1、项目项目1 1 水平巷道施工水平巷道施工任务任务2 2 施工准备施工准备n 主要教学内容主要教学内容 钻眼设备和装岩设备的选择。钻眼设备和装岩设备的选择。 支护材料和支护方式的设计与选支护材料和支护方式的设计与选择。择。 施工组织方式和安全检查。施工组织方式和安全检查。项目1 任务2 施工准备施工准备任务任务2 施工准备施工准备项目项目1 1 任务任务2 2 施工准备施工准备（1）会选择钻眼施工设备，并能操作（2）会选择装岩设备，并能操作（3）能选择支护材料（4）能完成支护设计（5）能完成安全检查任务能能力力目目标标教学目标：能力目标、知识目标、素质目标(1)能陈述施工设备的构造与工作原理(2
2、)熟悉施工设备的主要性能(3)能陈述锚喷支护的原理、支护的基本形式(4)能合理选择支护方式，并分析支护其支护效果知识目标项目项目1 1 任务任务2 2 施工准备施工准备 素质目标（1）做人的素质：“与人交流”、“与人合作”、“诚实为人”（3）提高素质：“自学能力”、“技术创新”（2）做事的素质：“技术应用”、“信息处理”、“分析问题”（4）政治素质：“关心同学”、“关心班集体”项目项目1 1 任务任务2 2 施工准备施工准备实训任务实训任务n 实训实训1 1：依据给定条件，选择凿岩机、煤电钻、装岩设备。：依据给定条件，选择凿岩机、煤电钻、装岩设备。实训实训2 2：操作与维护凿岩机、煤电钻、装岩
3、设备。：操作与维护凿岩机、煤电钻、装岩设备。实训实训3 3：锚杆支护材料的特点与技术参数。：锚杆支护材料的特点与技术参数。实训实训4 4：依据给煤巷或岩巷断面条件与岩石性质，设计锚杆：依据给煤巷或岩巷断面条件与岩石性质，设计锚杆支护参数。支护参数。项目1任务2 施工准备巷道掘进破岩的方法：机械破岩与钻眼爆破破岩两种。目前主是钻眼爆破破岩。钻眼机械按使用的动力不同可分为：风动凿岩机、电动凿岩机、液压凿岩机和内燃凿岩机，目前主是使用风动凿岩机、电动凿岩机和液压凿岩机。钻眼机械按破岩机理可分为：冲击式、旋转式和旋转冲击式三类。目前主是使用冲击式和旋转式。Notes:在岩巷施工中，主要采用冲击式风动凿
4、岩机钻眼；在煤和软岩巷施工中则主要采用旋转式煤电钻钻眼。项目1任务2 施工准备2.1钻眼设备选择钻眼设备选择 2.1.12.1.1冲击式风动凿岩机冲击式风动凿岩机1)手持式凿岩机：需要人力支撑与推进，劳动强度大，可以钻凿任意方向的炮眼；主要在立井掘进中使用。2)气腿式凿岩机：在机身下有一个气腿，起支撑与推进作用，操作灵活，适应性强，使用最为广泛；主要用于钻凿水平和倾斜巷道的炮眼。3)向上式（伸缩式）凿岩机：尾部固定有一个可伸缩的气腿，它既是支架又是推进器，可以自下向上钻凿于水平成6090的炮眼；主要用于钻掘进反井、煤仓及顶板锚杆眼。4)导轨式凿岩机：由于重量大，冲击力大，需要与凿岩台车（钻车）
5、或凿岩柱架配套使用；可钻凿水平及各种方向的炮眼；主要用于大断面巷道的施工。项目1任务2 施工准备 风动凿岩机破岩原理风动凿岩机破岩原理 凿岩机是利用压气推动机体内的活塞前后移动打击钎子完成钻眼工作的。它的破岩原理（钻孔形成过程）如图1-2-1所示。项目1任务2 施工准备图1-2-1 冲击破岩原理图1-2-2a YT-23型气腿式凿岩机项目1任务2 施工准备风动凿岩机构造风动凿岩机构造风动凿岩机类型虽多，但其结构大同小异。现以YT-23型凿岩机为例，说明其构造和功能。YT-23型凿岩机外形如图1-2-2a、b所示。主机由柄体、缸体和机头三个部件组成，利用两根螺杆固装在一起。 图1-2-2 b Y
6、T-23型气腿式凿岩机1凿岩机主机；2钎子；3水管；4压气软管；5气腿；6注油器项目1任务2 施工准备图1-2-2b YT-23型气腿式凿岩机1凿岩机主机；2钎子；3水管；4压气软管；5气腿；6注油器2.1.2 2.1.2 冲击式电动凿岩机冲击式电动凿岩机电动凿岩机是以电作动力,将电动机的回转运动转换为往复冲击运动，常采用的结构形式有偏心块式与活塞压气式两种。电动机为矿用隔爆水冷式，可用于煤矿井下。2.1.32.1.3液压凿岩机液压凿岩机手持式液压凿岩机（小型）：冲击能量较小，主要是用来代替传统的风镐，大多数与小型挖掘装载机、液压工程车等配套使用； 机载式液压凿岩机（大型）：以液压挖掘机的反铲
7、作业装置为基础，将反铲斗换装成凿岩机进行工作，由挖掘机驾驶员在驾驶室内进行操作。 液压凿岩机：润滑条件好；钻速高，比风动凿岩机钻速提高2倍多；没有排气，消除了排气噪音，消除了水雾油雾，环境得到改善。它可以钻较深和直径较大的炮眼。QL-Y28液压凿岩机见1-2-3图。项目1任务2 施工准备图1-2-3 QL-Y28液压凿岩机项目1任务2 施工准备图1-2-3 QL-Y28液压凿岩机2.1.42.1.4凿岩机的使用与维护凿岩机的使用与维护 项目1任务2 施工准备（1）新凿岩机，使用前必须拆卸清洗。（2）向自动注油器注入润滑油。（3）检查工作地点的风压和水压。 （4）使用钎子是否符合质量要求，不合格
8、的禁止使用。（5）风管接入凿岩机，应放气将关内污物吹出。1)开机前的准备工作开机前的准备工作l （6）将钎尾插入凿岩机头，用力顺时针转动钎子，如果转不动，说明机器内有卡塞现象，应及时处理。 （7）拧紧各联接螺栓，开风检查推进器的运转情况，运转正常才能开始工作。 （8）导轨式凿岩机应架好支柱，并检查推进器的运转情况，气腿式凿岩机和向上式凿岩机必须检查其气腿的灵活程度等情况。 （9）对液压凿岩机应要求液压系统有良好的密封性，以防止液压油被污染，以保证液压油有恒定的压力。 项目1任务2 施工准备 （1）控制转动速度 开眼时应慢速转动，待孔的深度到达1015mm以后，再逐渐转入全速运转。在凿岩过程中，
9、要按孔位设计使钎杆直线前进，并位于孔的中心。 （2）合理的轴推力 轴推力过小，机器产生回跳，振动增大，凿岩效率降低； 轴推力过大大，钎子顶紧眼底，使机器在超负荷下运转，易过早磨损零件，使凿岩速度减慢。 （3）卡钎处理 凿岩机卡钎时，应减少轴推力，即可逐步趋于正常。项目1任务2 施工准备2)工作时的注意事项 （4）经常观察排粉 观察排粉情况，保持正常排粉量。 （5）调节好注油量 要注意观察注油的储量和出油情况。无油作业时，容易使零件过早磨损。当润滑油过多时，会造成工作面污染。 （6）注意听机器的声响 操作时应注意机器的声响，观察其运转情况，发现问题，及时处理。 （7）注意钎子的工作状态 出现异常
10、如弯曲、裂隙等，及时更换。项目1任务2 施工准备 （8）操作向上式凿岩机时应注意气腿的给气量 防止凿岩机上下摆动造成事故。手握机器时不能过紧更不能骑在气腿上以防止伤人损机。 （9）避免顶板事故 要注意岩石情况，沿层理、节理和裂隙穿孔，禁止打残眼，随时观察有无冒顶、片帮的危险。 （10）正确使用开孔功能 开孔是用降低了的冲击压力和固定的推进压力来完成的。项目1任务2 施工准备(1)(1)合理选择与正确使用凿岩机合理选择与正确使用凿岩机 司机操作要熟练，并要加保养与维修凿岩机，保证凿岩机正常运转。(2)(2)保证风压保证风压 工作面风压应不低于0.5Mpa。实践表明，风压提高或降低0.1Mpa，相
11、应的钻速就能提高或降低30%左右。风压过高不好，它会引起凿岩机剧烈振动，使零部件磨损加快、耗气量增大。项目1任务2 施工准备3)提高凿岩效率的主要措施(3)(3)合适的轴向推力合适的轴向推力。(4)(4)正确确定眼径和眼深正确确定眼径和眼深 炮眼直径和深度加大，钻速必然下降，气腿式岩机适合的炮眼直为3846mm，眼深不宜超过5m。(5)(5)改善劳动组织改善劳动组织 提高凿岩的时利用率，减小辅助作业时间。(6)(6)快速排除故障快速排除故障项目1任务2 施工准备（1）煤电钻的构造：由电动机、减速器、手柄、散热风扇和外壳组成。（2）煤电钻的防爆：煤电钻的外壳用铸铝合金制成，要求严密隔爆，壳外设有
12、轴向散热片、由风机冷却。手柄上设有开关扳手，手柄包有绝缘橡胶，以防触电。（3）防尘：为了降尘，制成中孔供水湿式煤电钻。MZ-12S型煤电钻属矿用隔爆型，钻眼时，由供水开关控制，通入适量清水，经空心麻花钻杆，在钻杆端部的空心钻头处喷水，喷水后其平均粉尘浓度仅为干式钻眼时粉尘浓度的5%。（4）煤电钻适用条件：在煤层和f4的软岩中钻眼。项目1任务2 施工准备2.1.5 旋转式钻眼工具旋转式钻眼工具1) 煤电钻 如图1-2-4所示。钎刃在轴向压力P的作用下侵入岩石，同时钎刃不停地旋转，旋转力矩M推动钎刃向前切削岩石。在P和M的共同作用下，孔底岩石连续沿螺旋线破坏，切削下来的岩石碎屑，沿着钎杆的螺旋沟排
13、出或用压力水排除。项目1任务2 施工准备图1-2-4 旋转式钻眼破岩原理2)破岩原理（1）轴推力与钻速的关系（2）转数对钻速的影响（3）推力和转速与所消耗的功率和钻速的关系项目1任务2 施工准备3) 影响旋转式钻眼速度的因素 项目1任务2 施工准备2. 2 装岩设备选择装岩设备选择装岩与调车是巷道掘进中比较繁重的工作。一般情况下，装岩时间约占掘进循环时间的3550%，因此，提高装运综合机械化水平及其生产率，是实现快速掘进的主要措施之一。2.2.1 选择装岩设备选择装岩设备工作面爆破并经通风将炮烟排除后，即可进行装岩。装岩前必须检查顶板、两帮，清除悬石，修理支架，检查电力供应线路，清理轨道，使工
14、作面处于安全状态。常用的岩石装岩机有耙斗式装岩机、铲斗式装岩耙斗式装岩机、铲斗式装岩机、蟹爪式装岩机等机、蟹爪式装岩机等。1 1）耙斗装岩机）耙斗装岩机（1）结构和适用范围 耙装机:耙斗、绞车、机体和辅助设备等组成 ，使用情况见图1-2-5a、b。 耙斗装岩机的特点：结构简单，操作方便、生产率高，易于修造，成本低，以电为动力，轨轮行走。 适用条件：净高2.2m、宽2.0m以上的水平巷道或倾角小于30的倾斜巷道，使用广泛。项目1任务2 施工准备图1-2-5 a 耙斗装载机图1-2-5b 耙斗装载机装岩示意图1连杆；2主、副滚筒；3卡轨器；4操纵手把；5调整螺丝；6耙斗；7固定楔；8尾轮；9耙斗钢
15、丝绳；10电动机；11减速器；12架绳轮；13卸料槽；14矿车项目1任务2 施工准备图1-2-5 b 耙斗装载机1连杆；2主、副滚筒；3卡轨器；4操纵手把；5调整螺丝；6耙斗；7固定楔；8尾轮；9耙斗钢丝绳；10电动机；11减速器；12架绳轮；13卸料槽；14矿车项目1任务2 施工准备2）操作与使用）操作与使用（1）装岩前，固定耙斗机：装岩前，固定耙斗机：先用耙斗机上的四个大卡轨器，将装载机固定在轨道上。（2）装设固定楔，挂上尾轮装设固定楔，挂上尾轮：放炮后在工作面打好上部眼，在炮眼内或另打眼装设固定楔，挂上尾轮，准备耙岩。（3）耙岩与装车：耙岩与装车：司机压紧主绳滚筒操作把手，此时主绳滚筒转
16、动，副滚筒从动，牵引耙斗耙取矸石至卸料槽，卸入矿车。随后再压紧副绳滚筒的操纵手把，此时副绳滚筒转动，主绳滚筒从动，耙斗空载返回工作面，重复装岩。 项目1任务2 施工准备（3）楔子的固定方法。硬岩固定楔长一般为400500，由45号钢制的楔体和紧楔组成，软岩固定楔长为600800，它是由带楔头的钢丝绳套与紧楔组成 (图1-2-10)，这种楔子具有较大的锚固力，可用于f4的软岩石亦可在硬岩中使用。楔眼应高于岩堆 8001000，其眼数视巷道宽度而定，眼距l.0m左右。眼深应比楔子长50100,并向下略带510倾角，以防楔子拔出。Notes：（1）为了提高装岩生产率，在调车时间，可将矸石耙至簸箕口前
17、，待空车到达后，即可装载。（2）耙取巷道两侧岩石时，只需移动尾轮位置即可，尾轮用钩挂在固定楔上。 铲斗装岩机有后卸式和侧卸式两大类。侧卸式铲斗装岩机是一种较先进的装岩机。项目1任务2 施工准备2)铲斗装岩机铲斗装岩机结构与操作结构：由装载提升机构，回转机构，轮式行走机构和操作系统四部分组成 (图1-2-6)。装岩机的适用范围 这类装岩机主要用于井下水平岩石巷道装载，亦可用于倾角在8以下的倾斜巷道。(1)后卸式铲斗装岩机后卸式铲斗装岩机项目1任务2 施工准备 1铲斗；2斗柄；3弹簧；4、10稳绳；5缓冲弹簧；6提升链条;7导轨;8回转底盘; 9回转台图1-2-6 铲斗后卸式装岩机 项目1任务2
18、施工准备2）侧卸式铲斗装岩机（1）主要性能 采用了履带行走机构采用了履带行走机构：克服了上述后卸式装岩机在轨道上行走，装岩面宽度受限制的缺点； 机体稳定性好机体稳定性好：可在小倾角的上、下山使用； 能一机多用能一机多用(装岩、铲底、辅助安装支架等装岩、铲底、辅助安装支架等)：改变了斗型和卸载方式，克服了对装岩块度要求严，卸载时粉尘大的缺点。（2）装岩机的型号及适用范围 主要型号：主要型号：国产侧卸式装岩机有ZC-l型和ZLC-60型。其中ZLC-60型是针对ZC-l型使用中暴露出的稳定性不够好；工作机构提升油缸布置不合理，行走部一些零件磨损较快等问题进行改进后的产品。结构如图1-2-7a、b所
19、示。 适用范围：该机适用于宽度大于或等于4m，高度大于或等于3.5m的巷道。项目1任务2 施工准备图1-2-7a ZLC-60型铲斗侧卸式装岩机项目1任务2 施工准备图1-2-7b ZLC-60型铲斗侧卸式装岩机项目1任务2 施工准备图1-2-7b ZLC-60型铲斗侧卸式装岩机项目1任务2 施工准备3蟹爪式装载机蟹爪装岩机的性能和使用范围 性能：性能：有连续装载，且有转载运输机，可与大容量的运输设备配套，减少辅助时间，提高装岩效率。 适用条件：适用条件：适用于7m2以上断面的水平岩巷，可装载f1216的岩石，岩石块度在500mm以下为宜。结构和工作原理结构由蟹爪、履带行走部、转载输送机、液压
20、系统和电气系统等组成 (图1-2-8)。装载机前端的铲板上设有一对蟹爪，在电动机或液压马达驱动下，连续交替扒取矸石，并经刮板输送机运到机尾胶带输送机上，而后再装入运输设备。图1-2-8 ZYZ-60型蟹爪式装岩机 项目1任务2 施工准备1）提高司机操作技术，加强维修与保养2）要提高装载机的工时利用率3）要严格按照爆破图表作业4）合理确定装岩、运输机械作业线项目1任务2 施工准备2.2.2 提高岩石装运效率的措施提高岩石装运效率的措施 notes:在掘进实训基地完成蟹爪式装岩机的操作实训2.3.1 2.3.1 水泥水泥 水泥是人工制造的一种水硬性的胶结材料。 水泥的品种很多，应用较多是硅酸盐类水
21、泥，常用的品种有硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、矿渣硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥等。 1）水泥矿物成分及性质见表1.2.1。 2）水泥选择的主要性能指标 水泥标号水泥标号: :以水泥标准试件28d的抗压强度作为水泥的标号。有275、325、425、525、525、725等型号。但3d、7d和28d的抗折强度不得低于表1.2.2的规定。 水泥的密度水泥的密度: :是指单位体积水泥的质量。其密度一般为31003200kg/m3。项目1任务2 施工准备2.3支护材料选择支护材料选择支护材料：木材、石材、金属材料、混凝土等。表表1.2.1 1.2.1 水泥熟料矿物成分及性质水泥熟料矿物
22、成分及性质矿物名称及化学成分所占的百分数性 质凝化硬程度水化热量强 度硅酸三钙（3CaO SiO2）硅酸二钙（2CaO SiO2）铝酸三钙（3CaO Al2O3）铁铝酸四钙(4CaAl2O3Fe2O3)37%60%15%37%7%15%10%18%快慢最 快快大小最 大中高早期低后期高最 低中项目1任务2 施工准备标准稠度的需水量：标准稠度的需水量：是指水泥浆在一定时间达到标准稠度所需的拌水量，用加水量占水泥的百分数表示。 如硅酸盐水泥的标准稠度的用水量为23%31%。他直接影响到拌制混凝土或水泥砂浆的水泥用量、强度、抗渗性、抗水性和拌合物的和易性。凝结时间：凝结时间：从水泥加水拌和起到水泥浆
23、开始失去可塑性为止，其所需的时间叫初凝时间初凝时间。从水泥加水拌和起到水泥浆达到规定的强度为止，其所需的时间叫终凝时间终凝时间。 国家标准规定：硅酸盐水泥的初凝时间45min,终凝时间12h。项目1任务2 施工准备表1.2.2 硅酸盐类水泥各龄期强度（GB17585）水泥种类标号抗压强度，kgf/cm(Mpa)抗折强度，kgf/cm(Mpa)3d7d28d3d7d28d硅酸盐水泥425425R525525R625625R725R180(17.7)224(22.0)230(22.0)275(27.0)290(28.4)326(32.0)377(37.0)270（26.5）340（33.3）430
24、（42.2）425（41.7）425（41.7）525（51.5）525（51.5）625（61.3）625（61.3）725（71.1）34（3.3）42（4.1）42（4.1）50（4.9）50（4.9）56（5.5）63（6.2）46（4.554（5.362（6.164（6.3）64（6.3）72（7.1）72（7.1）80（7.8）80（7.8）88（8.6）notes：R代表早强型水泥。项目1任务2 施工准备体积安定性：体积安定性：是指标准稠度的水泥净浆在硬化过程中体积变化是否均匀和不产生裂纹的性质。 检测法：沸煮法。安定性不合格的水泥，会在后期硬化过程中产生裂缝或破碎，严重影响工程
25、质量。 水化热：水化热：水泥水化作用时，放出的热量。 水化热对水泥使用有很大的影响。对大体积混凝土工程，其危害就严重。 抗水性：抗水性：是指硬化后的水泥对环境水腐蚀的抵抗性能。 硅酸盐水泥和普通水泥的抗水性能较差，可采用增强混凝土的密实性，或在其表面涂沥青等防水材料，以增强其抗水性。项目1任务2 施工准备 混凝土混凝土= =水泥水泥+ +砂砂+ +石子石子+ +水水+ +其他其他。 水泥：水泥：水硬胶凝料。正确选择水泥品种及标号。 砂（细骨料）砂（细骨料）：粒径为0.155mm，常用天然砂，以河砂为优, 提高混凝土的密实性和强度。 石子（粗骨料）石子（粗骨料）：粒径大于5mm，一般以560mm
26、为宜，常用卵石和碎石两种,骨架和提高强度作用。 水：水：要求pH4，硫酸盐含量按SO3计不应超过水重的1%。一般用软用水。拌和和养护作用， 其他：其他：早强剂（氯化钙、氯化钠），速凝剂（红星型和711型），减水剂（亚硫酸盐纸浆废液、木质素硫酸钙等）项目1任务2 施工准备2.3.2混凝土混凝土测定方法：普遍使用坍落度试验。如图1-2-9所示。项目1任务2 施工准备1）混凝土的主要技术性质（1）和易性：）和易性：是指混凝土拌合物在保证质地均匀、各组成成分不析离的条件下，适合于搅拌、运输、浇灌与捣实的综合性质。用坍落度表示。参看教材P58表1-2-13。110023h300200 图1-2-9坍落度
27、的测定1锥筒；2横尺；3量尺；h坍落度（2）混凝土的强度与强度等级项目1任务2 施工准备混凝土的强度的分级混凝土的强度的分级：十个等级（C5、C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C40、C50、C60）。应用应用：C5-C10主要用于应力要求不大基础工程； C15-C13主要用于普通混凝土和钢筋混凝土； C40-C60主要用于应力要求较高的预应力钢筋混凝土中。混凝土的强度：通常是指混凝土的抗压强度。水泥标号和水灰化混凝土强度与水泥标号，水灰比的关系如下： BWCRARC28BWCRARc28式中：R28 混凝土28d抗压强度，Mpa； RC 水泥的实际强度， Mpa； C/W灰水
28、比（水泥与水的质量比）； A、 B经验系数，见教材P58表1-2-1(1-2-1)项目1任务2 施工准备2）影响混凝土强度的主要因素 配制塑性混凝土: RC2.5R28 (1-2-2) 配制干硬性混凝土或高强度混凝土: RC1.5R28 (1-2-3) 骨料规格：粒径为0.155mm河砂；粒径560mm的卵石和碎石。 养护温度与湿度： 捣固方式：机械、人工。 养护时间:各龄期混凝土强度增长情况见表1.2.3项目1任务2 施工准备表表1.2.3 混凝土各龄期强度的增长值混凝土各龄期强度的增长值 龄 期7d28d3月6月1a2a5a20a混凝土28d抗压强度相对值0.600.751.001.251
29、.501.752.002.253.00绝对体积法绝对体积法: :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进行设计的。 设计步骤与方法设计步骤与方法 确定水灰比W/C W/C =ARC (R28+ ABRC ) (1-2-4) 式中 W/C水灰比； W用水量，kg； C水泥用量，kg； R28混凝土28d抗压强度，Mpa； RC水泥标号，Mpa； A、B经验系数。项目1任务2 施工准备3）混凝土配合比设计）混凝土配合比设计确定用水量W 可根据本地区或本单位的经验数据选用。也可参表1.2.4选用项目1任务2 施工准备 所需坍落度/ cm卵石最大
30、粒径碎石最大粒径10mm20mm40mmm15mm20mm40mmm13190170160205185170352001801702151951805721019018022520519079215195185235215200表1.2.4 混凝土用水量选用表 单位:kg/m3注：本表适合于水灰比0.40.8的混凝土,采用细砂增加用水量510kg, 采用粗砂则可减少510kg。计算水泥用量C C=W/（W/C） kg （1-2-5) 计算砂率SK 砂率：是指砂的质量占砂、石总质量的百分率。 Sk = S/（S+ G）100 % （1-2-6) 确定砂率大小确定砂率大小：应以砂子应填满石子的空隙
31、，并稍有富余为原则。砂率可根据砂、石的性能计算得出，也可以根据本地区或本单位的使用经验选用，也可按表1.2.5选用。项目1任务2 施工准备 水灰比W/C卵石最大粒径碎石最大粒径10mm20mm40mmm15mm20mm40mmm0.42632253124303035293427320.53035293428333338323730350.63338323731363641354033380.7364135403439394438433641表1.2.5 混凝土砂率选用表 单位:%注：表中数值适用于中砂拌制的坍落度为16cm的混凝土，对不同条件的混凝土须作相应调整。项目1任务2 施工准备计算砂S
32、、石G用量 根据绝对体积法原理，每m3混凝土的拌合物中，各组成材料绝对体积之和为1 m3，即：项目1任务2 施工准备C /C+W/1+S/ S+ G/ g=1S/（S+G）=SK (1-2-7)解联立方程组（1-2-7），求出砂S、石G用量。确定混凝土的初步配合比C ：S：G：=1：S/C：G/C：W/C或：水泥：砂：石=1：x:y 水灰比=W/C试验调整取少量材料试拌调整、确定配比测强度取少量材料试拌项目1任务2 施工准备常用的木材（坑木）有常用的木材（坑木）有：松木、杉木、桦木、榆木和柞木，其中以松木为主。强度：强度：以东北长白山地区红松为例，说明其物理、力学性质。重度为4.40（5.94
33、）kN/m3，顺纹抗压强度极限32.8(52.2)MPa，顺纹抗拉强度极限98.1(112.6)MPa，顺纹径向抗剪强度极限6.3(8.8)MPa，顺纹弦向抗剪强度极限6.9(7.0)MPa，横向弯曲强度极限65.3(99.3)MPa 。木材处理木材处理：经防腐处理，能延长服务年限，从而节省坑木用量。项目1任务2 施工准备2.3.3木材木材支护用的钢材：支护用的钢材：特殊型钢和矿用工字钢（图1-2-10）。 钢支架的特点：钢支架的特点：强度高、使用期长、可多次复用、容易安装、耐火性强等优点，但工人劳动强度大、初期投资大。 项目1任务2 施工准备xyxybHBr2Y斜 度 3:10rr1hXXd
34、b-d4Ytb2.3.4钢材钢材图1-2-10矿用特殊型钢（U型钢）与矿用工字钢 项目1任务2 施工准备石材（料石）的特点：石材（料石）的特点：强度较高、不易风化、天然的、成本低，但较重。料石的加工料石的加工：按加工粗细不同，分为毛料石，粗料石和细料石三种。井下支护多用毛料石和粗料石。料石的形状：料石的形状：多作成长方体，一般规格为：(250300) mm (200250) mm (150200) mm每块料石的重量应控制在40kg以下，以便于施工。2.3.5石材石材 棚式支架（棚子）的构成：一梁（顶梁）+两柱（腿）。 常用于巷道围岩十分破碎、不稳定、不适宜采用锚喷支护，主要用于服务期不长的采
35、区巷道，一般为810年。 项目1任务2 施工准备2.4巷道支护巷道支护支护的目的：支护的目的：改善围岩的受力状况，减缓围岩的变形移动速度，维护安全的工作空间，预防发生事故。基本形式：基本形式：架棚支护、砌碹支护和锚喷支护。2.4.1架棚支护架棚支护 图1-2-11梯形木棚1顶楔；2棚褪；3木楔；4背板；5撑柱；6角楔 。项目1任务2 施工准备1）木棚 巷道中常用的木棚是梯形棚子，由顶梁、棚腿和背板、木楔等组成，其结构如图1-2-11所示。 2 2）金属棚子）金属棚子 金属棚子金属棚子可分为金属梯形支架和金属拱形支架,常用1116号矿用工字钢或1824kg/m钢轨制成。 金属梯形支架金属梯形支架
36、 金属梯形支架有两种类型，一种为梯形刚性支架，另一种为梯形可缩性支架。一般多用梯形刚性支架。 金属无腿与有腿拱形支架金属无腿与有腿拱形支架 无腿拱形支架适用于两帮岩石较为稳定的巷道，有腿拱形支架适用于围岩较稳定的巷道，铰接拱形支架适用于岩层松软和受采动影响较大的采区巷道。无腿拱形金属临时支架如图1-2-12。项目1任务2 施工准备 （b）无腿拱形金属临时支架1-架顶；2-顶托；3-连接板；4-底座；5-圆木 ；6-托钩 。项目1任务2 施工准备a金属拱型支架实训室 图1-2-12 拱形金属支架 锚喷支护：锚喷支护：是锚杆支护、喷射混凝土以及锚杆与喷浆联合支护等的总称。锚喷支护特点有： 及时性及
37、时性 锚喷支护能及时加固围岩，同时还提高了加固围岩的粘聚力c和内摩擦角，因而表现出岩体抗剪强度上升，限制支护前变形的发展，阻止围岩进入松弛状态 （图1-2-13 ）。项目1任务2 施工准备3）装配式钢筋混凝土棚子（简称钢筋混凝支架）装配式钢筋混凝土棚子（简称钢筋混凝支架） 适应于地压稳定，断面小于12m2巷道，但应避免用于受采动影响的巷道。2.4.3锚喷支护锚喷支护图1-2-13锚喷支护使岩体抗剪强度上移与开挖面的空间效应 项目1任务2 施工准备项目1任务2 施工准备紧贴性紧贴性 锚喷支护与围岩能全面紧密地粘贴，粘结力一般可达7MPa。这种紧贴性可产生“联锁”、“复合”、“增强”三种作用。柔韧
38、性柔韧性 锚喷支护容易调整围岩的变形，能有控制地允许围岩在塑性区有适度的发展，以便发挥围岩的自承能力。 支护组合和设置时间的灵活性支护组合和设置时间的灵活性深入围岩内部加固深入围岩内部加固图1-2-14岩石特性曲线 项目1任务2 施工准备根据图1-2-14岩石特性曲线可知：（1）支护太“刚”：不能充分利用地层抗力而使支护承受相当大的径向荷载；（2）支护太“柔”：则会导致围岩松动，形成松动压力，也会使支护上所受的荷载明显增大。锚杆支护的作用原理项目1任务2 施工准备1）锚杆支护悬吊作用图1-2-15锚杆的悬吊作用原理图图1-2-16 锚杆的组合梁作用原理图 项目1任务2 施工准备组合梁作用图1-
39、2-17锚杆的挤压加固作用原理图 项目1任务2 施工准备挤压加固作用图1-2-18 锚杆的减小跨度作用原理图 项目1任务2 施工准备减小跨度作用提提高高抗抗弯弯能能力力项目1任务2 施工准备（2）锚杆的类型与适用性分析钢筋砂浆锚杆钢筋砂浆锚杆 施工时，先向锚杆孔内注满标号为25号以上的水泥砂浆，然后插入1620mm螺纹钢筋，利用砂浆与钢筋、孔壁间的粘结力锚固岩层（图1-2-19）。图1-2-19钢筋砂浆锚杆 1钢筋；2 砂浆 项目1任务2 施工准备树脂锚杆树脂锚杆它是由树脂药包和杆体组成(图1-2-20)。安装时，药包用锚杆体送入孔后，转动杆体将药包捣破，随之上垫板拧紧螺帽，使化学药剂混合进行
40、化学反应，将锚头与孔壁岩石粘结在一起。树脂锚杆多为端头锚固型，不宜用于软岩，成本高。 图1-2-20树脂锚杆及药包示意图 1树脂、加速剂与填料；2固化剂和填料； 3玻璃管；4玻璃纸或聚脂薄膜外袋；5左旋麻花； 6挡圈项目1任务2 施工准备快硬水泥锚杆快硬水泥锚杆 用快硬水泥卷代替了树脂药卷。使用前需浸水23min，在锚杆孔内经杆头搅拌，12min后锚固力开始增长，1h后锚固力高达60KN左右。 适用于围岩自稳时间超过12min的各类永久性地下工程，配合先喷后锚，在软岩中亦可应用。快硬膨胀水泥锚杆（能膨胀） 用快硬膨胀水泥卷取代快硬水泥卷。安装时，把水泥卷的塑料袋、纱网内的圆纸筒去掉，把水泥卷串
41、入杆体放在阻挡垫圈上，并在水泥卷上套加一垫圈，将水泥卷插入水中浸泡 35s后送入锚孔中用冲压管轻轻压实后，用力冲击几下，而后套上垫板，紧固螺母(图1-2-21)。用一个水泥卷，25min后，锚固力可达2040KN；用两个水泥卷，锚固力可达6090KN。图1-2-21快硬膨胀水泥锚杆结构及使用过程1金属锚杆杆体；2阻挡垫圈；3水泥卷；4执圈；5冲压管；6垫板；7螺帽 项目1任务2 施工准备管缝式锚杆（开缝式管缝式锚杆（开缝式或摩擦式锚杆或摩擦式锚杆）采用高强度钢板卷压成带纵缝的管状杆体（图1-2-22）外径38.1mm，用凿岩机强行压入比杆径小1.52.5mm的锚孔。由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而
42、产生锚固力，属全长锚固型锚杆。项目1任务2 施工准备图1-2-22管缝式锚杆 项目1任务2 施工准备按加固拱原理确定锚杆参数 按挤压加固拱原理，锚杆长度和间距可按下式确定：（1-2-11)锚杆的控制角按45计（对于破裂体较安全）， （1-2-12）锚杆支护设计计算 由上式，如果按常用锚杆长度L=16001800mm，锚杆间距a=600700mm，则加固拱厚度b=9001200mm，这相当于23层的料石碹拱厚度，并且还具有料石拱所不具有的可塑性。锚杆支护设计方法：工程类比法、理论计算法、锚杆支护系统设计法。参看煤巷锚杆支护设计tgaLtgbaLb按悬吊理论计算参数 锚杆长度参数可参照图1-2-2
43、3，按公式求得。项目1任务2 施工准备图1-2-23锚杆悬吊作用计算图 式中 L锚杆全长 K 安全系数，一般取2 H 软弱岩层厚度（或冒落拱高度），m； L1 锚杆锚入稳定岩层的深度，一般为0.250.3m； L2 锚杆外露长度，一般为0.1m。21LLKHL锚杆长度锚杆长度（1-2-13）式中： Q锚杆锚固力（取现场实测数的平均值），kN； a锚杆的间、排距（间、排距相等），m； 悬吊岩层的平均重度，kN/m3； P 锚杆杆体拉断力，kN； D 杆体直径，m； 杆体材料的设计抗拉强度，10MPa。项目1任务2 施工准备锚杆间距锚杆间距要求每根锚杆悬吊岩石的重量要小于或等于锚杆设计锚固力Q或杆
44、体拉断力P2224KHaDpKHaQ（1-2-13）（1-2-14）5 . 0)(887. 0)(5 . 0KHrDaKHQa由上面的公式，可以得到锚杆间、排距计算公式：（1-2-15）（1-2-16）或项目1任务2 施工准备锚杆的布置锚杆的布置方形、三花形适用于比较稳定的岩层；五花形适用于稳定性较差的岩层，其布置如图1-2-24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；层面与裂隙面不明显时，锚杆应垂直于巷道周边锚入。图1-2-24锚杆的布置方式a方形布置；b五花形布置 项目1任务2 施工准备锚杆支护的施工与检验锚杆支护的施工与检验 锚杆孔的钻凿与锚杆安装多
45、采用气腿凿岩机或单体锚杆钻机钻眼，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，待装岩后再用锚杆打眼安装机(图1-2-25)进行支护工作，或者在装岩机后面用此机进行支护。 锚杆的检验锚杆检查内容：孔直径、深度、间距及螺母的拧紧程度，并对锚杆的锚固力进行抽查检验，常用设备是ML-20型锚杆拉力计（图1-2-26），其主要部件是空心千斤顶和一台SY4B-1型高压手摇泵，最大拉力为196kN，活塞行程100mm，重12kg。 图1-2-24 MGJ-1型锚杆的打眼安装机1工作机构；2大臂；3仰角油缸；4支撑油缸；5液压管路系统；6车体；7操作台；8液压泵站；9注浆罐；10电气控制系统；1
46、1座椅项目1任务2 施工准备 图1-2-26 ML-20型锚杆拉力计1空心千斤顶；2高压油管（胶管）；3胶管接头；4压力表；5手摇油泵；6标尺项目1任务2 施工准备巷道锚杆支护设计案例分析巷道锚杆支护设计案例分析选择锚杆选择锚杆 锚杆种类很多，有树脂锚杆，水泥锚杆及管缝式锚杆等树脂锚杆，水泥锚杆及管缝式锚杆等。 树脂锚杆树脂锚杆: :锚固性能优越，锚固力大，质量可靠，选用。锚杆支护设计原理锚杆支护设计原理 锚杆支护的作用锚杆支护的作用就在于保持破坏区范围内岩层的稳定性，并控制其变形的发展。巷道开掘后，两帮与顶底板都会出现一定范围的破坏区，如图1-2-27。锚杆支护设计的主要根据是破坏区的范围值
47、（巷帮破坏深度C，顶板破坏高度b）与载荷值(顶板荷载度Qr、巷邦荷载度Qs)。项目1任务2 施工准备锚杆支护设计必备的原始资料如表锚杆支护设计必备的原始资料如表1.2.6 确定参数（确定参数（b、C、 Qr、 Qs）的方法的方法：采用实测法和计算法。 图1-2-27 巷道开掘围岩破坏区项目1任务2 施工准备 表表1.2.6 锚杆支护设计必备的原始资料锚杆支护设计必备的原始资料序 号原 始 资 料说 明 与 测 取11.5倍巷道宽度范围内顶板岩层层数与厚度（m）由地质柱状图或钻孔资料确定2各层节理裂隙间距D1（m）指沿结构面法线方向上的平均间距，在巷道内(或类似条件巷道内)测取3岩层的分层厚度D
48、2（m）指分层厚度的平均值4岩层的单向抗压强度 cr（Mpa）在井下直接测取,或在实验室内利用岩样测定5煤层厚度hc（m）指被巷道切割的煤层厚度6煤层倾角（）由地质报告给出，或在井下直接量取项目1任务2 施工准备 续表续表1.2.6 锚杆支护设计必备的原始资料锚杆支护设计必备的原始资料7煤层单向抗压强度cc（Mpa）在井下直接量取,或地实验室内利用岩样测定8巷道埋深H（m）地表到巷道的垂直距离9主应力方向与大小有条件时，应在井下实测；不具备时，根据地质构造判断主应力方向10煤柱宽度X(m)煤柱的实际宽度11锚杆在顶板岩层中实际锚固力Pr (kN)在井下实测预定锚固锚杆锚杆拉拔力12锚杆在煤层中
49、实际锚固力Ps(kN)在井下实测预定锚固范围内锚杆拉拔力13巷道几何形状与尺寸宜选用的几何形状项目1任务2 施工准备 1)245(1)25 .1)(2cos1000(222ctgKllhHKCccc （1-2-17）)10/110/(cos)(10crycryccyKKKcab （1-2-18）项目1任务2 施工准备a.巷道两帮破坏深度C的确定b .巷道顶板破坏高度b的确定对于拱形巷道，b值由下式确定： )10/110/(4)(cos)(crycryococcyKKahhhKcab（1-2-19） 公式1-2-18中：a悬臂岩层的半跨距，m，其计算方法如图1-2-28所示图1-2-28 悬臂岩
50、层半跨距a示意图项目1任务2 施工准备 notes:notes:当顶板岩层为为非均质时，应分层计算顶板坏深度。先用1-2-18或1-2-19式计算顶板最下一层的b值，得b1。如果b1小于该岩层的厚度，则b=b1。如果b1值大于该岩层的厚度, 说明破坏范围还要深入到上一岩层。这时，应把抛物线拱在两岩层层面处的宽度作为新的(a+C)值，并代入到1-2-18或1-2-19式，计算第二个岩层的b值，得b2，然后再行判断。此过程反复进行，直到第n岩层的bn值小于该岩层厚度。则顶板岩层的破坏深度b为： b=t1+t2+tn+bn （1-2-20） 式中 t1、t2、tn岩层厚度，m； bn在第n层中破坏深
