第六章矿山地压及其控制讲解

第六章矿山地压及其控制第一节矿山地压的概念会使矿山局部停产，甚至毁灭整个矿山。一、地压的定义地压是泛指在岩体中存在的力，它既包含原岩对围岩的作用力，围岩间的相互作用力，在塑性岩体中，表现为巷道顶板下沉、两帮突出、底板鼓起等现象。当围岩中的应力不超过其弹性极限时，地压可全部由围岩来承担，井巷可以不加支护而体上的压力仅是地压的一部分。二、地压的分类地压的显现使岩体产生变形和各种不同形式的破坏。为了便于分析各种不同性质的地地地压(亦称松动地压)是在一定范围内，滑移或塌落的岩体以重力的形式直接作用于支护体等而变化，在许多情况下，采用承载能力较低的可缩性支架，更能保证井巷的安全。又如，身也具有较大的承载能力，充分利用围岩的承载能力，可以节省大量的支架材料。第二节井巷地压及其控制体中某一点的原岩应力为σ，开挖后该点的次生应力变为σ，它们的比值K=σ/σ。称为00K力增道中心至影响范围的边线距离称为采动影响半径R，其大小为R=(3~5)D(D为巷道影影半径)，习惯上将此范围内的岩体称为围岩，将该范围以外的岩体成为原岩。在围岩区域内不受采动的影响。道开挖后若及时支护，既可以阻止围岩变形的发展，又可以影响围岩的应力分布状态。二、地压的控制井巷的维护应遵循的主要原则如下。(1)合理选择井巷的位置。在生产条件允许下，尽可能选在地质和水文地质条件较好，(2)采用合理的施工。工艺在井巷施工中，应快速掘进，尽量采用光面爆破、预裂爆破锚喷支护，以提高围岩岩体强度，充分发挥其自承能力。(3)选择合理的支护类型。对于以变形地压为主的巷道，应选择可缩性大的柔性支架，松动岩石的重量，如石料砌混凝土、钢木支架、钢筋混凝土支架等。(4)选择合理的断面形状和尺寸。圆形与椭圆形井巷断面的应力集中程度最低，当巷道。(5)确定合理的支护时间。第三节采场地压及其控制一、采场地压的特点由于地下矿体采出后所形成的采掘空间破坏了原岩的自然平衡状态，致使岩体应力重新分为采场地压显现。复杂性、多变性、显现形式的多样性、控制采场地压的难度大等特点。当矿体的围岩完整、稳定时，可采用空场法开采地下资源。空场法(包括留矿法)的采场地压显现，从时间和空间上看，大体可分为开采初期采场回采期间的局部地压显现和开采二、采场地压的控制采场地压控制的主要方法如下。(1)合理确定采场断面形状及矿房、矿柱参数。利用矿柱控制采矿房的跨度、形状，并(2)支撑与岩体加固。回采不稳定矿体时，常利用人工支护回采工作空间，防止冒落。加固，则可收到预控的效果，使回采更接近于在稳固矿体中进行的状况。到该区域之外，从而改善待采矿块的回采条件。(4)合理的回采顺序。在地质构造复杂地段应先回采高应力块段；自断层下盘后退式回采；回采空间的长轴方向尽可能与矿体最大主应力方向平行。(5)充填。在回采期间利用充填处理空区来改善采场围岩及矿柱的受力状态(充填后由于有侧向约束形成三维应力状态)，增强采场围岩的稳定性和矿柱的强度，以及利用充填处(6)崩落。利用崩落围岩的方法消除采空区，控制地压显现以及使承压带卸载，改善相。第四节冲击地压及其控制一、冲击地压概念当在矿床深部(一般指1500m以上)或在构造应力很高的地区进行开采时，有时会在采掘空间周围的岩体中发生突然的爆发式破坏现象，其剧烈程度好像岩体被炸药爆炸一样。；底板鼓起，并伴有巨大响声；气浪冲击造成井下严重破坏及地面剧烈振动(地震)。这种地压现象称为冲击地压(也称岩爆)。冲击地压有强有弱，其破坏性有大有小。按振动能大小的不同，冲击地压的强度可分为五个等级。(1)微冲击。仅有岩体或矿体表层的局部破坏和岩块弹出，岩体深部有微振动。(2)弱冲击。巷道围岩有局部破坏和少量岩块抛出，伴有明显的声响和地震振动，但对支架、设备无严重损害。(3)中等冲击。巷道围岩出现迅速的脆性破坏，并有大量岩石碎块、粉尘抛出，形成气浪冲击，可使几米长的一段巷道冒落，支架及设备损坏。(4)强烈冲击。使长达几十米的地段上支架破坏和巷道冒落，机器及设备受到损坏。发(5)灾害性冲击。在整个开采区域或中段内有许多矿柱发生连锁反应式破坏，矿区或中段内巷道坍塌，甚至可使全矿井报废。二、冲击地压的控制(1)合理布置采掘工程与选择合理的回采顺序。为避免造成过高的应力集中，应尽可能避免巷道之间及巷道与构造断裂之间呈锐角交叉，使相邻采掘工程的间距达到可避免应力增高带相互重叠的程度。回采工作面应是直线布置，少出现急转角变化；采掘空间的长轴，应尽可能与岩体中最大主应力方向呈平行布置；回采时应从构造应力高的地段或构造断裂面、渐扩展，避免突然成倍增长(如两个采场突然合并)，以防造成脉冲载荷诱发冲击地压。(2)使有冲击地压危险的矿层卸压。在矿层上部或下部先行采动，可对有冲击地压危险护作用。(3)使矿岩中积累的弹性变形能有控制地释放。采取松动爆破、振动性爆破，采用较小矿柱，使其小到逐渐压碎但又不至于引起强烈冲击。(4)向岩层中注水使其软化。注水可使岩体强度、弹性模量降低，而增加塑性变形成分，从而可以预防冲击地压。(5)选择合理的采矿方法。从减小冲击地压危险来看，宜选用崩落法，崩落围岩可起卸(6)减小冲击地压危害的其他措施。先用宽工作面掘进巷道，后用废石回填，在巷道周工作面架设防冲击挡板、隔栅等；采用带快速排液阀的可缩性液压支柱支撑回采工作面。第七章巷道支护方式一节木支架支架是由一根顶梁、两个棚腿楔等组成。与底板的夹角一般为80°，并应插到坚实的底板岩石上。安设时应用四个楔子把梁腿接口处与顶帮围岩之间楔紧，以便承受此处较大的挤压力和保持支架的稳定性。空隙，应用废木料或块石填实。以打上小圆木或方木制作的撑柱或钉上拉条。每每米巷道支架数巷道净顶梁直每米巷道支架数ƒ=8~10ƒ=4~6ƒ=3跨/m径/mƒ=8~10ƒ=4~6ƒ=34.04.04.02202.5巷道净顶梁直木支架一般可使用在地压不大、巷道服务年限不长、断面较小的采准巷道里，有时也用作巷道掘进中的临时支架。发出声响讯号。所以，木支架在采矿工业中用得最早，过去也用得最广泛。其缺点是：．强度有限，不能防火，容易腐朽，服务年限短，不能阻止和防止围岩风化，特别是耗量巨大。因此，节约坑木并寻求坑木代用品，势在必行。金属支架金属支架是一种优良的坑木代用品。金属支架的主要形式如下。一、梯形金属支架梯形金属支架用18~24kg/m钢轨、16~20号工字钢或矿用工字钢制作，由两腿一梁构板。有时还可以在棚腿之下加设垫木。所以仍在使用。理想夕甲采用工字钢来制作这种支架。这种支架通常用在回采巷道中，在断面较大、地压较严重的其他巷道里也可使用。二、拱形可缩性金属支架钢制作，它的结构如图7-3所示。每架棚子由三个基本构件组成——一根曲率R的弧形顶梁和两根上端部带曲率为R12为底座。支架可缩性可以用卡箍的松紧程度来调节和阳控制，通常要求卡箍上的螺帽扭紧力矩大系是R1/R2=1.0~1.5(常用的比值是1.25~1.30)。在地压作用下，拱梁曲率半径R1，逐渐增大，R逐渐变小。当巷道地压达到某一限定值后，弧形顶梁即沿着柱腿弯曲部分产生微2地退缩，可缩性比其他形式支架都大，一般可达30~35cm。在设计巷道断面选择支架规格紧拉住，或打人撑柱撑紧，以加强支架沿巷道轴线方向的稳定性。支护进后向围岩中钻锚杆孑乙，然后将锚杆安设在锚杆孔内，对巷道围岩进行加固，以维护巷道(一)锚杆支护作用原理杆的顶板和危岩块“钉牢”在稳固的岩石上。后，在荷载作用下，就如同一块板梁的弯曲一样(见图7-5)，从图中可以看出，组合前后，顶板岩层的承载能力。3.挤压加固拱作用在巷道周围系统地布置锚杆，使巷道拱部节理发育的岩体连接在一起，便在一定范围内形成一个连续的、具有一定自承能力的拱形压缩带(即挤压加固拱)，使巷道围岩由原来作4．减跨作用该处打一点柱(即增加了一个支座)，使原拱分成两个小拱，小拱的跨度为原拱的一半，如同时压力拱的高度也明显降低。巷道深处围岩内的岩石处于三向受力状态，而靠近巷道周边的岩石处于二向受力状态，(二)锚杆的类型、结构及适用条件锚杆的类型很多，按其在围岩内的锚固方式不同可分为集中锚固型锚杆和全长锚固型锚(1)普通木锚杆在下部打上木楔，把托板卡专住即可。这种锚杆，结构简单、制作方便、价格便宜。但锚固力小、易腐朽，多用于服务年限短(2)压缩木锚杆安装时，先要把它浸湿，然后立即安装，安装后能产生很大的锚固力。由于压缩木锚杆横向膨胀变形大，故常在其下端使用金属垫板金属衬套，以防木托板被。易吸湿失效，故使用不普遍。(1)钢筋砂浆锚杆以手捏成团出浆，松手后砂浆不散为宜。(2)钢丝绳砂浆锚杆钢丝绳砂浆锚杆是利用Ф(10~19)mm的废旧钢丝绳代替钢筋插入孔内再用注浆器注没有硬化时，锚杆不能承载，所以在围岩破碎处，不宜采用。(1)金属楔缝式锚杆Φ(18~22)150mm长的范围内车有三角形螺纹。楔子用软钢或铸铁制造，其大小主要取决于锚杆孔直径及彝圖部分岩石的力学性能。垫板多用厚6~10mm的钢板制作，其规格为：150mm×孔底，并在杆体下端加保护套以保护螺纹，然后用锤击打杆体下端，使上端楔子进入楔缝，(2)金属倒楔式锚杆圆钢制作，下端带有螺纹，由于杆体没有楔缝，杆体直径较楔缝式锚杆稍小。插到锤击杆体，如果松动，就可以回收，故在我国应用较广。4．树脂及快硬水泥卷锚杆脂锚杆×370mm和Φ35mm×240mm。它由内药包和外药包组成，内药包为Φ(8~12)mm的小玻璃管内装团化剂及少量填料；外药包为聚乙烯薄膜塑料袋或玻璃管，内装不饱和聚酯树脂、加速剂及填料(瓷粉或石英粉)。加工而成，杆体长1500~1800mm，插人孔底的一端加工成反螺旋麻花形或其他形状，杆体m入孔中将药包推送至孔底，然后在杆体尾部套上电钻给电转动，捅破药包搅拌，同时把杆体推至合适位置，搅拌30s(2)快硬水泥卷锚杆快硬水泥卷锚杆是用快硬水泥卷取代树脂锚杆中树脂药包的一种锚杆。具体杆体结构规快硬膨胀水泥卷，是在水泥中添加了一些外加剂，使其具有速凝、早强、膨胀等特性。m端的螺纹是用来固定托板的。全长锚固时，杆体也可用螺纹钢代替。药卷，使药卷全部置于水中泡3~5s，然后套上捣固管、缓慢将锚杆送人眼中，到底后，先快硬膨胀水泥锚杆，具有材料来源广泛，价格低廉，操作使用简便，对人体无害，初锚(三)锚杆支护参数的选择锚杆支护参数的选择，主要是确定锚杆支护的长度、直径、间距和布置方式。锚杆支护参数，分系统布置锚杆及局部布置锚杆两种情况加以讨论。1.系统布置时锚杆参数的选择系统布置锚杆是指在较大范围内有规律地布置锚杆。这时锚杆参数主要是依据锚杆加固所区别。巷道跨度大，锚杆长些；用于顶板的锚杆可以较长些，用于两帮的可稍短些；岩体根据实际经验认为：锚杆长度至少是岩体节理宽度的3倍。压缩带。为了形成一定厚度的压缩带，锚杆的长度至少为其间距的2倍。实际中有些矿山使据研究，当岩块相互咬合时，锚杆间距为节理间距的3倍左右被认为是安全的。BmLNlLxx(7—1)锚杆间距(m)s=(0.5~0.7)L，L<3x(x为岩石节理间距)(7—2)1 式(7—1)~(7—3)适用于跨度为12m以内的巷道或硐室工程拱部钢筋砂浆锚杆设锚杆的直径在荷载相同的情况下，随材质的不同而不同，当采用软钢或低合金钢时为12~18mm;竹、木为32~38mm。情况适当调整。另外，还可根据有关书籍介绍的理论方法进行计算，以供参考和验算。2．局部布置锚杆时锚杆参数的选择经验数据选取和有关公式验算。所示，式中Q-锚固力，kN;7——不稳定结构体或危岩的平均容重，k.g/m3lK—安全系数，一锚杆长度L=Li+KH十L2(7-5)锚杆在巷道顶、帮岩面的布置有方形、矩形和梅花形等几种，其中以方形和梅花形使用较普遍(见图7-16)。方形适用于稳定的围岩，梅花形适用于围岩稳定性较差的情况。裂隙面不太明显时，锚杆应垂直于巷道周边锚入。(四)锚杆支护的施工与检验锚杆的安装施工包括钻锚杆眼和安装锚杆两个主要工序。在锚杆安装施工前，应根据锚杆支护布置方式设计要求，用巷丧印窄标定出锚杆的眼位。径应与锚杆锚头相适应。在岩层中打锚杆眼，可用6FB型锚杆打眼机、MGJ-I锚杆打眼安工(1)锚杆孔深度要与锚杆长度配合适当，采用楔缝式锚杆时尤其要注意。锚杆孔过深或过浅都会使安装垫板和螺帽产生困难。金属楔缝式锚杆孔深应比锚杆短50~70mm，、倒楔式锚杆孔深应短100~120mm；(2)由于楔缝式和倒楔式锚杆的锚固力主要靠锚头与孔壁岩石接触面的摩擦阻力，所以锚杆孔直径与锚头直径也要配合适当；(3)安装托板时应尽量将岩面找平，使托板和岩面全部接触，以求托板受力均匀，增加(4)螺帽要用大扳手尽量拧紧，使杆体中产生较大的预应力。一般认为，杆体的预拉力应达到锚杆锚固力的40%~80%。(5)安装钢丝绳砂浆锚杆，应先插入钢丝绳而后注砂浆；安设钢筋砂浆锚杆则先注满砂注浆时要把注浆管插到孔底，随着砂浆o<率入缓缓拔出，以保证水泥砂浆注得饱满均匀。杆质量检查锚杆支护要进行严格的质量检查，以保证较好的支护效果。主要注意检查锚杆孔直径、孔深、间排距、托板质量、螺帽拧紧程度以及锚固力。检查不合格的应重打或补打锚杆。锚杆眼深和间排距分别用标有尺寸的木棍和钢尺测量。试验时，除检查锚固力外，在规定的锚固力范、围内，要求检查锚杆拉出的滑移量不得超过另外还要检查锚杆支护的托板或托梁是否与顶板贴紧。如螺帽与托板之间留有空隙，螺帽与托板或托梁之间只有部分接触，则必须用铁楔打紧，最好用砂浆充填密实。(五)锚杆支护的优缺点传统的架棚或砌碹支架，是在井巷掘进后作为一种独立的地下结构物，消极被动地等待地层来压和抵御围岩向井巷里，的变形。由于这些支架与围岩之间有一定的空隙，需要等围步恶化了支架的工作条件。而锚杆支架不同于传统支架，它不是消极地承受井巷周围的地压整而稳定的岩石带，用来抵御井巷的地压和围岩的变形，从而保持围岩的完整性和稳定性。所以，锚杆支护是一种积极防御的支护方法，是地下工程支护技术的一次重大变革。的优点实践表明，锚杆支护具有以下优点：(1)节约坑木和钢材。一般木支架巷道每米需要坑木0.193~0.375mm3，而使用木锚杆只于料(3)掘进断面小。用锚杆支护的巷道，掘进工程量比棚式支护的约少20%，比砌碹巷道巷道则只有70%~80%。(4)巷道的变形小、失修小、维修费用低。抚顺某矿曾作过一次普查，砌碹和木棚巷道。(6)锚杆轻便，施工工艺简单，有利于机械化施工，可以减轻架棚、砌碹时笨重的体力(7)和棚式支架比较，可减少通风阻力。(8)有利于一次成巷施工和加快掘进速度。(9)使用范围广，适应性强。无论是一般岩石巷道，还是具有动压的采准切割巷道或有底鼓的巷道都可使用。(I0)减少运输量，有利于矿井的运输和提升。2．锚杆支护的不足之处条件和不足之处。(1)锚杆支护不能完全防止锚杆与锚杆之间裂隙岩石的剥落，不能防止围岩的风化，因此，锚杆应配合其他支护措施，如与金属网、喷浆、喷射混凝土等联合使用，其适应范围和(2)在严重膨胀性岩层、毫无粘结力的松散岩层以及含饱和水、腐蚀性水的岩层中不宜锚喷支护。二、喷射混凝土支护(一)支护作用原理喷射混凝土支护作用原理大体可以归纳为以下几个方面：(1)封闭围岩防止风化作用。当在岩面上喷射混凝土(或砂浆)之后，喷层与围岩密贴化潮解而引起的围岩破坏剥落。(2)加固和补强岩体作用。喷射混凝土(或砂浆)不但能及时封闭围岩，而且能有效地、松从而喷层本身的受力状态得到改善；另一方面，混凝土喷层在与围岩共同变形中受到压缩，对围岩产生愈来愈大的支护反力，能够抑制围岩产生过大的变形，防止围岩发生松动破碎。(4)组合拱作用。被节理裂隙切割形成的块状结构围岩中，岩块间靠相互镶嵌、连锁、咬合作用而保持稳定。若围岩表面的某块危岩活石发生滑移坠落，则将引起邻近岩块的连锁反应，相继丧失稳定而坠落，从而造成较大范围的冒顶或片帮。开巷后如能及时喷射一层混移或坠落，那么岩块间的连锁咬合作用就能得以保持，这样，不仅能保持围岩自身的稳定，并且与喷层构成共同承载的整体结构——组合拱。上述喷射混凝土的作用原理，彼此之间不是孤立的，而是相互联系，互为补充的。(二)喷射混凝土施工喷射混凝土机具包括喷射机及其配套机械。(1)混凝土喷射机仍是转子一Ⅱ型。(2)混凝土喷射机的配套机械人工配料、人工搅拌、人工喂料给喷射机，不仅劳动强度大、粉尘大，且配料、搅拌质G搅拌和向喷射机供料之用。劣，安全性差，喷射质量难以保证。60年代末我国研制成功简易的杠杆式机械手，后来又研制了多种。液压机械手。国产的MK一Ⅱ型机械手的构造如图7-17所示，其技术特征见2．喷射潭凝土的材料及配合比应回弹和防止管路堵塞，喷射混凝土的粗骨料粒径应不大于15mm。此范围内，喷射的混凝土强度高而回弹少。根据我国实践经验，井巷支护中喷射混凝土的配3．喷射混凝土的主要工艺参数作风压工作风压是指正常喷射作业时，喷射机工作室里的风压。工作风压决定着喷嘴出口处的O5~0.18Mpa。射机当喷射距离发生变化时可参考下述数值：水平输料每增加100m，工作风压应提高水灰比适宜时(o．4一o．45)，喷层表面平整、潮润光泽、黏塑性好、密实。当水量(4)喷头与受喷面的距离与倾角喷头距受喷面太近，引起灰浆四溅，回弹量剧增；离得太远，会使料束分散捣固无力，7-21所不。合适的间距可以减少回弹，提高喷层强度，一般以Im左右(5)一次喷射厚度发生22所示。经验表(6)分层喷射的间歇时间终凝后进行。在常温15~20℃下喷射掺有速凝剂的混凝土时，分层喷射的间歇时间为15~(7)混合料的存放时间终凝后进行。在常温15~20℃下喷射掺有速凝剂的混凝土时，分层喷射的间歇时间为15~(7)混合料的存放时间由于砂、石含有—定水分，与水泥混合后，存放时间应尽量缩短。不掺速凝剂时，存放片脱落时，可找出水源点，埋设导水管，使水沿导水管集中流出，疏干岩面，以便喷射。有条件时也可采用注浆堵水。4．喷射混凝土施工工艺(1)施工准备工作厚度的标桩；认真检查喷射机具，风、水管路，并准备好照明和防尘设施等。撬掉岩面上的与严格控制水灰比，掌握好工作风压、喷射距离(喷头与受喷面之间)和角度，尽可能地降低回(2)施工工艺流程射作业结快慢，操作是否方便等因素，合理地划分喷射作业区段。一般以6m为为一个基本段，在料罐中的存料喷完后再停电，最后关水停风。(三)喷射混凝土支护存在的问题喷射混凝土的回弹入量不得超过总量的30%；也可就地打水沟，制作水沟盖板，以及其他低强度混凝土构件。。主要措施有：浓度以及加强操作人员3．喷锚支护及其优越性造成喷层脱落或离层，应当加以处理才能进行喷射作业。处理的原则是：以排为主，排堵结出，即在大面积裂隙水或集中出水地点，凿一喇叭口或钻孔，埋设导水管把水导出。导水管可用快凝水泥砂浆或锚杆固定。如图7-27所示。当遇有小裂隙水时，可插人稻草绳导水或用五矾灰浆堵水。三、喷锚支护及其优越性(一)喷锚支护类型及选用以上分别介绍了喷锚支护，喷射混凝土支护和喷浆支护，在一定条件下它们可以分别作喷射混凝土(喷浆)支护；锚杆支护；喷射混凝土(喷浆)与锚杆支护；喷射混凝土(喷浆)、锚杆加金属网联合支护。质和服务年限，参考下列原则依照表7-4确定艾护类型和参数，必要时进行一些验算。采用单一喷射混凝土支护，其主要作用是阻止个别围岩的滑移和坠落，防止由此引起的围岩松动破坏、巷道失稳。若围岩坚固稳定，为防止因长期风化作用而引起围岩剥皮掉块，可采用单一的喷浆支护。(2)对比较破碎的、节理裂隙比较发育的岩层，巷道掘进后围岩自身稳定性较差，易出般应选用锚杆与喷射混凝土联合支护；受采场动压影响的采准切割巷道，因断面小、服务年浆联合支护。(3)对松软破碎和断裂的岩层或围岩稳定性较差、跨度5~10m的巷道硐室。宜选用喷射增强喷层的抗震能力，并能提高喷层的抗剪、抗拉强度。金属网可用直径2.5~10mm的铅背后出现空洞，金属网格不能过小，喷射混凝土时网格尺寸应不小于200mmX200mm，喷浆时网格应不小于50mmX50mm。在这种联合支护中，混凝土喷层厚度应不小于100(二)锚喷支护的优越性锚喷支护的施工工艺和支护原理与传统的被动支护迥然不同，因而具有很大的优越性；(1)施工工艺简单，机械化程度较高，有利于减轻劳动强度和提高工效；(3)喷射混凝土能充分发挥围岩的自承能力，并和围岩构成共同承载的整体，使支护厚混凝只要保证喷层厚度和混凝在断层破碎带，喷锚支护(必要时加金属网)也能保证施安全；(5)适应性强，用途广泛。喷锚支护或喷锚加金属网联合支护，不仅广泛用于矿山井巷顶事故。但也必须看到，喷锚支护尽管是一项适应性较强的先进技术，但它毕竟也有一定的适用如粉尘大、回弹率高、支护理论不够完善等问题，有待进进一步研究解决。第四节砌碹支护一、砌碹支护材料砌碹支护是矿山巷道支护的一种主要形式，它主要用于岩石松软破碎和节理裂隙比较发育及渗水的岩体区段中。(一)混凝土混凝土是以水泥为胶凝材料，与水和骨料按适当比例配合拌制成的拌和物，再经硬化后的不同要求。的要求(1)混凝土的拌和物应具有一定的和易性便于施工时浇注振捣密实，并能保证混凝土的(2)混凝土经养护至规定龄期，应达到设计所要求的强度。(3)硬化后的混凝土应具有适应于所处环境条件下的耐久性，如抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性及抗冲击耐磨性能等。(4)在保证混凝土质量的前提下，各项材料的组成应经济合理，尽量节约水泥以降低成一般不作有关技术参数的检验，如需检测可外委有关专业单位进行。(1)细骨料(砂)可采用天然砂，如河砂、海砂及山谷砂，其中以河砂应用较多，也可采用坚硬岩石磨碎的人工砂。通常规定砂的粒径范围为0.15~5.0mm，大于5mm的列入石砂中有机物质的含量，须用比色法进行检验。砂中的活性氧化硅，能与水中的碱分(K2O及Na2O)起作用，产生碱骨料膨胀反应，使混凝土产生裂缝。因此，当砂中含有活性氧化硅且水泥中含碱量超过0.6时，须进行混凝土试验，以鉴定其有无膨胀反应。海砂中含盐量较大时，对钢筋有锈蚀作用，故当含盐量(氯化钠的总含量)超过0.1%时应通过淋洗，也可在混凝土中掺入水泥重量0.6%~1.0%的亚硝酸钠，以抑制钢筋锈蚀。用于拌制混凝土的砂，工程中常采用细度模数来表示其粗细程度。的粗细程度及其颗粒级配置是否适宜。细度模数按下式计算：砂的细度模数：各筛累计余百分数总和由上表的筛分结果，可算出细度模数如下：为适宜。m样条件下，碎石混凝土强度较高。由于碎石是岩石经加工而成，故成本较卵石为高。硫的含量(以SO3重量计)，应小于0.5%;有机物质含量，须用比色法进行检验。6%时，必须进行混凝土试验，以鉴定其有无碱——骨料膨胀反应。粗骨料的粒径分为．5~20mm;20~40mm;40~80mm;80~150(或120)mm四级。粗骨料经筛分后按如上级别堆放。粗骨料的粒径级配通过试验确定。在缺乏淡水的地区，纯混凝土允许用海水拌制，但应加强对混凝土的强度检验；对于有。水灰比、砂率及单位用水量是混凝土配合比的三个重要参数，其与混凝土各项性能之间有着密切的关系，正确地确定这三个参数是至关重要的。(1)水灰比的确定。水灰比的大小；直接决定着混凝土的强度n耐久性。确定水灰比的原则是在满足强度及耐久性的前提下，尽可能选用较大的水灰比以节约水泥并满足大体积混土的低热性。满足强度要求的水灰比，可根据本工程所建立的混凝土强度与水灰比的关系曲线或关系式求得，也可按下式初步选定。(2)单位用水量的确定。确定用水量的原则，应以混凝土拌和物达到要求的流动性为准。符合要求，应适当调整用水量(注意保持水灰比不变)，再作试验，直至符合要求为止，即量。2．使用细砂时，用水量需酌加s~iokg*的组由于砂子的粒径远比石子为小，砂率的变动，会使骨料的总表面积有显著的改变，将对选定最优砂率。最优砂率就是在保证混凝土拌和物具有良好的黏聚性并达到要求的流动性时，水泥用量(或用水量)最小的砂率。最优砂率；也可预先估计出一个砂率，拌制混凝土，进行和易性试验，经过调整确定，表7-8所列砂率，可供初步估算时参考。(二)钢筋混凝土将钢筋按一定方式绑扎后浇注在混凝土中而成为钢筋混凝土。主筋直径为12~25mm，间距为150~300mm;副筋直径为8~12mm，间距为200~500mm;如混凝土工程处于高寒和有酸侵袭的环境中，应在混凝土中加人相应的添加剂，以达防(三)混凝土预制块合料组成的要求以及拌制工艺均相同于混凝土料的制备。的拱顶部位。矩形块多用于彳巷道两帮直墙部分的砌筑。预制块的宽度等于支护厚度。每块预制块的尺寸和重量以施工方便为准。(四)砖及料石砖及料石是常用的建筑材料，来源广且便于就地取材。表7-9和表7-10列入了砖及料石的力学性能参数，可资参用。砖的常用尺寸如下：砖名建筑标准砖隧道拱砖尺寸(mm)240X115X53长、宽、厚的比例参照拱石规定，具体尺寸由设计规定-11给出了多种型号的砂二、支护厚度的确定支护厚度的确定取决于巷道围岩的性质及跨度以及所采用的支护材料。1．按表格选取支护厚度mfn山巷道的服务年限，一般地讲均较交铁路隧道的服务年限为短，故矿山巷道由本曲线查取支计算支护厚度。(1)按我国铁道专业设计院建议的公式Do=(0.6-1.00)fDo=(0.08-1.60)f断面其他部位厚度cmdooHx=(1.0-1.8)dn(2)按国外经验公式①当混凝土标号为150~200号时D。＝(O．lO~I．OO)／双线隧道Dn1.2-1.4)do最大跨度处墙厚第八章地下支护与撬毛车辆第一节地下支护车辆一、混凝土输送车定水灰比配制的混凝土。也可将砂、水泥及水按一定配比加入输送车搅拌筒内，进行搅拌，然后再运送到喷射施工地点。料的半机械化或人工供料的落后状态，提高了混凝土喷射支护作业的机械化程度。下面以北京矿冶研究总院研制的HC-I.5型井下混凝土输送车(见图8-1)为例来介绍混凝土输送车的工作原理及结构组成。(一)混凝土输送车工作原理及结构组成混凝土输送车主要由行走底盘和工作机构两部分组成。行走底盘包括传动系统、前后铰搅拌筒旋转及卸料的液压驱动系统组成。驱动分动箱3，然后通过传动轴驱动前后桥，实现双桥驱动。该系统分静液压传动和机械传动两部分，属于液压高速传动系统。(1)液压传动系统该系统由A4V71DA型轴向柱塞双向变量油泵和A2F63型轴向柱塞定量马达用高压油管连接成液压闭式回路，见图8-3中4、5系统可分为主回路、补油回路、控制回路和压力①主回路。主回路的作用是将柴油机动力从变量泵的输入端经液压能转换后传递到定量马达的输出端，再经分动箱、前后传动轴、前后驱动桥驱动底盘行走。压力为适宜值，为控制回路提供压力油，为停车制动器提供松闸压力油。的排量进行控制，从而达到通过柴油机油门踏潦亨接控制车速的目的。A4V71DA变量泵具有压力反馈功能，随着外负荷的加大，油泵的排量随。该液压无级变速系统与液力传动系统相比有如下特点：①由于液压连接方面的柔性，便于整车，漶体布置，使整车结构更加紧凑。②不必换挡，免去了频繁的换挡操作及换挡时的动力冲击，使车辆行驶更加平稳。③即使在不使用行车制动和停车制动的情况下，仍然可以利用液压驱动系统的中位来辅④对于行驶不作为主要工况的车辆，该传动系统综合性能较好。(2)机械传动系统械传动部分主要是为了增加减速比，提高输出扭矩。该系统由一级减速分动箱的输出端分别差的情况下运行。压油进入制动油缸16的行车制动油腔，即可实现工作制动；当液压系统出现故障时，利用．工作机构称布置的滚动托辊12。搅拌筒内壁焊接有两条连续的带状螺旋叶片，在搅拌筒进行正反向旋转时，螺旋叶片可对筒内的混凝土料进行搅拌或卸料。土搅拌筒内的混凝物料，使其保持均匀。HC的驱动方式为液压——机械式，图8-6为其液压系统原马达的转速可无级调节，因而，搅拌筒的转速是无级调节的。如图’8-5所示，按一定比例拌好的混凝土料由搅拌筒的侧口加人，加满料后将侧盖10盖14紧压在搅拌筒的锥形端口处，使筒内的物料在运送途中不致泄漏。换向阀6(装在搅拌筒架上)，从齿轮泵7出来的液压油活塞杆外伸，通过推拉杆13(见图8-5)将端盖14打开。操纵轴向柱塞双向变量泵的控制(二)工作机构的操作(1)装料时首先将输送车停放在合适的装料位置，将行车方向关转到中位，将手动油门拉杆拉出处于加速位置。装料。装料量最多不超过筒的2/3，否则不能搅拌。将手动油门拉杆复位。(5)运行中按车辆行使操作方法，将料运到目的地，如果是运送混凝土，则运行过程中需使搅拌筒按搅动方向(顺时针)旋转，搅动混凝土，转速约2~3r/min，避免混凝土产生离析现象。运送干料无需搅动。(6)到达卸料位置后，使卸料口对准混凝土喷射机料斗，将行走方向开关扳到零位。(7)卸料时首先将手动油门拉杆拉起，使柴油机空载转速加快。(9)操作卸料控制手柄2，打开卸料口开始卸料，卸料速度由卸料口开起大小控制。lO)料卸净以后，关好卸料口，将手动油门拉杆复位，然后驶出工作地点。洗整机，使机器保持清洁。二、混凝土喷射车喷射混凝土是借助喷射机械，利用压缩空气或其他动力将按一定配比的水泥、砂子、石特性方面具有：自捣、密贴、柔性、施工机械化程度高、施工速度快、成本低和适用范围广等特点。因此，混凝土喷射支护在地下矿山、地下工程、水电涵洞、交通隧道等施工中已得到到广泛应用。射混凝土作业的主要机械。随着喷射混凝土支护技术的发展，大断面地下工程及软弱围岩条件下的喷射混凝土工程日益增加。在这种条件下，采用人工操作喷嘴不能适应及时地紧跟工作面施作喷射混凝土的混凝土喷射车就是在专用发动机底盘上安装混凝土喷射设备，实施快速喷射支护作业。混凝土喷射车的工作机构是混凝土喷射机和喷射机械手。一、混凝土喷射车工作原理及结构组成CHPC-11型混凝土喷射车是集机、电、液于一体的新一代全机械化混凝土喷射设备，该地下矿山、铁路、公路隧道等场合混凝土喷射作业。HPC-11型混凝土喷射车主要由行走底盘、喷射机、喷射机械手三部分组成，如图所示。人净化水箱，在进入净化水箱以前由一个电磁水阀控制水量，柴油机起动后，水阀便打开，不断向净化水箱补水，以补充消耗。喷射机主要由机械结构、液压系统、电气系统组成。(1)喷射机机械结构喷射机机械结构主要由料斗、进风管、上下密封板、转子、出料管、减速机、液压的位置落入喷射料，转到B的位置又吹出喷射料，这样随着转子的勺匀速转动，管、输料管和喷头后，喷到需要支护的表面，完成支护工作。喷射机转子在设计时，采用新式的扇形料腔代替传统的圆形料腔，提高了转子截面此实现干、湿料均可喷射的目的。该结构与活塞式结构相比，具有结构简单、维修便、出料均匀的特点。(2)喷射机液压系统喷射机液压系统由转子驱动回路和转子夹紧回路组成(见图①转子驱动回路，喷射机转子驱动液压系统如图8-11所示。转子驱动回路由负荷感应油泵、插装集成块、喷射机马达等组成。负荷感应油泵由电动机驱动，可避免柴油机尾气对喷射作业地点的空气污染和噪声污染，有利于操作工人的身体健康。负荷感应油泵上的负荷感应阀的感受口与节流变化而改变，保持转速稳定。改变节流阀开度就可很方便地得到不同的液压马达转②转子夹紧回路。转子夹紧回路(见图8-9)由手动泵21、夹紧缸19、截止阀等。③喷射机起落操纵液压回路，喷射机起落操纵液压回路(见图8-9)由起落换向阀经该阀通到六联电液比例阀30，为其提供油源。起落换向阀在两边阀位时，起落使喷射机保持在要求的位置上。(3)喷射机电气系统电源。该电气系统设有漏电保护开关、相序继电器、充电器等电气元件。漏电保护开关用来免因蓄电池亏电而造成柴油机启动困难。喷射机械子由机械结构和电液比例有线遥控系统组成。(1)机械手的机械结构机械手的机械结构如图8-12所示。为了使喷射机械手在喷射过程中能够灵活动作，保、用时，制动器自动锁定机械手，使机械手停在要求的位置上。，专门设计了两级螺旋式摆动油缸，使得该喷头摆(2)电液比例有线遥控系统为了取得喷射机械手的优良操作性能，采用国际先进的电液比例有线遥控技术，并为此专门研制了构成该系统的关键器件——六联电液比例复合阀和六联电液比例阀控制器。①六联电液比例复合阀。该阀的每联电液比例控制阀均由液控向主阀和主阀两边的电液8-9。当给电液比例减压阀通人变化的控制电流时，则在该阀的输出比例复合阀解决了电液接口问题，实现了六路电信号到六路液压能的转换。②六联电液比例阀控制器该控制器的作用是为六联电液比例复合阀提供六路控制电信号。该控制器主要由比例阀电源、操纵手柄和箱体组成。阀输入电流大小，达到控制比例阀电流大小的目的。常规液压控制系统相比有如下特点：机械手的六个动作仅用两个手柄来控制，：给操作者带来很大方便，也使机械手的运动效率和作业的安全性。(1)液体速凝剂回路液体速凝剂加入混凝土后，可使喷出的混凝土快凝早强，减少回弹，增加一次喷层厚度，提高喷射效率。液体速凝剂回路如图8-13所示。该液体速凝剂回路以压缩空气为动力。压缩空气经风管、截止阀2、减压阀3，进入速分布的小孔喷出的速度加快，使其与混凝土的混合更加均匀彻底，同时也可防止混凝土堵塞该小孔。截止阀9出口可接其他元件，如油雾器等。内加水，清洗料斗、转子、喷射管等，还可用于清洗车身。(二)混凝土喷射机混凝土喷射机实际上是一种气力输送装置，借助压缩空气对混凝土料进行输送。在输出门(喷嘴)处，气流达到每秒80-l00m，因此使混凝土产生较好的喷敷效果，混凝土喷射机分为于式、湿式和介于两者之间的半湿式三种。艺设备简单、对渗水岩面适应性好以及混合料可以存放较长时间、耐用等特点，在矿山井巷和地下工程喷射混凝士支护中占主导地位。种。按其结构可分为双罐式、转子式、转盘式、螺旋式和鼓轮式等。下面我们以转子式为代表，简单介绍其工作原理以及结构组成。转子式喷射机是由瑞士ALIVA公司最先研制成功的。这种喷射机的原理是在立式转子的孔对上吹风口，则压缩空气就把拌和料压送到输送管路中。料，故操作简单、劳动强度低。这种喷射机的转子主要有直通料孔式和U形料孔式两种型由旋转体、密封胶板、定量下料机构、料斗、出料弯头、上、下壳体组成。定量下料机构由有14个气杯，14个结合板上的扇形密封橡胶板密封。腔内，料腔转动180°，至主风管下口时，压风料管，经软管、喷枪喷到岩面，形成工作循环。湿喷机是在干喷机无法解决粉尘、回弹、水化等问题的情况下出现的新机种，20世纪90年代以来，由于湿喷技术(工艺、机具、材料)的不断发展与完善，越来越得到广泛应渴望改用湿喷作业。湿喷机主要有转子式和泵式两种。(1)活(柱)塞泵式湿喷机塞的交替运动，将湿混凝土料吸入后再靠活塞推动输送到输料管出口，属于稠密流输送的泵国内的这类机型有中国地质科学院勘探技术研究开发所开发的HBT型系列的混凝土湿HBT其主要技术参数达到了国外知名公司同类产品的性能参数水平。(2)转子式湿喷机中最可调。此外该机还采用了液压压紧装置，保证了转子与密封板之间的良好密封效果。国内转优化设计的出料弯管和特殊配方的橡胶衬板，保证了整机的良好使用效果。3．混凝土喷射机使用、操作与维护与此大同小异。①开机前检查电路、气路、输料管连接是否牢固可靠，水源要清洁并有适当的水压。②初次开机前，减速器内应加注润滑油，检查油面高度，保证有足够的油量。③开机前点动电动机，检查旋转方向应和指示牌方向一致。直至无泄漏为止。注意压紧力不可太大。设置各操作人员之间的联系方式或信号，：并检查其可靠性。就可满负荷。③喷射作业过程中要注意压力表值的变化。当发现输料管路堵塞或压力表值急剧升高超前必须发出信号，以防事故发生。注意不要过紧、过松或压紧不平衡。⑤作业过程中，应始终保持料斗中有一定的储存料量，以保证给料的均匀和连续性。动筛上的粗骨料。嘴和受喷面垂直。喷射距离应控制在500~800mm之间。喷射手应始终站在已喷射过的混凝土支护面以内。在任何情况下，严禁将喷嘴朝向有人员活动的方向。⑧喷射机运转时，严禁用手或其他工具伸人速凝添加剂的料斗中或触摸运转机件。如因拌和料含水率过多使料腔内有粘附料时，可从观察孔中用木棍等钝器轻轻敲打其外壁，使粘附料剥落脱离。严禁用锋利器具铲凿料腔。⑨为防止堵管，拌和料必须过筛。如遇堵管，应停机、停风后检查堵塞部位(一般用脚踩管道即可查明)，用锤击其外表，使物料松散后用压风吹通，此时要防止管道甩动伤人。在管道中还有压力时，不可拆卸管接头。。添加器料斗中有剩余速凝剂时，应将盖子盖好防止受潮结块和杂物混人。清洗水环。弯头出口应采取封堵措施，情况，及时进行更换。②每喷射作业一段时间之后，打开出料弯头和输料管路的快速接头，将输料管路稍微转过一定角度，以达到输料胶管孔壁均匀磨损，延长其使用寿命。③橡胶密封板和衬板虽属易损件，正确使用和维护可降低粉尘和延长使用寿命。橡胶密衬板必须经常检查，如出现较深的刻划伤痕(深度超过1mm)，就应进行修磨或更换，拆卸衬板时，应用螺丝刀(一字旋具)将衬板和转子分开，切勿用锤子或其他工具敲打，以④每星期应检查一次压力表的灵敏度，不允许在压力表失灵状态下工作。止⑥地下工程条件恶劣，要经常注意保护电源线，防止在外缘破裂、部分折断等情况下工⑦每月(或60工时)要检查减速器的油位，润滑油不足时应补充；每三个月(或250工时)应更换润滑油。平时减速器工作温升不应大于40℃。⑧每月(或60工时)要对主轴上部轴承加注润滑脂。⑨更换新密封板时，要在所有螺钉上涂抹润滑脂。⑩每年(或1200工时)应对全机拆检、修复或更换磨损机件。(三)混凝土喷射机械手随着喷射混凝土支护技术的发展，大断面地下工程及软弱围岩条件下的喷射混凝土工程日益增加。在这种条件下，采用人工操作喷嘴不能适应及时地紧跟工作面施作喷射混凝土的要求。而且因粉尘较多和回弹物散落，作业条件差，劳动强度大，喷拱时尤其困难。喷射混机械手上，操作者可远距离对喷嘴进行控制喷射，明显地改善了作业条件。伯纳公司、日本的制钢所和古河公司也先舌研制生产了各种类型的机械手。我国生产的机械构及相应的液压装置组成。中心轴夹角为4°的锥面，从而使喷射物在岩面上形成直径为200~250mm的圆面积。为了使喷头能垂直于局部返倾的岩面，装有一个行程很小的摆角油缸1，可控制喷头前倾6°和后仰20°。为了防止摆角油缸被反弹物污染，油缸用倒装方式，并在油缸支架上装有半圆形套筒防护罩，使活塞杆不直接暴露。喷头的侧向翻转，使用内回转油缸13，可使臂4与俯仰油缸12等构件组成四连杆机构，当俯仰油缸使伸缩机构可使伸缩柄始终平行于巷道轴线，让喷嘴与岩壁等距，在喷头一边画圆，一边前后移动时，形成一条水平的喷射带，并使上下喷射带相互连接，保证喷层均匀和避免漏喷。大臂4的起落，用起落油缸5控制，大臂变幅角度为0~135°，行走时可后折45°，以减构。这种结构虽加大了油缸负荷，但克服了随大臂翻转的困难，从总体布局来看是合理的。装有俯仰油缸12，可使伸缩柄上仰45°，将喷射范极坐标翻转大臂与平行四连杆平移伸缩柄配合，使喷射带始终能和巷道周边轮廓平行，保证了喷层的质量，这一优点对喷射宽度大的硐室更为突。行走机构用两个并联的摇臂式行走油缸10驱动，行走速度0—2.5km/h，可根据需要调速。在长距离移动时，可脱开离合器用电机车拖运。三、锚杆(索)钻(安)装车(一)锚杆钻装车杆钻装车和多功能锚杆钻装车。锚杆钻装车的基本结构见图8-19。它可完成钻锚杆孔、注浆、由锚杆架上选取锚杆并锚杆可以是胀管式或楔缝式，也可以是灌注简装树脂或水泥，或者直接灌注的加强筋或锚杆。(二)锚索钻装车入两根锚索。、链m，由车前部底盘下液压马达驱动的一对中心距可调的辊轮夹送机构经尼龙管送到机头导入机构。后部平台上设有器和气动润滑装置。行走底盘为柴油机四轮驱动，铰接车架。并缓慢地抽出尼龙管，同时由液压伺服装置根据插管深度计量水泥砂浆量。退出水泥砂浆管后，向孔内插送钢索，长度由深度计监控，最后用机头液压割刀切断钢索。水泥砂浆管要经常清洗，以防堵塞。第二节撬毛车除岩石表面松动的石头(即浮石)，以防止其在随后的工序中冒落，伤害人身与设备。这是如冒顶、碎石的飞溅、粉尘飞扬、岩层的突然移动等等，工作条件非常恶劣与危险。目前我国地下矿山中的撬毛工序基本上还是靠人工作业，迫切需要实现机械化撬毛。推出的刮削式撬毛车。(2)冲击式撬毛。即使用液压或气动冲击锤，敲击那些可能松动的悬浮岩石，直到把它示。DS系列撬毛车由液压破碎锤、专臂机构和底盘发动机三大部分组成，现分述如下。TB具有高性能、结实耐用的液压破碎锤。结构极为简TB335型液压破碎锤具有坚固和厚重结构以及为撬毛工作设计的液压破碎锤。可根据所撬岩石的特性对冲击能量和冲击频率进行调整。B冲击频率：640~1100次/min;min工作压力：10~16Mpa(1400~2300psi)；2．支臂机构(1)支臂机构的运动DS系列撬毛车的支臂机构采用了先进的万向节型结构，类似于人的手臂，非常灵活。摆动；液压锤的上下摆动；液压锤的水平摆动；液压锤的伸缩。(2)支臂机构的技术参数3．底盘(含发动机等)①坚固安全的顶棚，用以保护司机；②四个液压支腿，用以稳定车体；④也可选配遥控板、全封闭司机室、自动润滑装置等。重量S第九章矿井支柱作业安全操作有时为了减少掘砌两大工序的转换次数和增强井壁的整体性，往往向下掘进一长段后，再行I6号镀锌铁丝编织而成，用锚杆固定在井壁上。锚杆直径通常为12~25mm，长度视围岩情况锚杆金属网的架设是紧跟掘进工作面与井筒的打眼工作同时进行。支护段高一般为10~30m。十专护相结合，既是临时支护又是永久支护的一部分。它是一种较轻便的支护形式。mm、增加围岩完整性、防止风采用移动式模板或液压滑模实现较大段高的施工，以减少模板的装卸及井壁的接茬)。当永以免以后再用作业盘等设施进行重复喷射。其次，从适应性角度看，采用喷射混凝土永久井而自上向下吊挂。仍不失为一种行之有效的方式。然而，它存在着严重的缺点。随着掘砌工序的转换，井圈、护的出现，挂圈背板逐渐被取代。掩护筒是随着井筒掘进工作面的推进而下移的一种刚性或柔性的筒形金属结构。在其保性掩护筒。在国外掩护筒的应用较多。某矿副井采用平行作业施工，施工用的掩护筒如图9-2所示。绳网，经线兼作悬挂钢绳。各种掩护筒一般用于岩层较为稳定、平行作业的快速建井施工中。一、永久支护(一)混凝土支护于其强度高，整体性强，封水性能好，便于实现机械化施工等优点，故使用相当普遍，尤其以下，所用砂子粒径为0.15~5mm的天然砂，所用石子粒径为30~40mm的碎石或卵石，并应有良好的颗粒级配。井壁常用的混凝土标号为150~200号。混凝土的配合比，可按普通塑性混凝土的配合比设计方法进行设计或者按有关参考资料选用。现将混凝土井壁厚度、浇灌混凝土时所用的机具及工艺特点分别介绍如下：类比法的经验数据，并参照计算结果确定壁厚。、水泥及水在搅拌机处按比例氏接加入。搅拌好的1昆凝土经溜槽溜为使混凝土的浇灌连续进行，目前多采用溜灰管路将在井口搅拌好的混凝土输送到井筒端与伸缩管连接。管固定不云动，溜灰管上提，直到输料管上端快接近漏斗时，才拆下一节溜灰管，使伸缩管下端仍刚好插入下面溜：灰管中继续浇灌。为使伸缩管的通过能力不致因管径变小而降低，尚有采用与溜灰管等管径的伸缩管，溜灰管上端加一段直径较大的变径管，接管时拆下变径(4)活节管。为了将混凝土送到模板内的任何地点而采用的一种可以自由摆动的柔性管。一般由15~25个锥形短管，其组成如图9-7所示。总长度为8~20m。锥形短管的长度为(5)缓冲器。缓冲器用法兰盘联结在溜灰管的下部，借以减缓混凝土的流速和出口时的冲击力，其下端和活节管相连。常用的缓冲器有单叉式(盲肠式)、双叉式和圆筒形几种。大。此种缓冲器易磨损。而减轻了混凝土对转折处的冲击和磨损。双叉式缓冲器的优点在于能使溜灰管受力均匀，不易磨损和堵塞，而且混凝土经缓冲器③圆筒形缓冲器，如图9-10所示，其中央为一实心圆柱，承受混凝土的冲击，端部磨等。一个圆筒形缓冲器，成井后尚未磨损。一个即够)。缓冲器的缓冲角可取定值，无需随井深而增大。．模板或滑升模板，短段掘砌时多用整体式移动金属模板。属模板1/8~1/16，以两人能抬起为准。模板用4~6mm钢板围成，模板间的联结处和筋板川m组装式金属模板使用时需要反复组装及提放，既笨重，又费时。为了解决这一矛盾，我节约钢材，降低施工成本，简化施工工序，提高施工机械化水平，减轻劳动强度，有利于提构和使用。扇，用门轴2、8联成整体。其中一扇设脱模门，与另一扇模板斜口接合，借助销轴将其锁处设有可拆卸的临时工作平台。模板用4根钢丝绳通过四个手动葫芦悬挂在双层吊盘的上层四根悬吊钢丝绳，依靠自重，整体向下移放。使用一套模板即可由卜而下浇灌整整个井筒，井斜口活动门，使模板收缩呈不闭合状。然后，下放吊盘，模板即靠自重下滑至井底。用手动。这种模板是直接稳放在掘进工作面的岩渣上浇灌井壁，因此只适用于短段掘砌的施工方法。模板高度应配合掘进循环进尺并考虑浇灌方便而定。性较(1)立模与浇灌在整个砌壁过程中，以下部第一段井壁质量(与设计井筒同心程度、壁体垂直度及壁厚)j最为关键，因此立模工作必须给予足够的重视。根据掘砌施工程序的不同，分掘进工作面砌壁和高空砌壁两种。用撑木将模板固定于井帮，如图9-14所示。立模时要严格按中、边线操平找正，确保井筒设计的规格尺寸。②当采用长段掘砌反向平行作业施工需高空浇灌井壁时，则可在稳绳盘上或砌壁工作盘的重量。要对称分层连续进行，每层厚为250~300mm。人工捣固时要求混凝土表面要出现薄浆；用振捣器捣固时，振捣器要插入混凝土内50~100mm。壁接茬①全面斜口接茬法。如图9-16所示，适用于上段井壁底部沿井筒全周预留有刃角状斜预留有300mmX300mm的接茬窗口。混凝土从此窗口灌入，分别推至窗口两侧捣实，最后用小块木模板臣封堵即可。也可用混凝土预制块砌严或以后用砂浆或混凝土抹平。一倒一部分形成环形鼓包。脱模后，立即将鼓包刷掉移动式金属模板时更为有利，但增加了一道刷掉鼓包的工序。罐道梁，用混凝土浇灌固死，如图9-19所示。但目前有的矿山已推广使用树脂锚杆在井壁上固定罐道梁方法，收到良好效果。至于现凿梁窝，茵费工费时，现已使用不多。(二)喷射混凝土支护采用喷射混凝土井壁，可减少掘进量和混凝土量，简化施工工序，提高成井速度。金属矿山井筒的围岩一般均较坚硬、稳定，因此，采用喷射混凝土井壁的条件稍好些。1．喷射混凝土井壁的结构类型、参数及适用范围(1)喷射混凝土井壁结构类型②喷射混凝土与锚杆联合支护；③喷射混凝土和锚杆、金属网联合支护；④喷射混凝土加混凝土圈梁。支护的作用外，尚用于固定钢梁及起截水作用。圈梁间距一般为5~12m。(2)喷射混凝土井壁厚度的确定土厚度可取so~ioomm;在马头门处的井壁应适当加厚或加锚杆。如果地质条件稍差，岩层的节理裂隙发育，但地压不大岩层较稳定的地段，可取100–150mm;地质条件较差，风化严重破碎面大的地段，喷射混凝土应加锚杆，金属网或钢筋等，喷射厚度一般为100~150(3)竖井喷射混凝土井壁的适用范围对竖井喷射混凝土井壁的适用范围可作如下考虑：量集中流水，在采取适当的封、导水措施后，仍可考虑采用喷射混凝土井壁。但可采用喷锚或喷锚网作临时支护。2．喷射混凝土机械化作业线某矿喷射混凝土机械化作业线实例，它较好地利用了当地地形，节省了部分输送设备。足两台喷枪同时作业。3．喷射混凝土作业方式(1)长段掘喷单行作业。听取段高一般为10~30m。混凝土喷射作业在段高范围内自下这种作业方式，在喷射混凝土用于竖井前期使用较多。用的段高一般在2m左右，掘喷的转换视炮眼的深度、装岩能每次爆破后在渣堆上进行。岩起自承作用；节省喷射作业盘，减少喷前的准备工作，工序单一，便于管理；管路、吊盘等可随工作面的掘进而逐步加长、下落，无需反复拆装、起落；喷射作业可和抓岩准备平行第二节畏场支护一、采场支护的特点(l)与矿体的几何形态、埋藏状况有关。(2)与所选用的采矿方法有关。(3)具有明显的临时支护的特点。(4)应充分利用采场顶板自身的强度。二、采场支护方法原则上讲，巷道支护方法在结合采采矿场特点的情况下，都适用于采场支护。下列诸方。当采场顶板局部失稳或个别块体有坠落的可能时，可采用单柱支撑。单柱可为木柱也可为金属支柱。护时，采场的空顶距一般不大于3m，当超过此高度时架设困难。摩擦式金属支柱与木支柱有许多相似之处，在采场支护中效果相同，凡木支柱可以应用柱不具有可缩性，其可缩性的获得可借助于在柱顶安放木帽来实现。摩擦式金属支柱价格较在采矿场的压力较大时，安设木支柱(或带有木柱帽的金属支柱)可起到监视采场压力变化的作用，为采矿作业人员提供了最简单的监测信号。木支柱或金属支柱，大多可以回收复用。2．木垛支撑当顶板局部比较松软或已发生冒落，且用单根立柱或排柱无法支撑时，采用木垛支撑是空心木垛。在实际工作中应尽量寻求木材代用品，用混凝土预制件架垛在许多矿山得到应用，但在了节约支护材料可在空心垛的中心充填废石而成为实心垛，以便承受更大的压力。．锚杆支护胀管式和管管缝锚杆应应用较多。在上向水平分层充填法的矿石顶板中，用金属锚杆支护时，落矿以后，这些金属杆件混既可用于安装锚杆，又能在爆破时用于装药，两种作业合二为一。金属网可采用由各种直径铅丝机编制而成的市售铅丝网，其网眼尺寸视矿岩顶板的破碎自行焊制。金属网通常用锚杆固定在被加固矿岩的表面上，形成锚杆金属网联合护顶。锚杆以管形成喷锚网支护，效更好，但在采场支护中很少采用，而素喷混凝土却是常常采用的。5．长锚索及悬架长缺锚索，悬架锚索是把固结于干各孔中的钢索，彼此有规律地相连，这利：连接可通过钢绳卡：背板可支护钢索间的岩石和张紧锚索。第三节露天矿边坡人工加固加固边坡是通过增大岩石强度来改善边坡的稳定性。采用任何加固方法都要进行工程与经济分析，以论证加固的可行性和经济性。只有当稳固边坡的其他方法，如放缓边坡角或排一、用锚杆(索)加固边坡用锚杆(索)加固边坡是一种比较理想的加固方法，可用于具有明显弱面的加固。锚杆是一种高强度的钢杆，锚索则是一种高强度的钢索或钢绳。锚杆(索)的长度从几米到几百锚杆(索)一般有锚头、拉伸段及锚固段三部分组成。锚头在锚杆(索)的外面，它的作用是给锚杆(索)施加作用力。拉伸段在孔内，其作用是将锚杆(索)获得的预应力(拉应力)均匀地传给锚杆孔的围岩，增大弱面上的法向应力(正应力)，从而提高抗滑力。对于坚硬而又较破碎的岩石，锚杆的预应力可使锚杆孔围岩产生压应力，从而增大了破碎岩块应力均匀地传给围岩。锚固段在锚杆(索)孔的孔底，它的作用是提供锚固力。锚杆在安装置，让锚杆发挥最大的用。二、用喷射混凝土加固边坡cm和可塑性，可加设钢筋网。有时也可以在喷射混凝土l：料中加入钢丝或玻璃纤维以提高其三、用抗滑桩加固边坡用抗滑桩加固边坡的方法，已在国内外广泛应用。抗滑桩的种类很多，按其刚度的大小一般多用钢筋混凝土桩加固边坡，其中又分大断面的混凝土桩和小断面混凝土桩。前者一般抗滑桩加固边坡的优点较多，如布置灵活、施工不影响滑体的稳定性、施工工艺简单、速度快、工效高、可与其他治理的加固措施联合使用、承载能力较大等。因此该方法在国内外露天矿边坡加固工程中被广泛的应用。四、用挡土墙加固边坡挡土墙是一种阻止松散材料的人工构筑物，它既可单一的用作小型滑坡的阻挡物，又可作为治理大型滑坡的综合措施之一。挡土墙的作用原理是依靠本身的重量及其结构的强度来移动和倾覆。有时，在开挖挡土墙基础时要破坏部分滑体，因而会促使滑体的滑动，这就要求边挖边砌，分段挖砌，加快施工速度。五、用注浆法加固边坡它是通过注浆管在一定的压力作用下、使浆液进入边坡岩体裂隙中。一方面用浆液使裂的强度；另一方面堵塞了地下水的通道，减小水对边坡的危害。要使注浆能达到预期效果，注浆前必须准确了解边坡变形破坏的主滑面的深度及形状，以便使注浆管下到滑面以下有利的位置。注浆管可安装在注浆钻孔吋，，也可直接打入。注浆压力可根据孔的深度和岩体发育程度等因素确定。第四节巷道维护与冒顶处理为了保证矿井正常生产，对已破坏的巷道应及时修复，使其处于良好状态。巷道的修复(1)局部加固法。局部加固法主要适用于料石砌碹或混凝土砌碹的巷道修复。若巷道拱可采取喷射混凝土或内套拱形槽钢支架来处理，喷层厚度一般20~30mm。经过一段时间，若碹体又产生裂缝可重复喷射。奏效时，此时应考虑其他加固方案。(2)砌碹巷道返修。返修巷道必须由外向里分段进行，其施工方法和新掘巷道基本相同。碹体时发生冒顶事故。此外返修段巷道一旦开挖后，应及时支护，支护过程必须严格接顶。二、锚喷巷道的修复在原有喷层上再喷一层混凝土即可。设钢筋架，以增加锚喷支护的刚度。处于断层破碎带的巷道，可；考虑注浆固结围岩，然后用锚喷网或砌混凝土方式加以修三、棚式支架巷道的修复抬高20~50mm，撤出折断的棚腿，修整侧帮松脱围岩，然后换上新的棚腿，背好背板即折断，此时可在压坏棚腿的一侧用抬棚将棚梁托起，然后更换被折断的棚腿。顶部岩石防止冒落，然后再更换压坏的顶梁。四、巷道冒顶的处理宜地采取相应的措施，下面介绍几种常用(1\锚暗(1)锚喷法。在巷道内有压风系统，且围岩条件允许的情况下，采用锚喷法处理冒顶，不仅节省时间、，节约材料，而且作业比较安全，是目前比较广泛使用的方法。在处理冒顶(2)撞楔法。撞楔法是一种超前支护法，在超前支架的掩护下，可以使巷道顶板完全不(3)木垛法。当冒落的范围不大，且冒落区顶板在一定时间内尚能保持平衡状态，可采(4)穿梁护顶法。当冒顶高度不；大但长度较大，用木垛法难以处理时，可采用碜梁护(5)人工假顶法。当巷道冒顶严重，其他方法难以处理时，可采用钻孑L注浆形成人工第五节支柱作业相关工种安全操作规范一、架棚工(1)必须持有效证件上岗，懂得一般顶板事故的处理方法。(2)认真学习作业规程，掌握规定的巷道规格和支护参数标准及安全要求。(3)不符合作业规程规定的支护材料不得使用。(4)保护好工作地点的电缆、风水管及机电设备。(7)按中心腰线检查毛断面的规格质量，处理好不合格的部位。(8)按设计位置和要求挖柱窝、立棚腿并支撑稳定。(10)检查梁腿接口、棚腿两端至中线的距离、腰线至棚梁及轨面的距离、迈步、梁腿平直、刹杆、拉筋、螺丝是否符合规程要求标准。定，再将棚卡子上紧。(14)清理施工现场，剩余支护材料堆放在指定地点，码放整齐。二、锚杆支护工(1)必须持有效证件上岗，熟悉钻具的使用方法和一般故障处理方法。(2)认真学习作业规程，掌握规定的巷道规格和支护参数及安全要求。(3)不符合作业规程规定的支护材料不得使用。5)掩护好风、水、电等管、线设施。(6)备齐支护材料和施工工具，清理好施工现场。(7)检查巷道断面规格，不符合作业规程要求时先处理。8)检查风水管内是否有脏物，并：逐渐打开压风阀门，清除管内脏物。(9)联接检查好打锚杆用的设备、设施，为钻机注油。(lO)钻机操作时两脚左右叉开，双手把住操作柄，站在支护完好的顶板下面由外向里逐(II)钻机气腿给气要均匀适度，防止用力过大断钎伤人。一装锚杆一上联接手搅拌30s，凝点摆放整齐。Cis)未用完的支护材料应堆放到指定地点，并码放整齐三、喷浆工操作规程镐开够刷齐。(6)清理喷射场地内的杂物，接好风、水管，输料管路要平直，不得有急弯，接头必须严紧，不得漏风。(7)检查喷浆机是否完好，并送电空载试运转，紧固好磨擦板，不许出现漏风现象。(8)安设喷厚标志、用高压水冲洗岩面。(9)喷射机开机操作程序：开风——给水——开机——上料(I0)喷射机停机操作程序：停料——停机——关水——停风。。(12)喷枪头与待喷面应尽量保持垂直，喷头应按螺旋形一圈压半圈套的轨迹移动，螺旋(13)在围岩渗水、涌水段喷射混凝土，应采取减少给水量，加大速凝剂掺人量，插导砌碹支护工(1)必须持有效证件上岗，懂得一般顶板事故的处理方法。设工作台。(5)按中心腰线检查巷道的规格尺寸，萨足处用风镐开够刷齐。(6)砌碹基础必须挖到实底、排净积水、铺好底部砂浆，挂好边线和垂线。(7)砌筑时应随砌随将壁后充填严实、填充物采用不燃性材料充填。(10砌碹时应从两侧墙同时向拱顶砌筑，石块间砂浆饱满夹紧石楔，无干、瞎、重缝。(11)封顶时应在拱顶中心由里向外合口，要选择合格的料石以防封口不紧和灰缝过大。(12)采用浇筑砼碹时，要按设计配合比搅拌砼并检查钢筋排列数量绑扎质量，浇筑时要从四周均匀对称并使用振捣器加强振动。整齐。第十章矿山救护与应急处詈第一节矿山救护组织和装备．一、矿山救护组织矿山发生重大灾害事故后，应立即成立事故处理总指挥部，总指挥部由矿业总公司总丝理或矿长担任，由采掘、通风、机电、地质测量等部门的人员以及总工程师组成。事故现场指挥部。现场指挥部的指挥应由熟悉现场情况的副矿长或救护队长担任。场实际情况，在总工程师的协助下制定营救遇险人员和处理事故的作战计划。矿总工程师，是矿长处理灾害事故的第一助手，在矿长领导下负责组织制订营救遇险人员和处理事故作战计划。他矿支持抢险救灾工作的人员及物资。各副矿长，根据营救遇险人员和处理事故作战计划，负责组织人员进行救援，及时调集救灾所必需的设备材料，并由指定的副矿长负责签发抢险救灾的入井许可证。矿副总工程师，根据矿长的命令，负责某一方面的救灾技术工作。救护队队长，根据总指挥和现场指挥的命令，负责实施救护队员的行动计划，完成对灾区遇险人员的援救和事故抢险。安全科长，对抢险救灾工作的安全进行监督，对人井人员的控制实行监督。生产科长，按矿长的命令做好科室协调工作。机电科长，根据矿长的命令负责改变主要通风机工作制度，保证其正常运行，掌握矿井通风段长，根据矿长的命令负责改变矿井通风工作制度。掌握通风机工况及井下风量情况，完成必要的抢险救灾通风工程，执行通风有关措施。地质测量科长，负责准备好必要的图纸和资料。供应科长，负责及时供给抢险救灾所需的物资、设备、材料。保卫科长，负责事故抢险中的保卫工作，维持矿山的正常秩序，设立警戒等。行政科长，负责对遇险人员及家属的妥善安置和救灾人员的食宿及其他生活事宜。医院院长，负责对受伤人员的急救治疗。二、矿山救护装备疗急救组织，配备必要的装备、器材和药物。矿山救护组织配备的救援器材和设备包括：(2)惰性气体发生装置、高倍数泡沫灭火机等灭火器材。(3)氧气充填泵、氧气瓶、清净罐、引路绳、小铁锹、小镐、铜锤、铜顶斧和手锯、瓦工具等救护工具。(4)自动苏生器、担架、口对口呼吸具、保温毯、抗休克服、急救箱等器材和用品。2．矿山医疗急救组织的装备根据《锣‘山安全法》规定，矿山企业除建立救护组织外，还应建立医疗急救组织，并规程对医疗急救机构的建立都有具体要求。井下急救站应设在井下调度室附近的硐室内，站内必须有取暖设备、急救电话、；氧气第二节矿工自救全和控制灾情的扩大。大量事实证明，当矿井发生灾害事故后，矿工在万分危急的情况下，故损失的重要环节。一、发生事故时现场人员的行动原则(1)发生灾变事故后，事故地点附近的人员应尽量了解或判断事故性质、地点和灾害程屋度，并迅速地利用最近处的电话或其他方式向矿调室如实汇报，并迅速向事故可能波及的区域发出警报，使其他工作人员尽快知道灾情。(2)灾害事故发生后，处于灾区内以及受威胁区域的人员应沉着冷静，根据灾情和现场故消灭在初起阶段或控制在最小范围，最