高度h hi i，h hi i可按下式确定：可按下式确定：2022/11/1860有效长度有效长度L L2 2，有以下几种确定方法：，有以下几种确定方法：式中，式中，RMR RMR 为为CSIRCSIR地质

46、力学分级岩体总评分；地质力学分级岩体总评分；B B 为巷道跨度。为巷道跨度。一般还可按一般还可按L L2 2=KHKH进行计算，进行计算，H H为软弱岩层厚度（或冒为软弱岩层厚度（或冒落拱厚度），落拱厚度），m m；K K为考虑软弱岩层变化的安全系数，一般取为考虑软弱岩层变化的安全系数，一般取1.51.52 2。软弱岩层软弱岩层H H的确定是根据地质资料，实测或经验估计，的确定是根据地质资料，实测或经验估计，冒落拱高度是按下式估算，即冒落拱高度是按下式估算，即2022/11/18612 2）锚杆杆体直径）锚杆杆体直径 式中，式中，d d为锚杆杆体直径，；为锚杆杆体直径，；Q Q为锚固力，由拉拔

47、实验确定，为锚固力，由拉拔实验确定，KNKN；t t为杆体材料抗拉强度，为杆体材料抗拉强度，MPaMPa。3 3）锚杆间、排距）锚杆间、排距 锚杆的间距，排距计算，通常间、排距相等，取为锚杆的间距，排距计算，通常间、排距相等，取为a a，并根据锚杆的，并根据锚杆的锚固力应等于或大于被悬吊岩石的重量的原则确定，即：锚固力应等于或大于被悬吊岩石的重量的原则确定，即：式中，式中，为岩石体积力，为岩石体积力，KN/mKN/m3 3。锚杆杆体直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定，即锚杆杆体直径根据杆体承载力与锚固力等强度原则确定，即 按挤压加固拱理论计算锚杆参数，它不要求锚杆伸入坚固岩层按挤压加固拱

48、理论计算锚杆参数，它不要求锚杆伸入坚固岩层中。这样锚杆长度和间距之间必须满足某种关系，才能形成一定厚度的中。这样锚杆长度和间距之间必须满足某种关系，才能形成一定厚度的挤压加固拱，以支承地压，按照挤压加固拱理论，加固拱厚础与锚杆长挤压加固拱，以支承地压，按照挤压加固拱理论，加固拱厚础与锚杆长度和间距之间的关系可按下式度和间距之间的关系可按下式622022/11/18 b b加固拱厚度，加固拱厚度，m m；L L锚杆的有效长度，锚杆的有效长度，m m；锚杆在松散体中的控制角，度；锚杆在松散体中的控制角，度；a a锚杆的间距。锚杆的间距。根据上式，如果按常用锚杆根据上式，如果按常用锚杆1600160

49、018001800和间、排距和间、排距500500700700，则加固拱厚度将为，则加固拱厚度将为1000100012001200，相当于，相当于2 23 3层料石碹拱的厚度。层料石碹拱的厚度。锚杆的布置锚杆的布置 根据围岩的性质，锚杆可排列成方形、五花形等。方根据围岩的性质，锚杆可排列成方形、五花形等。方形适用于稳定的岩层，梅花形适用于稳定性较差的岩层，其形适用于稳定的岩层，梅花形适用于稳定性较差的岩层，其布置如图布置如图5 52020所示。锚杆的锚入方向，应与岩层面或主要所示。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，尽可能与其正交；层面与裂隙面裂隙面成较大的角度相交，尽可能

50、与其正交；层面与裂隙面不明显时，锚杆应垂直于巷道周边锚入。不明显时，锚杆应垂直于巷道周边锚入。2022/11/1863图 5-20 锚杆的布置形式（a）方形布置；（b）梅花形布置 锚杆支护施工锚杆支护施工 1 1钻眼、锚杆安装钻眼、锚杆安装 为了获得良好的支护效果，一般在爆破后即安设顶部锚为了获得良好的支护效果，一般在爆破后即安设顶部锚杆。目前可采用气腿凿岩机钻眼，手工安装锚杆。当围岩较杆。目前可采用气腿凿岩机钻眼，手工安装锚杆。当围岩较稳定时，也可以在爆破后先喷混凝土，等装岩后再用锚杆眼稳定时，也可以在爆破后先喷混凝土，等装岩后再用锚杆眼打眼安装机进行文护工作，或者在装岩机后面用此机进行支打