1、锚喷支护中国矿业大学中国矿业大学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锰硅或锰硅或5 5号钢号钢筋，亦可采用筋，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，锚杆的抗拉拔力不得低于抗拉拔力不得低于50kN50kN2. 2. 木锚杆木锚杆 38mm，L=1.21.8m，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
2、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120mm120mm120mm120
3、mm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以上、端头锚固，以上、端头锚固，（K2350K2350和和Z2350, Z2350, 长度为长度为2.00m2.00m、20mm20mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，成本在
4、螺纹钢，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，锚固力不应低于力不应低于5吨，托板厚度不吨，托板厚度不应小于应小于810mm，面积不应，面积不应小于小于150150mm 树脂锚固剂是一种高强高效的粘结式锚固材料，目前已在多种领域得到广泛应用，具有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：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：固化时间快（速度可调）、强度增的特性：固化时间快（速度可调）、强度增长快、强度高。能及时承受载荷，且锚固力大。
5、长快、强度高。能及时承受载荷，且锚固力大。 2. 2. 树脂锚固剂适应性强，不仅应用于井巷支树脂锚固剂适应性强，不仅应用于井巷支护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且护、井筒安装、水电工程预应力锚杆加固，而且在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、基础在建筑物加固，高速公路修补、隧道施工、基础生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应生根、设备基础及构件锚固等领域有它广泛的应用之地用之地。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，
6、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，水泥卷直径时，水泥卷直径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胀水泥锚杆: : 安装时，把水泥卷的塑料外套、纱网内的圆纸筒去掉，把水泥卷串安装时，
7、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卷插在水中浸入杆体放至阻挡垫圈，再将锚杆头部和水泥卷插在水中浸3 35s5s后送入钻孔中，用带挡圈后送入钻孔中，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。安装的套管将水泥卷冲压密实，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
8、，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200mm200mm时，拉力分时，拉力分别为别为30kN30kN和和40kN40
9、kN，平均扭力小于，平均扭力小于10 N10 Nmm，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、伪顶悬挂在坚硬的老顶将软弱直接顶、伪顶悬挂在坚硬的老顶上或稳定的完整岩体上上或稳定的完整岩体上 缺陷：只适应于顶板缺陷：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
10、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
11、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
12、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（组合拱理论）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锚杆有效长度；锚杆有效长度；f 3时时
13、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fB22kLQtQd52.35mm1014. 343，tQdQdt24 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角，取为锚杆在松散体中控制角，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
14、或巷道的半径或1/2宽度。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
15、成系列气动锚杆钻机由三大部分组成 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
16、体露五、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12
17、kg。试验时，用卡具将锚杆紧固在千斤顶活塞。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。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。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
18、）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（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
19、理。（九）岩帮的涌水地点，必须处理。（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
20、，必须采用潮料，并使用除尘机对上料口、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。喷射混凝
21、土支护喷射混凝土支护1.1.张向东张向东, , 张树光张树光, , 李永靖李永靖. . 喷射混凝喷射混凝土技术的发展与应用土技术的发展与应用. . 煤煤. 2001. 10. 2001. 10（1 1）：）：191921212.2.王红喜王红喜, ,陈友治陈友治, ,丁庆军丁庆军. . 喷射混凝土喷射混凝土的现状与发展的现状与发展. .岩土工程技术岩土工程技术. 2004. . 2004. 1818（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
22、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；对于立井及重要
23、隧洞和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于和斜井工程，喷射混凝土的设计强度等级不应低于C20；喷射混凝土；喷射混凝土1d龄期的抗压强度不龄期的抗压强度不应低于应低于5MPa。钢纤维喷射混凝土的设计强度等级不应低于。钢纤维喷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，若其厚度小于喷射混凝土的收缩较大，若其厚度小于50mm50mm时，喷层中粗骨料的含量甚少，更容易引起收缩开裂。同时，喷层时，喷层中粗骨料的含量甚少，更容易引起
24、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，有关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，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，其厚度多在部开裂剥落者，其厚度多在50mm50mm以下，也有以下，也有303040mm40mm的。因此，本的。因此，本条规定喷射混凝土支护的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
25、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，喷层过厚，特别在软弱围岩中作初期支护，喷层过厚，会产生过大的形变压力，易导致喷层出现破坏，这是不经济的。当喷层不会产生过大的形变压力，易导致喷层出现破坏，这是不经济的。当喷层不能满足支护抗力要求时，可用锚杆或配筋予以加强。能满足支护抗力要求时，可用锚杆或配筋予以加强。 四施工四施工 1. 1. 喷射机具喷射机具 混凝土喷射机：干式混凝土喷射机：干式潮式潮式湿式湿式 配套机械：混凝土搅拌机，喷射机械手配套机械：混凝土搅拌机，喷射机械手 5050年代开始研制年代开始研制WGWG2525型型
26、双罐干式双罐干式喷混凝土机，于喷混凝土机，于6060年代定型生产并大量应用，成为年代定型生产并大量应用，成为我国锚喷支护第一代喷混凝土机械。与此同时，也出现了我国锚喷支护第一代喷混凝土机械。与此同时，也出现了ZHPZHP2 2型转子式喷射机、型转子式喷射机、LHPLHP701701型水平螺旋喷射机、型水平螺旋喷射机、SPDSPD320320型风动单罐喷射机等不同类型的设备，但是除转子式喷型风动单罐喷射机等不同类型的设备，但是除转子式喷射机外，其他都因工作的射机外，其他都因工作的可靠性、使用寿命和粉尘较大可靠性、使用寿命和粉尘较大等问题而被淘汰。但双罐式喷射等问题而被淘汰。但双罐式喷射机也因上料
27、高和体积较大、笨重，采用钟型阀改变风压上料而使粉尘较大等缺点而急待机也因上料高和体积较大、笨重，采用钟型阀改变风压上料而使粉尘较大等缺点而急待改进或换型。改进或换型。在瑞士的一条隧道中使用喷射混凝土机械手的情况在瑞士的一条隧道中使用喷射混凝土机械手的情况 粉尘大、回弹率高粉尘大、回弹率高是长期困扰喷射混凝土支护技术的两大难题。是长期困扰喷射混凝土支护技术的两大难题。“七七五五”和和“八五八五”期间，我国对喷射机及喷射工艺、喷射材料、外加剂等进期间，我国对喷射机及喷射工艺、喷射材料、外加剂等进行了系统的试验与研究。近行了系统的试验与研究。近1010多年来，从单机到喷机组，从多年来，从单机到喷机组
28、，从干喷机到湿干喷机到湿喷机、潮喷机，从喷射主机到上料辅机，喷机、潮喷机，从喷射主机到上料辅机，从粉状速凝剂到液体速凝剂竿进从粉状速凝剂到液体速凝剂竿进行了攻关，取得了显著的研究成果，使我国喷射混凝土支护技术和装备发行了攻关，取得了显著的研究成果，使我国喷射混凝土支护技术和装备发展到了一个新水平。展到了一个新水平。潮喷和干喷通用CP-5中型喷射机2. 喷射材料和配合比喷射材料和配合比 水泥水泥硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号大于硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号大于325325 细骨料细骨料中砂或粗砂，细度模数大于中砂或粗砂，细度模数大于2.52.5 粗骨料粗骨料粒径小于粒径小于20mm20mm
29、 速凝剂速凝剂初凝小于初凝小于5min5min，终凝小于，终凝小于10min10min 配合比配合比水灰比水灰比0.40.40.450.45 3. 工艺参数工艺参数 工作风压工作风压喷层质量和回弹率喷层质量和回弹率 工作风压工作风压= 0.1 + 0.001输料管长度（输料管长度（m） 水压水压拌和效果拌和效果 水灰比水灰比喷层质量和回弹率喷层质量和回弹率 喷射距离与倾角喷射距离与倾角回弹率回弹率 一次喷射厚度一次喷射厚度回弹率回弹率 分次喷射间隔时间及拌和料的存放时间（分次喷射间隔时间及拌和料的存放时间（20min，2h） 高性能喷射混凝土在各阶段的性能特点要求如下高性能喷射混凝土在各阶段的
30、性能特点要求如下 ： (1)(1)喷射阶段。具有高粘聚性、附着性，回弹率低、粉尘小；喷射阶段。具有高粘聚性、附着性，回弹率低、粉尘小；(2)(2)硬化早期。早凝、早强，化学缩减小，干缩小；硬化早期。早凝、早强，化学缩减小，干缩小；(3)(3)硬化后期。强度适应，高抗渗、高抗碳化、高耐腐蚀。硬化后期。强度适应，高抗渗、高抗碳化、高耐腐蚀。 在西班牙某隧道现场采用的在西班牙某隧道现场采用的Sika- Pm500Sika- Pm500型移动式喷射混凝土机型移动式喷射混凝土机施工与验收规范施工与验收规范第第6.4.2条条 喷射混凝土支护应符合下列规定：喷射混凝土支护应符合下列规定： 一、喷射混凝土的原
31、材料：一、喷射混凝土的原材料： 二、混合料的二、混合料的配比配比应准确。称量的允许偏差：水泥和速凝剂应为应准确。称量的允许偏差：水泥和速凝剂应为2，砂、，砂、石应为石应为3。 三、混合料应采用三、混合料应采用机械搅拌机械搅拌。 四、混合料应四、混合料应随拌随用随拌随用，不掺速凝剂时存放时间不应超过，不掺速凝剂时存放时间不应超过2h，掺速凝剂时存，掺速凝剂时存放时间不应超过放时间不应超过20min。 五、喷射前应清洗岩面，五、喷射前应清洗岩面，水灰比水灰比0.40.45。 六、六、速凝剂速凝剂的掺量应通过试验确定。混凝土的初凝时间不应大于的掺量应通过试验确定。混凝土的初凝时间不应大于5min，终
32、凝，终凝时间不应大于时间不应大于10min。 七、当混凝土采取分层喷射时，七、当混凝土采取分层喷射时，第一层喷射厚度第一层喷射厚度：墙：墙50100mm，拱，拱3060mm；下一层的喷射应在前一层混凝土终凝后进行，当间隔时间超过；下一层的喷射应在前一层混凝土终凝后进行，当间隔时间超过2h，应先喷水湿润混凝土的表面应先喷水湿润混凝土的表面. 八、喷射前应埋设控制八、喷射前应埋设控制喷厚的标志喷厚的标志.五五. . 喷射混凝土工程质量检测技术与方法喷射混凝土工程质量检测技术与方法 强度：强度：常采用现场检测方法，包括常采用现场检测方法，包括预留试样预留试样（喷大板法或喷模法）、（喷大板法或喷模法）
33、、现场取样现场取样（凿方法（凿方法或钻取并点荷载试验方法）以及或钻取并点荷载试验方法）以及拔出试验法拔出试验法等。等。 厚度：厚度：有有针探法针探法、打孔尺量打孔尺量或或取芯法取芯法检测。检测。 工程规格尺寸：工程规格尺寸：包括包括挂线尺量法挂线尺量法、激光测距法激光测距法、超声波测距法超声波测距法等等. . 观感质量：观感质量：观感质量检测包括喷射混凝土观感质量检测包括喷射混凝土有无漏喷有无漏喷、离鼓现象离鼓现象；有无仍在扩展或危及使；有无仍在扩展或危及使用安全的用安全的裂缝裂缝；漏水量漏水量；钢筋网有无外露钢筋网有无外露；喷射混凝土；喷射混凝土表面平整密实表面平整密实。 工程基础深度检测：
34、工程基础深度检测：锚杆喷射混凝土支护技术规范锚杆喷射混凝土支护技术规范规定，喷射混凝土支护工程应设规定，喷射混凝土支护工程应设基础，基础深度不小于基础，基础深度不小于100mm100mm。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 一锚喷支护一锚喷支护 支护主体支护主体锚杆；锚杆； 喷射混凝土喷射混凝土封闭围岩、防止危岩掉落封闭围岩、防止危岩掉落锚杆联合支护锚杆联合支护 二锚喷网支护二锚喷网支护 支护主体支护主体锚杆锚杆 喷射混凝土喷射混凝土封闭围岩、防封闭围岩、防
35、止危岩掉落止危岩掉落 增加增加抗裂性能和韧性抗裂性能和韧性 钢纤维混凝土钢纤维混凝土 网网铁丝网和钢筋网铁丝网和钢筋网均均匀分布喷层应力，提高喷层的抗拉匀分布喷层应力，提高喷层的抗拉能力和变形能力能力和变形能力验收规范验收规范第第6.4.46.4.4条条 钢筋网喷射混凝土支护，应符合下列规定：钢筋网喷射混凝土支护，应符合下列规定： 一、钢筋使用前应清除污锈一、钢筋使用前应清除污锈 二、钢筋网与岩面的间隙不应小于二、钢筋网与岩面的间隙不应小于30mm30mm，钢筋保护层的厚度不应小于，钢筋保护层的厚度不应小于20mm20mm 三、钢筋网应与锚杆或其它锚定装置联结牢固；三、钢筋网应与锚杆或其它锚定
36、装置联结牢固； 四、当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。四、当采用双层钢筋网时，第二层钢筋网应在第一层钢筋网被混凝土覆盖后铺设。 五、钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固，喷射时钢筋不得晃动。五、钢筋网应与锚杆或其他锚定装置联结牢固，喷射时钢筋不得晃动。Figure 15.8: Welded wire mesh, firmly attached to the rock surface,provides excellent reinforcement for shotcrete. 三锚网支护三锚网支护 锚网支护是以锚杆为主要构件并辅以其他支护构件而组成的锚杆支护锚
37、网支护是以锚杆为主要构件并辅以其他支护构件而组成的锚杆支护系统，是近几年来发展起来并得到广泛应用的新的锚杆支护形式，主要用系统，是近几年来发展起来并得到广泛应用的新的锚杆支护形式，主要用于煤巷支护，其类型主要有于煤巷支护，其类型主要有锚网支护、锚带（梁）网支护锚网支护、锚带（梁）网支护等。等。 1.1.锚网支护锚网支护 锚网支护是将铁丝网或钢筋网、塑料网等用托盘固定或绑扎在锚杆上锚网支护是将铁丝网或钢筋网、塑料网等用托盘固定或绑扎在锚杆上所组成的复合支护形式。所组成的复合支护形式。 各种网主要用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散岩石掉落，也可用各种网主要用来维护锚杆间的围岩，防止小块松散岩石掉落
38、，也可用作喷射混凝土的配筋；同时，被锚杆拉紧的网还能起到联系各锚杆组成支作喷射混凝土的配筋；同时，被锚杆拉紧的网还能起到联系各锚杆组成支护整体的作用。各种网负担的松散岩石的荷载主要取决于锚杆间距大小。护整体的作用。各种网负担的松散岩石的荷载主要取决于锚杆间距大小。 常用于锚网支护的网有铁丝网、钢筋网与塑料网等。常用于锚网支护的网有铁丝网、钢筋网与塑料网等。 （1 1）铁丝网）铁丝网一般采用一般采用 3 34mm4mm的镀锌铁丝编织而成。菱形网网孔尺的镀锌铁丝编织而成。菱形网网孔尺寸为寸为40mm40mm40mm40mm100mm100mm100mm100mm。 （2 2）钢筋网）钢筋网是由钢筋
39、焊接而成的大网格金属网。直径约是由钢筋焊接而成的大网格金属网。直径约6 610mm10mm，网，网格约格约150mm150mm150mm150mm。这种网强度和刚度都比较大，不仅能阻止松动这种网强度和刚度都比较大，不仅能阻止松动岩块掉落，而且能够有效地增加锚杆支护的整体效果，岩块掉落，而且能够有效地增加锚杆支护的整体效果，适用于大变形、适用于大变形、高应力巷道支护。高应力巷道支护。 （3 3）塑料网）塑料网具有成本低、轻便、抗腐蚀等特点，但是强度和刚度较低。具有成本低、轻便、抗腐蚀等特点，但是强度和刚度较低。目前国外已用聚酯网代替塑料网，聚酯网具有强度大、重量轻、刚度大等目前国外已用聚酯网代替
40、塑料网，聚酯网具有强度大、重量轻、刚度大等优点，但这种网的价格相对较高。优点，但这种网的价格相对较高。 2 2锚带网支护锚带网支护 锚带网支护是由锚杆、钢锚带网支护是由锚杆、钢带（钢筋梯）及金属网等组带（钢筋梯）及金属网等组成。其中钢带是锚带网支护成。其中钢带是锚带网支护系统的关键部件。它将单根系统的关键部件。它将单根锚杆联接起来，组成一个整锚杆联接起来，组成一个整体承载结构，提高锚杆支护体承载结构，提高锚杆支护的整体效果。钢带是由的整体效果。钢带是由2 23mm3mm的薄钢板制成，钢带上的薄钢板制成，钢带上有锚杆安装孔，使打眼、安有锚杆安装孔，使打眼、安装极其方便。根据制作钢带装极其方便。根
41、据制作钢带的材料不同，主要有平钢带的材料不同，主要有平钢带、WW钢带及钢筋梯等型式。钢带及钢筋梯等型式。 四、小孔径预应力锚索支护 预应力锚索加强支护在煤巷支护中占有重要地位。具有锚固深度大，预应力锚索加强支护在煤巷支护中占有重要地位。具有锚固深度大，可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中；且可施加预应力，可将下部不稳定岩层锚固在上部稳定的岩层中；且可施加预应力，实现主实现主动支护。动支护。因而在大断面、地质构造破坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、因而在大断面、地质构造破坏地段、顶板软弱且较厚、高地应力、综放巷道等困难、复杂的巷道中，得到广泛应用。综放巷道等困难、复杂的巷道中，得到广泛应用。
42、 采用锚杆钻机打采用锚杆钻机打282832mm32mm的小钻孔、树脂药卷加长锚固、单根钢的小钻孔、树脂药卷加长锚固、单根钢绞线的小孔径预应力锚索加强支护技术，简化了施工工艺及施工设备、绞线的小孔径预应力锚索加强支护技术，简化了施工工艺及施工设备、缩短了锚固体养护和施工时间，实现锚索快速承载，提高了工效，是煤缩短了锚固体养护和施工时间，实现锚索快速承载，提高了工效，是煤巷推广锚杆支护中一项重要的保证措施。巷推广锚杆支护中一项重要的保证措施。 1 1小孔径预应力锚索材料及结构小孔径预应力锚索材料及结构（1 1）锚索材料）锚索材料 小孔径预应力锚索主要材料为：钢绞线、锁具、锚固剂。小孔径预应力锚索主
43、要材料为：钢绞线、锁具、锚固剂。 目前较为广泛采用目前较为广泛采用7 7股股 5mm5mm高强度钢绞线。高强度钢绞线。可盘成卷便于运输，又能可盘成卷便于运输，又能自身搅拌树脂药卷快速安装，适合在空间尺寸较小的巷道中使用。自身搅拌树脂药卷快速安装，适合在空间尺寸较小的巷道中使用。 采用普通树脂药卷加长锚固，使用锚杆钻机带动钢铰线搅拌树脂药卷，采用普通树脂药卷加长锚固，使用锚杆钻机带动钢铰线搅拌树脂药卷，安装工序简单。一般等待安装工序简单。一般等待1h1h后即可安装锁具进行张拉，有利于巷道快速后即可安装锁具进行张拉，有利于巷道快速施工和围岩稳定。施工和围岩稳定。 （2 2）锚索结构）锚索结构 小孔
44、径预应力锚索结构可分为三大部分：内锚固段、钢绞线自由段、小孔径预应力锚索结构可分为三大部分：内锚固段、钢绞线自由段、外锚固段。内锚固段外径外锚固段。内锚固段外径D D的最大尺寸以不影响锚索在钻孔中搅拌树脂药的最大尺寸以不影响锚索在钻孔中搅拌树脂药卷为宜，一般比钻孔直径小卷为宜，一般比钻孔直径小6 68mm8mm较好，可确保树脂药卷搅拌均匀。较好，可确保树脂药卷搅拌均匀。 毛刺毛刺锁具锁具槽钢槽钢钢垫板钢垫板围岩表面围岩表面钻孔钻孔钢绞线钢绞线2小孔径预应力锚索施工工艺小孔径预应力锚索施工工艺小孔径预应力锚索施工可分为地面准备、钻孔、锚固、张拉小孔径预应力锚索施工可分为地面准备、钻孔、锚固、张拉
45、4 4个主要工序个主要工序。 27mm27mm钻头钻头钻杆钻杆锚杆钻机锚杆钻机快速药包快速药包中速药包中速药包钢绞线钢绞线驱动器驱动器锚固段锚固段托盘托盘锁具锁具张拉器张拉器切割器切割器超高压隔油泵超高压隔油泵MQY-180MQY-180矿用锚索张拉机具适用于安全要求所必须矿用锚索张拉机具适用于安全要求所必须的场合，如具有爆炸性瓦斯的煤矿井下作业。的场合，如具有爆炸性瓦斯的煤矿井下作业。 MSY-180MSY-180型矿用手动锚索张拉型矿用手动锚索张拉机具由机具由YCD-180YCD-180型预应力张拉千型预应力张拉千斤顶、斤顶、SDB-63SDB-63型手动油泵以及高型手动油泵以及高压油管等
46、组成，构成一组煤矿巷压油管等组成，构成一组煤矿巷道锚索预应力张拉的必备设备。道锚索预应力张拉的必备设备。 对于节理、裂隙发育，断对于节理、裂隙发育，断层破碎带等围岩松散、破碎层破碎带等围岩松散、破碎的情况，可利用锚杆注浆技的情况，可利用锚杆注浆技术，改变围岩松散破碎结构，术，改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力、内摩擦角和提高其粘结力、内摩擦角和围岩的整体性，使围岩为锚围岩的整体性，使围岩为锚杆提供可靠的着力基础，充杆提供可靠的着力基础，充分发挥锚杆对松散破碎岩层分发挥锚杆对松散破碎岩层的锚固作用。注浆锚杆既是的锚固作用。注浆锚杆既是锚杆，又能用其进行注浆。锚杆，又能用其进行注浆。 1 1普通金
47、属锚杆；普通金属锚杆；2 2注浆锚杆；注浆锚杆；3 3喷层与金属网；喷层与金属网；4 4注浆扩散范围；注浆扩散范围；5 5锚杆作用形成的岩石拱；锚杆作用形成的岩石拱；6 6喷喷层作用形成的组合拱层作用形成的组合拱 五、锚注支护 对穿过断层破碎带、淋水带超前注浆，巷道注浆加固要求一定初锚力和需控对穿过断层破碎带、淋水带超前注浆，巷道注浆加固要求一定初锚力和需控压注浆的巷道，可采用可控压内注浆锚杆。压注浆的巷道，可采用可控压内注浆锚杆。 对于不考虑初锚力，不需控压注浆的巷道施工、修复和加固，可采用普通内对于不考虑初锚力，不需控压注浆的巷道施工、修复和加固，可采用普通内注式注浆锚杆。注式注浆锚杆。进
48、进浆浆管管逆逆止止阀阀锚锚杆杆螺螺母母托托盘盘止止浆浆塞塞锚锚杆杆体体活活塞塞分分浆浆塞塞弹弹簧簧水水泥泥药药卷卷挡挡板板锚锚杆杆尾尾倒倒楔楔主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析中国煤炭中国煤炭 第第2525卷第卷第期（总第期（总第277277期）期） 1999 1999 年第年第 8 8 期期Werld CoalWerld Coal,1999, ,1999, No5, 44No5, 4447 47 李孝尚译李孝尚译 本刊校本刊校1 1 概述概述大多数采用长壁工作面开采的煤矿面临的主要障碍是采区巷道掘进和支护问题。大多数采用长壁工作面开采的煤矿面临的主要障碍是采区巷道掘
49、进和支护问题。锚杆支护过程是妨碍煤炭开采进度的锚杆支护过程是妨碍煤炭开采进度的“瓶颈瓶颈”，在一个工作面采煤循环中所占的时，在一个工作面采煤循环中所占的时间最长。房柱式开采煤矿面临同样的问题。当锚杆支护密度较大时，如果将锚杆支间最长。房柱式开采煤矿面临同样的问题。当锚杆支护密度较大时，如果将锚杆支护的时间缩少一半，工作面煤炭产量几乎可以提高护的时间缩少一半，工作面煤炭产量几乎可以提高1 1倍。倍。 连续采煤机的设计开机率一般超过连续采煤机的设计开机率一般超过95%95%，但一天内的实际开机时间只有，但一天内的实际开机时间只有4.74.77.2h7.2h。为了改变这种状况，需要采用一种综合系统方
50、法，该方法将。为了改变这种状况，需要采用一种综合系统方法，该方法将煤炭开采、顶板支护、煤炭运输、通风、设备维修和材料供应各环节进行煤炭开采、顶板支护、煤炭运输、通风、设备维修和材料供应各环节进行合理配置、系统优化，以提高采煤设备的开机率。同时，新设备、新材料合理配置、系统优化，以提高采煤设备的开机率。同时，新设备、新材料和新工艺的采用也有利于采煤设备开机率的提高。和新工艺的采用也有利于采煤设备开机率的提高。美国、南非、澳大利亚和英国等国的煤矿已经采用了良好的顶板支护设美国、南非、澳大利亚和英国等国的煤矿已经采用了良好的顶板支护设备和技术，但目前仍需要及时引进这种系统方法。中国、俄罗斯、波兰和备
