第六章-巷道支护01

本章提要本章主要讲述井巷支护理论及技术。包括常用的支护材料，如水泥、混凝土和钢材等；锚杆支护的基本理论及施工技术；喷射混凝土施工技术以及其他联合支护的形式等。第五章巷道支护目的：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：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、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支护形式，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，如锚注支护、预应力锚索支护技术等。本章主要参考书第一节支护材料棚式支架————石材整体支护————锚喷支护梯形金属支架料石金属锚杆（锚索）拱形可缩金属支架砖木锚杆木支架混凝土竹锚杆钢筋混凝土支架钢筋混凝土金属网混凝土1.气硬性胶凝材料——不宜于潮湿环境⑴石膏：硫酸钙（CaSO4·H2O），主要用于室内装饰、绝热保温、吸音防火900～1000℃

⑵石灰：生石灰；熟石灰作用：砌筑砂浆或抹灰砂浆拌制三合土（石灰、黏土、砂石或矿渣）－提高强度和耐水性，建筑物基础、路基等2.水硬性胶凝材料：水泥

地上、地下、水中一.胶凝材料1．品种

⑴硅酸盐水泥⑵普通硅酸盐水泥建筑工程⑶矿渣硅酸盐水泥⑷粉煤灰硅酸盐水泥⑸火山灰质硅酸盐水泥二．水泥⑴高铝水泥——快硬、高强、耐腐蚀，国防、道路、抢修⑵膨胀水泥——防水沙浆：构件、管道接头，防渗抹面特殊工程⑶白色水泥——原料和制作设备及过程⑷彩色水泥：氧化铁、氧化锰、氧化铬⑸快硬水泥；抢修工程、抗冲击及抗震性工程⑹耐硫酸盐水泥。

2．硅酸盐水泥⑴生产⑵熟料的矿物组成名称化学式简写式含量（%）硅酸三钙3CaO·SiO2C3S36~37硅酸二钙2CaO·SiO2C2S15~37铝酸三钙3CaO·Al2O3C3A7~15铁铝酸四钙4CaO·Al2O3·Fe2O3C4AF10~18（CaO）

（SiO2、Al2O3）

（Fe2O3）

黑色球状⑶矿物性能（单独与水作用）名称硅酸三钙硅酸二钙铝酸三钙铁铝酸四钙凝结硬化速度28天放热量强度快多高慢少早低、后高最快最多低快中低⑷水泥的细度

7~200μm（0.007~0.2mm），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。但在空气中硬化收缩性大，成本高

筛分法：0.08mm方孔标准筛筛余量不得超过10%

水化热。大体积混凝土水化热造成的内外温差，可导致混凝土开裂；但水化热对冬季混凝土施工则是有益的，水化热可促进水泥水化进程。⑸水泥的凝结时间——细度、铝酸三钙含量、水灰比初凝：加水拌和——开始失去塑性（搅拌、运输、浇捣和砌筑）大于45min1～3h终凝：加水拌和——失去塑性产生强度（尽快硬化、产生强度）硅酸盐水泥小于6.5h，其他水泥12h5～8h

硬化：终凝——形成坚硬人造石4×4×16cm⑹水泥的强度——矿物成分和细度水泥和标准沙（1∶3.0）+定量水(水灰比0.5）———标准试件———————养护———————试验（抗折抗压）温度20℃±1℃相对湿度＞90%3d,28d

强度和标号：425、525、625、725⑺硅酸盐水泥的应用

①标号高—重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；②凝结硬化快——喷射混凝土支护；③耐冻性好——冬季施工和遭受反复冻融工程④水化热多、周期长——不适用于大体积混凝土；（3d－50%，3个月90%）

⑤抗软水及化学腐蚀性差——不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及有水压的水（或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等）⑻存放：①按不同品种、标号及出厂日期存放

②一般存储条件下：三个月后强度降低10~20%，六个月后强度降低15~30%，1年后强度降低25~40%

堆积密度1000~1600kg/m33．水泥混合材料⑴分类：

①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。如：粒化高炉矿渣（炼铁高炉的熔融矿渣经急冷—水淬，粒径0.5-5mm）

火山灰质混合材料（活性氧化硅、活性氧化铝）

粉煤灰：发电厂烟气灰渣，0.001-0.05mm，未燃炭规定在（1-2%）②非活性混合材料：粘土、石灰石、石英砂等⑵作用：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4．普通硅酸盐水泥⑴组成：硅酸盐水泥熟料+少量混合材料+适量石膏——普通水泥

活性掺量少于15%，非活性掺量少于10%

调节水泥的强度等级⑵标号：275、325、425、525、625、725⑶性能：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时间要求一样⑷使用：标号广，便于使用，堆积密度1000~1600kg/m3。5．矿渣硅酸盐水泥：⑴组成：硅酸盐水泥熟料+粒化高炉矿渣+适量石膏

20～70%⑵标号：275、325、425、525、625五个标号⑶应用：水泥石氢氧化钙较少，抗软水及化学腐蚀性较强——水工和海港工程耐热性好：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、抗渗性差堆积密度1000~1200kg/m36．火山灰质硅酸盐水泥：⑴组成：硅酸盐水泥熟料+火山灰质混合材料+适量石膏

20～50%⑵标号：275、325、425、525、625五个标号⑶应用：堆积密度900~1000kg/m3

硬化慢、湿热敏感性高—适用于采用蒸汽养护的工程，不宜有早强要求的工程和低温工程水化热少（同标号普通水泥的70%）——大体积混凝土潮湿环境中产生膨胀胶化作用——抗渗要求较高的工程初期析水速度快，产生收缩裂纹，在干燥环境中不宜采用用水量大，干缩性大：故抗冻性差7．粉煤灰硅酸盐水泥：⑴组成：硅酸盐水泥熟料+粉煤灰+适量石膏

20～40%⑵应用：硬化较慢，早期强度较低，不宜有早强要求的工程和低温工程水化热少（同标号普通水泥的70%）——大体积混凝土初期析水速度快，产生收缩裂纹混凝土工程特点或所处环境条件优先选用可以选用不宜使用普通混凝土1.在普通气候环境中普通水泥矿渣水泥;火山灰质水泥;粉煤灰水泥;复合水泥2.在干燥环境中普通水泥矿渣水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥3.在高湿度环境中和永远处于水下普通水泥矿渣水泥;火山灰质水泥;粉煤灰水泥;复合水泥4.厚大体积矿渣水泥;火山灰质水泥;粉煤灰水泥;复合水泥普通水泥硅酸盐水泥;快硬硅酸盐水泥有特殊要求的混凝土1.要求快硬硅酸盐水泥；快硬硅酸盐水泥普通水泥矿渣水泥;火山灰质水泥;粉煤灰水泥;复合水泥2.高强（大于C40）硅酸盐水泥普通水泥；矿渣水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥3.严寒露天地区，寒冷地区处于水位升降范围内普通水泥（325级以上）矿渣水泥（325级以上)火山灰质水泥;粉煤灰水泥4.严寒地区处于水位升降范围内普通水泥（325级以上）矿渣水泥;火山灰质水泥;粉煤灰水泥;复合水泥5.有抗渗要求普通水泥；火山灰质水泥矿渣水泥6.有耐磨性要求硅酸盐水泥；普通水泥（325级以上）矿渣水泥（325级以上)火山灰质水泥;粉煤灰水泥三．混凝土

1．混凝土品种：按干表观密度（105±5℃干燥至恒重）的大小防水混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土、耐酸混凝土等轻混凝土：干表观密度小于1900kg/m3，保温或轻质结构①轻骨料混凝土(800～1900kg/m3)，火山渣、膨胀矿渣及煤渣等制成②泡沫混凝土、加气混凝土等(300～1200kg/m3)，泡沫和发气剂③大孔混凝土，不加细骨料普通混凝土：1900～2500kg/m3，房屋、桥梁、道路等

重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3，防x射线和γ射线，如重晶石混凝土、钢屑混凝土等2．组成材料：水泥

+

砂子+石子

+水——混凝土

胶凝材料骨料（总体积的60～80％）⑵砂子——细骨料：0.15～5mm，海砂、河砂和山砂①有害杂质：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②颗粒形状：影响流动性及黏结强度③砂的粗细及颗粒级配：节约水泥，提高强度筛分法：5、2.5、1.25、0.63、0.315、0.16标准筛，500g干砂。⑴水泥——决定着混凝土的成本和强度品种——工程特点和环境条件标号——水泥标号为混凝土强度等级的1.5~2倍⑶石子——粗骨料：大于5mm卵石和碎石质量要求：针状（＞2.4倍）和片状（＜0.4倍）——降低强度活性氧化硅——碱骨料反应（生成凝胶，吸水无限膨胀，水泥石涨裂）粒度要求：连续级配和间断级配⑷水：自来水和清洁天然水最大粒径（小于结构截面最小尺寸的1/4，钢筋最小净距的3/4）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和易性；（2）混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度；（3）混凝土应具有适应其所处环境的耐久性；

（4）经济合理，在保证质量前提下，降低造价3．混凝土的技术性质⑴和易性：

是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实）并能获得质量均匀、成型密实的性能。指标：流动性粘聚性保水性测定：塌落度项次结构种类塌落度，mm1基础或地面的垫层，无配筋的厚大结构（挡土墙、基础或厚大的块体）或配筋稀疏的结构10～302板、梁和大型或中型截面的柱子等30～503配筋密列的结构50～704配筋特密列的结构70～90塌落度选择⑵强度等级立方试块（15×15×15cm）—标准条件（水温20±3°相对湿度＞90%）—28天抗压强度。强度等级C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60十二个等级①水泥标号和水灰比

经验公式：

C、W—每m3混凝土水泥及水的用量，kg；

A、B—经验系数，碎石A=0.46，B=0.07；卵石A=0.48，B=0.33②骨料的品质和级配③施工及养护条件（7天）：温度、湿度，搅拌及震捣等

提高混凝土强度的方法（1）提高水泥标号；（2）降低水灰比；为改善和易性，可掺加减水剂；（3）采用级配好且干净的砂、高强度石子；（4）加强养护，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。（5）加强搅拌和振捣；（6）添加增强材料，如硅粉、钢纤维等。

4．混凝土的改性剂混凝土拌合时或拌合前可掺入一定量的改性剂，包括减水剂、早强剂、速凝剂、防冻剂等，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）、改善和易性、提高耐久性及节约水泥等。①

减水剂：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。②

速凝剂：加速水泥硬化（初凝1～5min，终凝10min）。提高早期强度，但对后期强度影响较大。

混凝土配合比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有两种:（1）以1m3混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥336kg，砂654kg，石子1215kg，水195kg；（2）以水泥质量为1，表示出各成份的质量比，如:1:1.95:3.52:0.58(水泥:砂子:石子:水)。5.混凝土配合比概念四.砂浆：砌筑用，没有粗骨料五.木材：架设木支架、轨枕;

防腐处理六.钢材：架设金属支架、铺设轨道、锚杆类型：矿用工字钢，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。

U型钢，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。

轻便钢轨，专为井下1t至3t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。24.15cm218.96kg31.52cm224.75kg36.92cm228.98kg45.56cm235.76kg第二节锚杆支护

我国于1956年开始试用锚杆支护巷道；

60年代初期，在岩巷中使用了锚杆与喷浆支护，60年代中期，随着喷射机具的改进，又发展为喷射混凝土支护；

70年代起，光面爆破与锚喷技术结合，形成光爆锚喷支护。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、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。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，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

1.砂浆锚杆：全长锚固钢筋砂浆锚杆、钢丝绳砂浆锚杆

杆体材料宜用20锰硅、25锰硅或5号钢筋，亦可采用3号钢筋杆体钢筋直径一般为14～22mm，锚杆的抗拉拔力不得低于50kN2.木锚杆

φ38mm，L=1.2～1.8m，缝长250mm，设计锚固力10～20kN，不防腐1年，帮支护竹锚杆：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.管缝式锚杆：

全长锚固型管体宜用16锰、20猛硅等低合金钢，壁厚为2～2.5mm锚杆外径为38～42mm，开缝宽度为13～18mm托板宜采用盆形，板厚不应小于4mm，面积不小于120mm×120mm钻孔直径应小于管缝锚杆外径2.0～3.0mm

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50～70kN。

4.树脂锚杆：中速2～5min，快速0.5～1min，一个药包的锚固力可达50kN以上、端头锚固，（K2350和Z2350,长度为2.00m、φ20mm螺纹钢，每孔安装两个树脂药卷，成本在30元左右）。

杆体直径18～24mm，锚固力不应低于5吨，托板厚度不应小于8～10mm，面积不应小于150×150mm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：

1.承载快，锚固力大。具有“双快一高”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。

2.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用之地。5.快硬水泥和快硬膨胀水泥锚杆

成本低，材料来源广。快硬水泥锚杆:端头锚固长度为400mm时，水泥卷直径37mm，长270mm，水泥装量421g；端头锚固长度为300mm时，水泥卷直径37mm，长205mm，水泥装量320g。水泥卷使用前需浸水2～3min，在钻孔中经锚杆头搅拌，12min以后锚固力开始增长，1h后锚固力可达40～60kN左右。

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3～5s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1个水泥卷的锚固力达20～40kN；安装2个水泥卷的锚固力达60～90kN。6.玻璃钢锚杆

采用玻璃纤维作为增强材料，以聚脂树脂为基材，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。加上树脂锚固剂、托盘和螺母组成玻璃钢锚杆。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，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16mm，粘结长度分别为100mm和200mm时，拉力分别为30kN和40kN，平均扭力小于10N·m，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，与金属锚杆相比，成本降低40%左右，可替代现有煤帮金属锚杆、木锚杆、竹锚杆等煤帮支护。1.悬吊作用将软弱直接顶、伪顶悬挂在坚硬的老顶上或稳定的完整岩体上

缺陷：只适应于顶板

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，悬吊理论就不适用。二．锚杆支护作用机理：

2.组合梁作用：

锚杆锚固力一方面增加各岩层间的摩擦力，防止岩石沿层面滑动，避免各岩层出现离层现象；另一方面，可增加岩层间的抗剪刚度，阻止岩层间的水平错动，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岩层（组合梁）。

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。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。预应力——锥型压缩区——连续压缩带——挤压加固拱自身稳定，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（组合拱理论）三．锚杆支护参数的确定⑴按悬吊理论：①长度：L=L1+L2+L3

；L2—锚杆有效长度；f≥3时H=或取松动圈厚度②间排距：a=，Q为设计锚固力；k为安全系数。③杆体直径：按杆体承载力与锚固力相等原则设计⑵按挤压加固拱理论：,α——锚杆在松散体中控制角，取为45°；支护能力估算：拉麦公式—单位面积的承载强度P为式中——破裂锚固体强度，按最软围岩验算，取=10MPa；

b——组合拱厚度；

R——巷道的半径或1/2宽度。四、锚杆支护的施工

1.钻眼与安装：凿岩机——锚杆钻机MQT系列气动锚杆钻机【用途】：广泛应用于顶板硬度f≤8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。

【特点】：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。

【构造】：MQT系列气动锚杆钻机由三大部分组成

1.支腿；2.回转部分；3.操纵臂。《验收规范》第6.4.3条锚杆支护，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；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；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。

2.质量检查：材质、长度、直径——地面检查

方向、深度、数量、间排距——打眼检查螺帽的拧紧程度、托板的楔紧程度——安装锚固力——安装后

ML-20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，最大拉力200kN，质量12kg。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。空心千斤顶胶管接头高压胶管压力表手摇油泵标尺ML-20型锚杆拉力机《煤矿安全规程》第四十四条

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，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。（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。

（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。（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。（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。

（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。第三节喷射混凝土支护张向东,张树光,李永靖.喷射混凝土技术的发展与应用.煤.

2001.10（1）：19～21王红喜,陈友治,丁庆军.喷射混凝土的现状与发展.岩土工程技术.2004.18（1）：51～54一．工艺流程二．支护作用原理①封闭围岩，防止风化②改善围岩的应力状态——恢复三向应力状态③填凹补平消除应力集中、④密切岩体、柔性支护结构作用——共同变形，围岩应力释放，抑制更大变形。⑤射入缝隙，增强黏结——岩块间的连接咬合作用得以维持——组合拱⑥防护锚杆间危石掉落三．喷射混凝土厚度与强度：

单独支护时50~150cm之间，锚喷支护时50~120cm。强度不小于C15。

《技术规范》：4.3.1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低于C20；喷射混凝土1d龄期的抗压强度不应低于5MPa。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2MPa，抗弯强度不应低于6MPa。

《技术规范》条文说明：4.3.3

喷射混凝土的收缩较大，若其厚度小于50mm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，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50mm以下，也有30～40mm的。因此，本条规定喷射混凝土支护的最小厚度不应小于50mm。

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不应超过200mm，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。当喷层不能满足支护抗力要求时，可用锚杆或配筋予以加强。四．施工

1.喷射机具混凝土喷射机：干式——潮式——湿式配套机械：混凝土搅拌机，喷射机械手

50年代开始研制WG－25型双罐干式喷混凝土机，于60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ZHP－2型转子式喷射机、LHP－701型水平螺旋喷射机、SPD－320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。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、回弹率高是长期困扰喷射混凝土支护技术的两大难题。“七五”和“八五”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10多年来，从单机到喷机组，从干喷机到湿喷机、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。潮喷和干喷通用CP-5中型喷射机2.喷射材料和配合比

水泥——硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥，标号大于325

细骨料——中砂或粗砂，细度模数大于2.5

粗骨料——粒径小于20mm

速凝剂——初凝小于5min，终凝小于10min

配合比——水灰比0.4～0.45

3.工艺参数

工作风压——喷层质量和回弹率

工作风压=0.1+0.001×输料管长度（m）

水压——拌和效果水灰比——喷层质量和回弹率喷射距离与倾角——回弹率一次喷射厚度——回弹率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：

(1)喷射阶段。具有高粘聚性、附着性，回弹率低、粉尘小；

(2)硬化早期。早凝、早强，化学缩减小，干缩小；

(3)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Sika-Pm500型移动式喷射混凝土机《施工与验收规范》第6.4.2条

喷射混凝土支护应符合下列规定：

一、喷射混凝土的原材料：二、混合料的配比应准确。称量的允许偏差：水泥和速凝剂应为±2％，砂、石应为±3％。三、混合料应采用机械搅拌。四、混合料应随拌随用，不掺速凝剂时存放时间不应超过2h，掺速凝剂时存放时间不应超过20min。

五、喷射前应清洗岩面，水灰比0.4~0.45。六、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5min，终凝时间不应大于10min。七、当混凝土采取分层喷射时，第一层喷射厚度：墙50~100mm，拱30~60mm；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.

八、喷射前应埋设控制喷厚的标志.五.喷射混凝土工程质量检测技术与方法

强度：常采用现场检测方法，包括预留试样（喷大板法或喷模法）、现场取样（凿方法或钻取并点荷载试验方法）以及拔出试验法等。

厚度：有针探法、打孔尺量或取芯法检测。

工程规格尺寸：包括挂线尺量法、激光测距法、超声波测距法等.

观感质量：观感质量检测包括喷射混凝土有无漏喷、离鼓现象；有无仍在扩展或危及使用安全的裂缝；漏水量；钢筋网有无外露；喷射混凝土表面平整密实。

工程基础深度检测：《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基础，基础深度不小于100mm。采用光爆锚喷技术施工的大巷王庄矿+630水平运输大巷，断面18m2，

长1200m，光爆工艺，锚喷支护一．锚喷支护支护主体——锚杆；喷射混凝土——封闭围岩、防止危岩掉落第四节锚杆联合支护二．锚喷网支护⑴支护主体——锚杆⑵喷射混凝土——封闭围岩、防止危岩掉落增加抗裂性能和韧性

钢纤维混凝土⑶网——铁丝网和钢筋网——均匀分布喷层应力，提高喷层的抗拉能力和变形能力《验收规范》第6.4.4条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二、钢筋网与岩面的间隙不应小于30mm，钢筋保护层的厚度不应小于20mm

三、钢筋网应与锚杆或其它锚定装置联结牢固；

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。

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。Figure15.8:Weldedwiremesh,firmlyattachedtotherocksurface,providesexcellentreinforcementforshotcrete.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，其类型主要有锚网支护、锚带（梁）网支护等。

1.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。常用于锚网支护的网有铁丝网、钢筋网与塑料网等。

（1）铁丝网一般采用φ3～4mm的镀锌铁丝编织而成。菱形网网孔尺寸为40mm×40mm～100mm×100mm。

（2）钢筋网是由钢筋焊接而成的大网格金属网。直径约6～10mm，网格约150mm×150mm。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，适用于大变形、高应力巷道支护。（3）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。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、刚度大等优点，但这种网的价格相对较高。

2．锚带网支护锚带网支护是由锚杆、钢带（钢筋梯）及金属网等组成。其中钢带是锚带网支护系统的关键部件。它将单根锚杆联接起来，组成一个整体承载结构，提高锚杆支护的整体效果。钢带是由2～3mm的薄钢板制成，钢带上有锚杆安装孔，使打眼、安装极其方便。根据制作钢带的材料不同，主要有平钢带、W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，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、综放巷道等困难、复杂的巷道中，得到广泛应用。采用锚杆钻机打φ28～32mm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、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。

1．小孔径预应力锚索材料及结构（1）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。目前较为广泛采用7股φ5mm高强度钢绞线。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。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1h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。（2）锚索结构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D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6～8mm较好，可确保树脂药卷搅拌均匀。毛刺锁具槽钢钢垫板围岩表面钻孔钢绞线2．小孔径预应力锚索施工工艺小孔径预应力锚索施工可分为地面准备、钻孔、锚固、张拉4个主要工序。27mm钻头钻杆锚杆钻机快速药包中速药包钢绞线驱动器锚固段托盘锁具张拉器切割器超高压隔油泵MQY-180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。

MSY-180型矿用手动锚索张拉机具由YCD-180型预应力张拉千斤顶、SDB-63型手动油泵以及高压油管等组成，构成一组煤矿巷道锚索预应力张拉的必备设备。

对于节理、裂隙发育，断层破碎带等围岩松散、破碎的情况，可利用锚杆注浆技术，改变围岩松散破碎结构，提高其粘结力、内摩擦角和围岩的整体性，使围岩为锚杆提供可靠的着力基础，充分发挥锚杆对松散破碎岩层的锚固作用。注浆锚杆既是锚杆，又能用其进行注浆。1－普通金属锚杆；2－注浆锚杆；3－喷层与金属网；4－注浆扩散范围；5－锚杆作用形成的岩石拱；6－喷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，可采用普通内注式注浆锚杆。进浆管逆止阀锚杆螺母托盘止浆塞锚杆体活塞分浆塞弹簧水泥药卷挡板锚杆尾倒楔巷道断面设计作业

某煤矿，年设计生产能力90万吨，采用立井开拓方式，属高沼气矿井，采用中央分列式通风，井下最大涌水量为450m3/h；第二水平东运输大巷长度1600m，服务年限为25年；通过的流水量为

，风量为

；采用

直流架线电机车牵引

矿车运输。巷道内铺设一趟φ200mm的压气管和一趟φ100mm的供水管。大巷穿过的岩层有砂岩、泥岩，主要以泥岩为主，岩层倾角14o，实测围岩松动圈：砂岩为0.4~0.5m，泥岩为1.0~1.3m。

试设计运输大巷直线段的断面，并计算单位工程掘进工程量和材料消耗量，绘制巷道断面施工图。单号：半圆拱，药卷规格φ32mm×100g×150mm

1：3t矿车

1、3、5：ZK10—9/2503：1.5t矿车

5：1t矿车

7：3t矿车7、9、11：ZK10—6/550—7c9：1.5t矿车

11：1t矿车