（井巷工程课件）第六章-巷道支护1.ppt

1、【井巷工程课件】【井巷工程课件】第六章第六章 巷道支巷道支护护1此处添加副标题内容第六章第六章 巷道支护巷道支护 目的：目的：防止围岩垮落或产生过大变形，满足正常生产和安全。防止围岩垮落或产生过大变形，满足正常生产和安全。三种类型：三种类型：第一类为各种被动支护形式，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、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；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支护形式，包括锚喷支护、锚网支护、锚喷

2、网支护等；，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，第三类是以锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚注如锚注支护、支护、预应力锚索支护技术预应力锚索支护技术等。等。1.1.气硬性胶凝材料气硬性胶凝材料不宜于潮湿环境不宜于潮湿环境石膏石膏：硫酸钙（：硫酸钙（CaSOCaSO4 4 H H2 2OO），主要用于室内装饰、绝热），主要用于室内装饰、绝热保温、吸音防火保温、吸音防火 90090010001000 石灰：石灰：生石灰；生石灰；熟石灰熟石灰 作用：砌筑砂浆或抹灰砂浆作用：砌筑砂浆或抹灰砂浆 拌制三合土（石灰、黏土、砂石或矿渣）提高强度和耐拌

3、制三合土（石灰、黏土、砂石或矿渣）提高强度和耐水性，建筑物基础、路基等水性，建筑物基础、路基等2.2.水硬性胶凝材料：水泥水硬性胶凝材料：水泥 地上、地下、水中地上、地下、水中 23COCaOCaCO千卡5.15)(22OHCaOHCaO一一.胶凝材料胶凝材料211 1品种品种 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 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 二水泥二水泥 高铝水泥高铝水泥快硬、高强、耐腐蚀，国防、道路、抢修快硬、高强、耐腐蚀，国防、道路、抢修 膨胀水泥膨胀水泥防水沙浆：构件、管道接头，防渗

4、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：氧化铁、氧化锰、氧化铬彩色水泥：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快硬水泥；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。2 2硅酸盐水泥硅酸盐水泥 生产生产 熟料的矿物组成熟料的矿物组成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4CaOAl2O3Fe2O3C4AF10

5、18（CaO）（SiO2、Al2O3）（Fe2O3）黑色球状黑色球状 矿物性能矿物性能（单独与水作用）（单独与水作用）名称名称硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙凝结硬化速度凝结硬化速度28天放热量天放热量强度强度快快多多高高慢慢少少早低、后高早低、后高最快最快最多最多低低快快中中低低 水泥的细度水泥的细度 7200m7200m（0.0070.2mm0.0070.2mm），），水泥颗粒愈细，比表面积愈大，水化水泥颗粒愈细，比表面积愈大，水化愈快，其早期强度和后期强度都越高。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，成本高但在空气中硬化收缩性大，成

6、本高 筛分法：筛分法：0.08mm0.08mm方孔标准筛筛余量不得超过方孔标准筛筛余量不得超过10%10%水化热。水化热。大体积混凝土大体积混凝土水化热造成的水化热造成的内外温差内外温差，可导致，可导致混凝土开裂混凝土开裂；但；但水化热对水化热对冬季混凝土施工冬季混凝土施工则是有益的，水化热可促进水泥水化进程。则是有益的，水化热可促进水泥水化进程。水泥的凝结时间水泥的凝结时间细度、铝酸三钙含量、水灰比细度、铝酸三钙含量、水灰比初凝初凝 ：加水拌和加水拌和开始失去塑性（搅拌、运输、浇捣和砌筑）开始失去塑性（搅拌、运输、浇捣和砌筑）大于大于45min 45min 1 13h3h终凝终凝 ：加水拌和

7、加水拌和失去塑性产生强度（尽快硬化、产生强度）失去塑性产生强度（尽快硬化、产生强度）硅酸盐硅酸盐水泥小于水泥小于6.5h6.5h，其他水泥，其他水泥12h 12h 5 58h8h 硬化硬化 ：终凝终凝形成坚硬人造石形成坚硬人造石4 44 416cm16cm 水泥的强度水泥的强度矿物成分和细度矿物成分和细度 水泥和标准沙（水泥和标准沙（13.013.0）+定量水定量水(水灰比水灰比0.50.5）标准试件标准试件养护养护 试验（抗折抗压）试验（抗折抗压）温度温度202011相对湿度相对湿度90%90%3d,28d 3d,28d 强度和标号：强度和标号：425425、525525、625625、72

8、5 725 硅酸盐水泥的应用硅酸盐水泥的应用 标号高标号高重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；凝结硬化快凝结硬化快喷射混凝土支护喷射混凝土支护；耐冻性好耐冻性好冬季施工和遭受反复冻融工程冬季施工和遭受反复冻融工程 水化热多、周期长水化热多、周期长不适用于大体积混凝土不适用于大体积混凝土；（3d3d50%50%，3 3个月个月90%90%）抗软水及化学腐蚀性差抗软水及化学腐蚀性差不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及有不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及有水压的水水压的水（或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等）（或体积膨胀或生成溶于水的

9、氢氧化钙、铝化钙等）存放：存放：按不同品种、标号及出厂日期存放按不同品种、标号及出厂日期存放 一般存储条件下：一般存储条件下：三个月三个月后强度降低后强度降低1020%1020%，六个月后强度，六个月后强度降低降低1530%1530%，1 1年后强度降低年后强度降低2540%2540%堆积密度堆积密度10001600kg/m10001600kg/m3 33 3水泥混合材料水泥混合材料分类：分类：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。化。如：如：粒化高炉矿渣粒化高炉矿渣（炼铁高炉的熔融矿渣经急冷炼铁高炉的熔融矿渣经急冷水淬

10、，粒径水淬，粒径0.5-5mm0.5-5mm）火山灰质混合材料火山灰质混合材料（活性氧化硅、活性氧化铝）（活性氧化硅、活性氧化铝）粉煤灰：粉煤灰：发电厂烟气灰渣，发电厂烟气灰渣，0.001-0.05mm0.001-0.05mm，未燃炭规定在（，未燃炭规定在（1-2%1-2%）非活性混合材料：非活性混合材料：粘土、石灰石、石英砂粘土、石灰石、石英砂等等作用：作用：提高产量、降低标号、降低水化热，扩大使用范围提高产量、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活性材料能改善某些性能4 4普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥组成：组成：硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 +少量混合材料少量混合材料

11、 +适量石膏适量石膏 普通水泥普通水泥 活性掺量少于活性掺量少于15%，非活性掺量少于，非活性掺量少于10%调节水泥的强度等级调节水泥的强度等级 标号：标号：275275、325325、425425、525525、625625、725725性能：性能：基本性能同硅酸盐水泥；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硬化速度慢、抗冻及耐磨性差 凝结时间要求一样凝结时间要求一样使用：使用：标号广，便于使用，堆积密度标号广，便于使用，堆积密度10001600kg/m10001600kg/m3 3。5 5矿渣硅酸盐水泥：矿渣硅酸盐水泥：组成：组成：硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料 +粒化高炉

12、矿渣粒化高炉矿渣 +适量石膏适量石膏 202070%70%标号：标号：275275、325325、425425、525525、625625五个标号五个标号应用：应用：水泥石氢氧化钙较少，抗软水及化学腐蚀性较强水泥石氢氧化钙较少，抗软水及化学腐蚀性较强水工水工和海港工程和海港工程 耐热性好：耐热性好：冶炼车间、锅炉房、炉窑外壳等冶炼车间、锅炉房、炉窑外壳等 用水量大，保水性差，干缩性大：故抗冻性、抗渗性差用水量大，保水性差，干缩性大：故抗冻性、抗渗性差 堆积密度堆积密度10001200kg/m10001200kg/m3 36 6火山灰质硅酸盐水泥：火山灰质硅酸盐水泥：组成：组成：硅酸盐水泥熟料硅

13、酸盐水泥熟料 +火山灰质混合材料火山灰质混合材料 +适量石膏适量石膏 202050%50%标号：标号：275275、325325、425425、525525、625625五个标号五个标号 应用：应用：堆积密度堆积密度9001000kg/m9001000kg/m3 3 硬化慢、湿热敏感性高硬化慢、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求的工程和低温工程 水化热少（同标号普通水泥的水化热少（同标号普通水泥的70%70%）大体积混凝土大体积混凝土 潮湿环境中产生膨胀胶化作用潮湿环境中产生膨胀胶化作用抗渗要求较高的工程抗渗要求较高的工

14、程 初期析水速度快，产生收缩裂纹，初期析水速度快，产生收缩裂纹，在干燥环境中不宜采用在干燥环境中不宜采用 用水量大，干缩性大：故抗冻性差用水量大，干缩性大：故抗冻性差7 7粉煤灰硅酸盐水泥：粉煤灰硅酸盐水泥：组成：组成：硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+粉煤灰粉煤灰+适量石膏适量石膏 2040%应用：应用：硬化较慢，早期强度较低，硬化较慢，早期强度较低，不宜有早强要求的工程和低温不宜有早强要求的工程和低温工程工程 水化热少（同标号普通水泥的水化热少（同标号普通水泥的70%）大体积混凝土大体积混凝土 初期析水速度快，产生收缩裂纹初期析水速度快，产生收缩裂纹三混凝土三混凝土 1混凝土品种：混凝土品种：

15、按干表观密度按干表观密度（1055干燥至恒重）干燥至恒重）的大小的大小 防水混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土、耐酸混凝土等防水混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土、耐酸混凝土等 轻混凝土：轻混凝土：干表观密度小于干表观密度小于1900kg/m3，保温或轻质结构保温或轻质结构 轻骨料混凝土轻骨料混凝土(8001900kg/m3)，火山渣、膨胀矿渣及煤渣等制成，火山渣、膨胀矿渣及煤渣等制成 泡沫混凝土、加气混凝土等泡沫混凝土、加气混凝土等(3001200kg/m3)，泡沫和发气剂，泡沫和发气剂 大孔混凝土，不加细骨料大孔混凝土，不加细骨料 普通混凝土：普通混凝土：19002500kg/m3，房屋、桥梁、道

16、路等房屋、桥梁、道路等 重混凝土：重混凝土：干表观密度大于干表观密度大于2600kg/m3，防防x射线和射线和射线射线，如重晶石，如重晶石混凝土、钢屑混凝土等混凝土、钢屑混凝土等2 2组成材料：组成材料：水泥水泥 +砂子砂子+石子石子+水水混凝土混凝土 胶凝材料胶凝材料 骨料骨料（总体积的（总体积的6080）砂子砂子细骨料：细骨料：0.155mm，海砂、河砂和山砂，海砂、河砂和山砂 有害杂质：有害杂质：妨碍水泥与砂的粘结，降低强度，增加用水量，增妨碍水泥与砂的粘结，降低强度，增加用水量，增大收缩，降低抗冻及抗渗性大收缩，降低抗冻及抗渗性 颗粒形状：颗粒形状：影响流动性及黏结强度影响流动性及黏结

17、强度 砂的粗细及颗粒级配：节约水泥，提高强度砂的粗细及颗粒级配：节约水泥，提高强度 筛分法：筛分法：5 5、2.52.5、1.251.25、0.630.63、0.3150.315、0.160.16标准筛，标准筛，500g500g干干砂。砂。水泥水泥决定着混凝土的成本和强度决定着混凝土的成本和强度 品种品种工程特点和环境条件工程特点和环境条件 标号标号水泥标号为混凝土强度等级的水泥标号为混凝土强度等级的1.52倍倍 石子石子粗骨料：粗骨料：大于大于5mm 卵石和碎石卵石和碎石质量要求：质量要求：针状（针状（2.4倍）和片状（倍）和片状（0.4倍）倍）降低强度降低强度 活性氧化硅活性氧化硅碱骨料反

18、应碱骨料反应（生成凝胶，吸水无限膨胀，（生成凝胶，吸水无限膨胀，水泥石涨裂）水泥石涨裂）粒度要求：粒度要求：连续级配和间断级配连续级配和间断级配 水：水：自来水和清洁天然水自来水和清洁天然水 最大粒径最大粒径（小于结构截面最小尺寸的（小于结构截面最小尺寸的1/41/4，钢筋最小净距的，钢筋最小净距的3/43/4）常用混凝土一般要满足以下四项要求：常用混凝土一般要满足以下四项要求：（1）经拌和后形成的拌合物应具有一定的）经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性和易性；（2）混凝土应在规定龄期达到设计要求的）混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度；强度；（3）混凝土应具有适应其所处环境的）混凝土应具有

19、适应其所处环境的耐久性；耐久性；（4）经济合理经济合理，在保证质量前提下，降低造价，在保证质量前提下，降低造价3 3混凝土的技术性质混凝土的技术性质 和易性：和易性：是指混凝土拌和物易于施工操作是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实）（拌和、运输、浇筑和捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能。并能获得质量均匀、成型密实的性能。指标：流动性指标：流动性 粘聚性粘聚性 保水性保水性 测定：塌落度测定：塌落度塌落度选择塌落度选择强度等级强度等级立方试块（立方试块（1515151515cm15cm）标准条件（水温标准条件（水温20203 3相对湿相对湿度度90%90%）2828天抗压强度

20、。天抗压强度。强度等级强度等级CC7.57.5、CC1010、CC1515、CC2020、CC2525、CC3030、CC3535、CC4040、CC4545、CC5050、CC5555、CC6060十二个等级十二个等级BWCRARC28 水泥标号和水灰比水泥标号和水灰比 经验公式：经验公式：CC、WW每每mm3 3混凝土水泥及水的用量，混凝土水泥及水的用量，kg kg；A A、BB经验系数，碎石经验系数，碎石A=0.46A=0.46，B=0.07B=0.07；卵石；卵石A=0.48A=0.48，B=0.33B=0.33 骨料的品质和级配骨料的品质和级配 施工及养护条件（施工及养护条件（7 7

21、天）天）：温度、湿度，搅拌及震捣等：温度、湿度，搅拌及震捣等 提高混凝土强度的方法提高混凝土强度的方法 （1）提高水泥标号提高水泥标号；（2）降低水灰比；降低水灰比；为改善和易性，可掺加为改善和易性，可掺加减水剂；减水剂；（3）采用级配好且干净的砂、高强度石子采用级配好且干净的砂、高强度石子；（4）加强养护加强养护，保证适宜的温度、较高的湿度，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。或采用湿热处理（蒸汽养护）来提高早期强度。（5）加强搅拌和振捣加强搅拌和振捣；（6）添加增强材料，添加增强材料，如硅粉、钢纤维等。如硅粉、钢纤维等。4 4混凝土的改性剂混凝土的改性剂

22、混凝土拌合时或拌合前可掺入一定量的混凝土拌合时或拌合前可掺入一定量的改性剂改性剂，包括包括减水剂、早强剂、速凝剂、防冻剂减水剂、早强剂、速凝剂、防冻剂等，可显著改善混凝土等，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。易性、提高耐久性及节约水泥等。减水剂：减水剂：不改变水灰比条件下，提高流动性；不改变流动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。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（初凝速凝剂：加速水泥硬化（初凝1 15min5min

23、，终凝，终凝10min10min）。）。提提高早期强度，但对后期强度影响较大。高早期强度，但对后期强度影响较大。混凝土配合比混凝土配合比指混凝土组成材料间的数量比例关系。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混凝土配合比表示方法有两种有两种:（1 1）以以1m1m3 3混凝土中各组成材料的质量表示，混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥如水泥336kg336kg，砂，砂654kg654kg，石子，石子1215kg1215kg，水，水195kg195kg；（2 2）以水泥质量为以水泥质量为1 1，表示出各成份的质量比，表示出各成份的质量比，如如:1:1.95:3.52:0.58(:

24、1:1.95:3.52:0.58(水泥水泥:砂子砂子:石子石子:水水)。5.5.混凝土配合比概念混凝土配合比概念四四.砂浆：砌筑用，没有粗骨料砂浆：砌筑用，没有粗骨料五五.木材：架设木支架、轨枕木材：架设木支架、轨枕;防腐处理防腐处理六六.钢材：架设金属支架、铺设轨道、锚杆钢材：架设金属支架、铺设轨道、锚杆 类型：类型：矿用工字钢，矿用工字钢，专门设计的宽翼缘、小高度、厚腹板的工字专门设计的宽翼缘、小高度、厚腹板的工字钢，既适于作梁，也适于作腿。钢，既适于作梁，也适于作腿。U U型钢，型钢，可制作具有可缩性的支架，竖向、横向抗弯能力强，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

25、。横向稳定性好。轻便钢轨，轻便钢轨，专为井下专为井下1t1t至至3t3t矿车运输提供的，并在巷道支矿车运输提供的，并在巷道支护中可用于制作轻型支架，但承载性能较差。护中可用于制作轻型支架，但承载性能较差。24.15cm2 18.96kg31.52cm2 24.75kg36.92cm2 28.98kg45.56cm2 35.76kg第二节第二节 锚杆支护锚杆支护 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，在岩巷中使用了年代初期，在岩巷中使用了锚杆与喷浆锚杆与喷浆支护，支护，6060年代中期，随着喷年代中期，随着喷射机具的改进，又发展为射机具的改

26、进，又发展为喷射混凝土支护喷射混凝土支护；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，形成形成光爆锚喷支护光爆锚喷支护。现在，锚杆从钢筋、钢丝绳水泥砂浆锚杆发展到快硬水泥锚杆、现在，锚杆从钢筋、钢丝绳水泥砂浆锚杆发展到快硬水泥锚杆、树脂树脂锚杆锚杆、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、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。由于锚喷支护机理、设计方法、检测手段的不断发展，锚网喷支护方式。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，使用范围不断扩大，喷机具及操作

27、工艺不断完善，锚喷支护技术逐步配套，使用范围不断扩大，已成为煤矿岩石巷道的主要支护形式，并已推广应用到煤巷中。已成为煤矿岩石巷道的主要支护形式，并已推广应用到煤巷中。一锚杆的结构类型一锚杆的结构类型 1.1.砂浆锚杆：砂浆锚杆：全长锚固全长锚固 钢筋砂浆锚杆、钢丝绳砂浆锚杆钢筋砂浆锚杆、钢丝绳砂浆锚杆 杆体材料宜用杆体材料宜用2020锰硅、锰硅、2525锰硅锰硅或或5 5号钢筋，亦可采用号钢筋，亦可采用3 3号钢筋号钢筋 杆体钢筋直径一般为杆体钢筋直径一般为141422mm22mm，锚杆的抗拉拔力不得低，锚杆的抗拉拔力不得低于于50kN50kN2.2.木锚杆木锚杆 38mm，L=1.21.8m

28、，缝长，缝长250mm，设计锚固力，设计锚固力1020kN，不防腐，不防腐1年，帮支护年，帮支护 竹锚杆：竹锚杆：最经济，主要用于围岩稳定的巷道支护以及断面小或服务最经济，主要用于围岩稳定的巷道支护以及断面小或服务年限短的回采巷道两帮支护。安装在煤体中不影响爆破和采煤机割煤等。年限短的回采巷道两帮支护。安装在煤体中不影响爆破和采煤机割煤等。3.3.管缝式锚杆：管缝式锚杆：全长锚固型全长锚固型管体宜用管体宜用1616锰、锰、2020猛硅等低合金钢，壁厚为猛硅等低合金钢，壁厚为2 22.5mm2.5mm锚杆外径为锚杆外径为383842mm42mm，开缝宽度为，开缝宽度为131318mm18mm托板

29、宜采用盆形，托板宜采用盆形，板厚不应小于板厚不应小于4mm4mm，面积不小于，面积不小于120mm120mm120mm120mm钻孔直径应小于管缝锚杆外径钻孔直径应小于管缝锚杆外径2.02.03.0mm3.0mm 因管缝式锚杆管径大于孔径，需用风钻（需装特制顶具）或其他专用机具强行将杆体挤入钻孔，依靠管体的弹性变形恢复力而与孔壁紧紧挤压，在杆体全长产生锚固力。锚固力可达5070kN。4.4.树脂锚杆：树脂锚杆：中速中速2 25min5min，快速，快速0.50.51min1min，一个药包的锚固力可达，一个药包的锚固力可达50kN50kN以以上、端头锚固，（上、端头锚固，（K2350K2350

30、和和Z2350,Z2350,长度为长度为2.00m2.00m、20mm20mm螺纹钢，螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，成本在每孔安装两个树脂药卷，成本在3030元左右）。元左右）。杆体直径杆体直径1824mm，锚固力不应低于锚固力不应低于5吨，吨，托板厚度不应小于托板厚度不应小于810mm，面积不应小于，面积不应小于150150mm 树脂锚固剂是一种高强高效的粘结式锚固材料，目前已在多种领树脂锚固剂是一种高强高效的粘结式锚固材料，目前已在多种领域得到广泛应用，具有以下性能特点：域得到广泛应用，具有以下性能特点：1.1.承载快，锚固力大。具有承载快，锚固力大。具有“双快一高双快一高”的特性：固化时

31、间快的特性：固化时间快（速度可调）、强度增长快、强度高。能及时承受载荷，且锚固力（速度可调）、强度增长快、强度高。能及时承受载荷，且锚固力大。大。2.2.树脂锚固剂适应性强，不仅应树脂锚固剂适应性强，不仅应用于井巷支护、井筒安装、水电工用于井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且在建筑物程预应力锚杆加固，而且在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、加固，高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等基础生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地领域有它广泛的应用之地。5.5.快硬水泥和快硬膨胀水泥锚杆快硬水泥和快硬膨胀水泥锚杆 成本低，材料来源广。成本低，材料来源广。快硬水

32、泥锚杆快硬水泥锚杆:端头锚固长度为端头锚固长度为400mm400mm时，水泥卷直径时，水泥卷直径37mm37mm，长长270mm270mm，水泥装量，水泥装量421g421g；端头锚固长度为；端头锚固长度为300mm300mm时，水泥卷时，水泥卷直径直径37 mm37 mm，长，长205 mm205 mm，水泥装量，水泥装量320g320g。水泥卷使用前需浸水。水泥卷使用前需浸水2 23min3min，在钻孔中经锚杆头搅拌，在钻孔中经锚杆头搅拌，12min12min以后锚固力开始增长，以后锚固力开始增长，1h1h后锚固力可达后锚固力可达404060kN60kN左右。左右。快硬膨胀水泥锚杆快硬膨

33、胀水泥锚杆:安装时，把水泥卷的塑料外套、纱网内的圆安装时，把水泥卷的塑料外套、纱网内的圆纸筒去掉，把水泥卷串入杆体放至阻挡垫圈，再将锚杆头部和水泥纸筒去掉，把水泥卷串入杆体放至阻挡垫圈，再将锚杆头部和水泥卷插在水中浸卷插在水中浸3 35s5s后送入钻孔中，用带挡圈的套管将水泥卷冲压后送入钻孔中，用带挡圈的套管将水泥卷冲压密实，而后安装垫板和紧固螺母。安装密实，而后安装垫板和紧固螺母。安装1 1个水泥卷的锚固力达个水泥卷的锚固力达202040kN40kN；安装；安装2 2个水泥卷的锚固力达个水泥卷的锚固力达606090kN90kN。6.6.玻璃钢锚杆玻璃钢锚杆 采用采用玻璃纤维玻璃纤维作为增强材

34、料，以作为增强材料，以聚脂树脂聚脂树脂为基材，为基材，经专用拉挤机的牵引，通过预成型模在高温高压下经专用拉挤机的牵引，通过预成型模在高温高压下固化成为全螺纹玻璃纤维增强塑料杆体。加上固化成为全螺纹玻璃纤维增强塑料杆体。加上树脂树脂锚固剂、托盘和螺母组成玻璃钢锚杆。锚固剂、托盘和螺母组成玻璃钢锚杆。玻璃钢杆体玻璃钢杆体具有可割性，很适合于综采工作面临时支护使用，具有可割性，很适合于综采工作面临时支护使用，而且具有良好的防腐性能，可以部分取代钢锚杆。而且具有良好的防腐性能，可以部分取代钢锚杆。当杆体直径为当杆体直径为16mm16mm，粘结长度分别为，粘结长度分别为100mm100mm和和200mm

35、200mm时，拉力分时，拉力分别为别为30kN30kN和和40kN40kN，平均扭力小于，平均扭力小于10 Nm10 Nm，可满足锚杆安装的要求。，可满足锚杆安装的要求。这种玻璃钢锚杆杆体可切割、轻质高强、便于安装；成本低，与金属这种玻璃钢锚杆杆体可切割、轻质高强、便于安装；成本低，与金属锚杆相比，锚杆相比，成本降低成本降低40%40%左右左右，可替代现有煤帮金属锚杆、木锚杆、竹锚，可替代现有煤帮金属锚杆、木锚杆、竹锚杆等煤帮支护。杆等煤帮支护。1.悬吊作用悬吊作用 将软弱直接顶、伪顶悬挂在将软弱直接顶、伪顶悬挂在坚硬的老顶上或稳定的完整岩坚硬的老顶上或稳定的完整岩体上体上 缺陷：只适应于顶板

36、缺陷：只适应于顶板 如果顶板中没有坚硬稳定岩层或如果顶板中没有坚硬稳定岩层或顶板软弱岩层较厚，围岩破碎区范顶板软弱岩层较厚，围岩破碎区范围较大，无法将锚杆锚固到上面坚围较大，无法将锚杆锚固到上面坚硬岩层或者未松动岩层时，悬吊理硬岩层或者未松动岩层时，悬吊理论就不适用。论就不适用。二锚杆支护作用机理：二锚杆支护作用机理：2.组合梁作用：组合梁作用：锚杆锚固力一方面锚杆锚固力一方面增加各岩层间的摩擦力增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象；另一方面，可各岩层出现离层现象；另一方面，可增加岩层间的抗剪刚度增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间阻止岩层间的

37、水平错动的水平错动，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的，从而将巷道顶板锚固范围内的几个薄岩层锁紧成一个较厚的岩层（组合梁）。岩层（组合梁）。缺陷：缺陷：在顶板较破碎、连续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。在顶板较破碎、连续性受到破坏时，组合梁也就不存在了。组合组合梁理论适用于层状顶板锚杆支护的设计，对于巷道的帮、底不适用。梁理论适用于层状顶板锚杆支护的设计，对于巷道的帮、底不适用。预应力预应力锥型压缩区锥型压缩区连续压缩带连续压缩带挤压加固拱挤压加固拱自身稳定，承受地压，阻止上部围岩的松动变形自身稳定，承受地压，阻止上部围岩的松动变形 组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作

38、用机理，但在分析过程组合拱理论在一定程度上揭示了锚杆支护的作用机理，但在分析过程中没有深入考虑围岩支护的相互作用，缺乏对被加固岩体本身力学行为中没有深入考虑围岩支护的相互作用，缺乏对被加固岩体本身力学行为的进一步分析探讨，计算也与实际情况存在一定差距，一般不能作为准确的进一步分析探讨，计算也与实际情况存在一定差距，一般不能作为准确的定量设计，但可作为锚杆加固设计和施工的重要参考。的定量设计，但可作为锚杆加固设计和施工的重要参考。3.挤压加固作用挤压加固作用（组合拱理论）（组合拱理论）三锚杆支护参数的确定三锚杆支护参数的确定 按悬吊理论：按悬吊理论：长度：长度：L=L1+L2+L3；L2锚杆有效

39、长度；锚杆有效长度；f 3时时 H=或取松动圈厚度或取松动圈厚度间排距：间排距：a=，Q为设计锚固力；为设计锚固力；k为安全系数。为安全系数。杆体直径：杆体直径：按杆体承载力与锚固力相等原则设计按杆体承载力与锚固力相等原则设计fB22kLQtQd13.1Qdt24 按挤压加固拱理论按挤压加固拱理论：,锚杆在松散体中控制锚杆在松散体中控制角，取为角，取为45；支护能力估算：拉麦公式支护能力估算：拉麦公式单位面积的承载强度单位面积的承载强度P为为式中式中 破裂锚固体强度，按最软围岩验算，取破裂锚固体强度，按最软围岩验算，取 =10MPa；b组合拱厚度；组合拱厚度；R巷道的半径或巷道的半径或1/2宽

40、度。宽度。tgaLtgb2212RbRPzzz 四、锚杆支护的施工四、锚杆支护的施工 1.1.钻眼与安装：钻眼与安装：凿岩机凿岩机锚杆钻机锚杆钻机MQT系列气动锚杆钻机系列气动锚杆钻机【用途】【用途】：广泛应用于顶板硬度：广泛应用于顶板硬度f8的各种岩巷、煤巷，的各种岩巷、煤巷，进行顶板锚护作业时钻锚杆孔和安装锚杆。进行顶板锚护作业时钻锚杆孔和安装锚杆。【特点】【特点】：该机体积小，重量轻，转矩大，操作简单，维：该机体积小，重量轻，转矩大，操作简单，维修方便、集钻孔、搅拌、安装锚杆于一身。修方便、集钻孔、搅拌、安装锚杆于一身。【构造】【构造】：MQT系列气动锚杆钻机由三大部分组成系列气动锚杆钻

41、机由三大部分组成 1.支腿；支腿；2.回转部分；回转部分；3.操纵臂。操纵臂。验收规范验收规范第第6.4.36.4.3条条 锚杆支护，应符合下列规定：锚杆支护，应符合下列规定：一、根据设计要求并结合现场情况，定出锚杆的孔位；一、根据设计要求并结合现场情况，定出锚杆的孔位；二、锚杆的孔深和孔径应与锚杆类型、长度、直径相匹配；二、锚杆的孔深和孔径应与锚杆类型、长度、直径相匹配；三、孔内的积水及岩粉应吹洗干净；三、孔内的积水及岩粉应吹洗干净；四、锚杆的杆体使用前应平直、除锈、除油；四、锚杆的杆体使用前应平直、除锈、除油；五、锚杆尾端的托板应紧贴壁面，未接触部位必须楔紧，锚杆体露五、锚杆尾端的托板应紧

42、贴壁面，未接触部位必须楔紧，锚杆体露出岩面的长度不应大于喷混凝土的厚度；出岩面的长度不应大于喷混凝土的厚度；六、锚杆必须做抗拔力试验。六、锚杆必须做抗拔力试验。2.2.质量检查：质量检查：材质、长度、直径材质、长度、直径地面检查地面检查 方向、深度、数量、间排距方向、深度、数量、间排距打眼检查打眼检查 螺帽的拧紧程度、托板的楔紧程度螺帽的拧紧程度、托板的楔紧程度安装安装 锚固力锚固力安装后安装后 ML-20型锚杆拉力计由一空心千斤顶和一台型锚杆拉力计由一空心千斤顶和一台SYB-1型高压手摇油泵组成，型高压手摇油泵组成，最大拉力最大拉力200kN，质量，质量12kg。试验时，用卡具将锚杆紧固在千

43、斤顶活塞上，。试验时，用卡具将锚杆紧固在千斤顶活塞上，摇动油泵手柄，驱使活塞对锚杆产生拉力。压力表读数乘以活塞面积即为摇动油泵手柄，驱使活塞对锚杆产生拉力。压力表读数乘以活塞面积即为锚杆的锚固力。锚杆的位移量可从随活塞一起移动的标尺上直接读出。锚杆的锚固力。锚杆的位移量可从随活塞一起移动的标尺上直接读出。空心千斤顶空心千斤顶胶管接头胶管接头高压胶管高压胶管压力表压力表手摇油泵手摇油泵标尺标尺ML-20型锚杆拉力机型锚杆拉力机煤矿安全规程煤矿安全规程第四十四条第四十四条 采用锚杆、锚喷等支护形式时，应遵守下列规定：采用锚杆、锚喷等支护形式时，应遵守下列规定：（一）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作

44、面的距离，锚杆的形式、规格、安装（一）锚杆、锚喷等支护的端头与掘进工作面的距离，锚杆的形式、规格、安装角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，角度，混凝土标号、喷体厚度，挂网所采用金属网的规格以及围岩涌水的处理等，必须在施工组织设计或作业规程中规定。必须在施工组织设计或作业规程中规定。（二）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。（二）采用钻爆法掘进的岩石巷道，必须采用光面爆破。（八）锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。（八）锚杆必须用机械或力矩扳手拧紧，确保锚杆的托板紧贴巷壁。（九）岩帮的涌水地点，必须处理。（九）岩帮的涌水地点，必须处理

45、。（十）处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员（十）处理堵塞的喷射管路时，喷枪口的前方及其附近严禁有其他人员（七）锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌（七）锚杆必须按规定做拉力试验。煤巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌板显示。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做锚固力板显示。对喷体必须做厚度和强度检查，并有检查和试验记录。在井下做锚固力试验时，必须有安全措施。试验时，必须有安全措施。（六）采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机（六）采用人工上料喷射机喷射混凝土、砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘机对上料

46、口、余气口除尘。喷射前，必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员必须佩戴劳动保护用品。员必须佩戴劳动保护用品。（三）打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的条件下，（三）打锚杆眼前，必须首先敲帮问顶，将活矸处理掉，在确保安全的条件下，方可作业。方可作业。（四）使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。（四）使用锚固剂固定锚杆时，应将孔壁冲洗干净，砂浆锚杆必须灌满填实。（五）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。（五）软岩使用锚杆支护时，必须全长锚固。第三节第三节 喷射混凝土支护喷射混凝土支护

47、张向东张向东,张树光张树光,李永靖李永靖.喷喷射混凝土技术的发展与应射混凝土技术的发展与应用用.煤煤.2001.10.2001.10（1 1）：）：19192121王红喜王红喜,陈友治陈友治,丁庆军丁庆军.喷喷射混凝土的现状与发展射混凝土的现状与发展.岩岩土工程技术土工程技术.2004.18.2004.18（1 1）：）：51515454一工艺流程一工艺流程二支护作用原理二支护作用原理封闭围岩，防止风化封闭围岩，防止风化改善围岩的应力状态改善围岩的应力状态恢复三向应力状态恢复三向应力状态填凹补平消除应力集中、填凹补平消除应力集中、密切岩体、柔性支护结构作用密切岩体、柔性支护结构作用共同变形，围

48、岩应力释放，抑制更共同变形，围岩应力释放，抑制更大变形。大变形。射入缝隙，增强黏结射入缝隙，增强黏结岩块间的连接咬合作用得以维持岩块间的连接咬合作用得以维持组合拱组合拱防护锚杆间危石掉落防护锚杆间危石掉落 三喷射混凝土厚度与强度：三喷射混凝土厚度与强度：单独支护时单独支护时50150cm之间，锚喷支护时之间，锚喷支护时50120cm。强度不小于强度不小于C15。技术规范技术规范：4.3.1 喷射混凝土的设计强度等级不应低于喷射混凝土的设计强度等级不应低于C15；对于立井及重要隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应对于立井及重要隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于低于C20；喷

49、射混凝土；喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于龄期的抗压强度不应低于5MPa。钢纤维喷。钢纤维喷射混凝土的设计强度等级不应低于射混凝土的设计强度等级不应低于C20，其抗拉强度不应低于，其抗拉强度不应低于2MPa，抗弯强度不应低于抗弯强度不应低于6MPa。技术规范技术规范条文说明：条文说明：4.3.34.3.3 喷射混凝土的收缩较大，若其厚度喷射混凝土的收缩较大，若其厚度小于小于50mm50mm时，喷层中粗骨料的含量甚少，更容易引起收缩开裂。同时，时，喷层中粗骨料的含量甚少，更容易引起收缩开裂。同时，喷层过薄也不足以抵抗岩块的移动，常出现局部开裂或剥落。近几年来，喷层过薄也不足以抵抗岩块的移动，

50、常出现局部开裂或剥落。近几年来，有关部门对喷射混凝土支护使用情况调查结果表明，喷射混凝土支护层产有关部门对喷射混凝土支护使用情况调查结果表明，喷射混凝土支护层产生局部开裂剥落者，其厚度多在生局部开裂剥落者，其厚度多在50mm50mm以下，也有以下，也有303040mm40mm的。因此，的。因此，本条规定喷射混凝土支护的本条规定喷射混凝土支护的最小厚度不应小于最小厚度不应小于50mm50mm。根据锚喷支护原理，要求喷层具有一定的柔性。因此，规定喷射混凝根据锚喷支护原理，要求喷层具有一定的柔性。因此，规定喷射混凝土厚度一般土厚度一般不应超过不应超过200mm200mm，特别在软弱围岩中作初期支护，