【采掘技术课件_巷道支护.ppt

1、在西班牙某隧道现场采用的Sika- Pm500型移动式喷射混凝土机,喷射混凝土支护应符合下列规定： 施工与验收规范第6.4.2条 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0.40.45。 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50100mm，拱3060mm；下一层的喷射应在前一层混

2、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.,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0.40.45,3. 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

3、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。,. 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

4、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,第一节 锚杆联合支护,二锚喷网支护, 支护主体锚杆 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 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

5、； 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。,Figure 15.8: Welded wire mesh, firmly attached to the rock surface, provides excellent reinforcement for shotcrete.,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

6、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34mm的镀锌铁丝编织而成。菱形网网孔尺寸为40mm40mm100mm100mm。 （2）钢筋网是由钢筋焊接而成的大网格金属网。直径约610mm，网格约150mm150mm。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

7、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23mm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

8、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2832mm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5mm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

9、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68mm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-

10、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、

11、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200mm的压气管和一趟100mm的供水

12、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0.40.5m，泥岩为1.01.3 m。 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。,第五节 普通支护,一棚式支架不能阻止围岩风化 1. 木支架 组成： 两腿（承受侧压） + 梁（承受顶压） 适用性：地压不大，服务年限短（2年左右），断面小的采区巷道 优缺点：,2. 金属支架破坏形式主要为失稳 梯形金属支架适用于回采巷道 轻便钢轨（18kg24kg） 或矿用工字钢（1620号）,（2） 拱型可缩金属支架软岩、地压大且不稳定（动压）、围岩变形量大，断面小于12m2，矿

13、用特殊型钢制作 间距一般在0.7m左右，纵向通过金属拉杆拉紧提高稳定性。,梁腿搭接长度300400mm，采用两个卡箍固定,采用U型钢支护的常村矿N2轨道上山,3. 钢筋混凝土支架 12m2，地压稳定、服务年限长，不适用于动压 支架间距0.51.0m，圆木支撑，,规程第四十二条 支架间应设牢固的撑木或拉杆。可缩性金属支架应用金属支拉杆，并用机械或力矩扳手拧紧卡缆。支架与顶帮之间的空隙必须塞紧、背实。巷道砌碹时，碹体与顶帮之间必须用不燃物充满填实；巷道冒顶空顶部分，可用支护材料接顶，但在碹拱上部必须充填不燃物垫层，其厚度不得小于0.5m。,二石材整体支护 施工工序复杂，劳动强度大，施工速度慢，效率

14、低。 有化学腐蚀性的含水围岩段，或大面积淋水和局部涌水处理无效，或不宜采用锚喷支护时采用。 1. 临时支护锚喷临时支护 2. 立碹胎搭摸板浇混凝土 从墙角立起，逐步向上。拱部摸板依次立起，浇灌从两帮开始，在顶部逐步汇合,验收规范第6.4.8 砌筑碹墙基础，应清理浮矸石直至实底，基础槽内不得有流水或有危害砌筑质量的积水。,第6.4.9 砌筑墙、拱，应符合下列规定: 一、支模前应对中、腰线进行检查，严格按中、腰线进行支模。当采用砌块砌墙时，应挂边线；两边线之间的距离不宜大于5m，并予固定； 二、墙模板应安设牢固，板面应平整； 三、碹胎的架设应与巷道中心线垂直； 四、碹胎两边拱的基点应在同一水平上。

15、碹胎架设的坡度应与巷道坡度一致， 五、碹胎的间距，宜为11.5m。拱模板的强度，应能满足荷载要求； 六、碹胎的架设，必须牢固，碹胎的下弦不得用作工作台； 七、碹胎、模板重复使用时，应进行检查和整修； 八、在倾斜巷道中架设碹胎，应有2o 3o的迎山角。碹胎之间应设支撑和拉条； 九、砌拱时，应同时由两侧起拱线向中心对砌。当采用砌块砌拱时。最后封顶的砌块座位于正中，砌块间应灰浆饱满。,第6.4.10 砌体与岩帮之间的空间应充填严实。当拱部砌体与岩帮之间的空间不超过0.5m时，可采用矸石充填；等于或小于2.0m时，应砌0.5m厚的缓冲层；大于2m时，应砌0.8m厚的缓冲层。其余空间部分可用矸石、木垛或

16、其它材料充填。,第6.4.12 位于软岩中的巷道和受动压影响的巷道，宜采用柔性或可缩性支护。 第6.4.13条 有底鼓的巷道，应采取砌筑底拱，底部打锚杆、喷射混凝土或设置底梁等措施，并应符合下列规定： 一、边墙或支架的立柱，必须座落在底拱或底梁上； 二、砌筑底拱或锚喷之前，应将浮矸清理干净，直至实底，坑内的积水应排除干净； 三、底鼓的地段宜先砌筑底拱，当施工条件不允许时，可先砌墙及拱，砌墙时，应在墙基部留出不小于100mm的倒台阶和接茬钢筋； 四、砌筑底拱或锚喷后，应经过适当的养护，方可铺轨。,主要产煤国煤矿锚杆支护技术分析 中国煤炭 第25卷第期（总第277期） 1999 年第 8 期Wer

17、ld Coal,1999, No5, 4447 李孝尚译 本刊校 1 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。锚杆支护过程是妨碍煤炭开采进度的“瓶颈”，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，如果将锚杆支护的时间缩少一半，工作面煤炭产量几乎可以提高1倍。,连续采煤机的设计开机率一般超过95%，但一天内的实际开机时间只有4.77.2h。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

18、料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、波兰和印度等国煤矿支护技术相对落后，为了增强自身在国际煤炭市场上的竞争能力，这些国家今后将不得不采用综合机械化顶板支护设备和技术。作为这种新型系统方法的一个组成部分，久益采矿设备公司（Joy Mining Machinery）研制了一种移动式顶板锚杆钻车JOY型多钻机平台操作锚杆钻车。该钻车已在澳大利亚和美国的煤矿创造了顶板锚杆钻进的的新纪录。,2 锚杆钻机 国际锚杆钻机市场上的锚杆钻机可分为三类：（1）手持式钻机，如gopher

19、s、wombats和superoo钻机。（2）移动式钻机。这种钻机采用履带或橡胶轮，可安装1台、2台、3台或4台钻机。（3）机载钻机，即钻机被固定在连续采煤机和巷道掘进机上。由于锚杆机不断易主，维修量大和报废率高，因此很难精确统计世界各国煤矿使用的锚杆机总数量。但据估计，世界各国煤矿可使用的移动式或机载式锚杆安装机（包括正在使用的、闲置、维修和转让的锚杆机）的数量如下表所示。,3 世界各国锚杆支护技术 数值锚杆安装技术是目前世界上最常用的方法，占已安装锚杆的70%以上。使用该技术时，整个杆体均承受载荷，可以抵制分层煤体对锚固杆体的剪切力。另外30%的锚杆使用量大部分为机械点固锚杆，水泥锚杆、树

20、脂点固锚杆和Swellex型锚杆仅在个别煤矿使用。一般地，锚杆长度为1.22.4m，直径为1622mm。每年世界各国煤矿安装约1.41亿根锚杆，其中美国煤矿的使用量占88%。锚杆安装过程分4个步骤：钻眼；插入树脂胶卷；插入杆体，搅拌树脂；旋紧和固定锚杆。想减少锚杆安装时间是相当困难的，除非取消某些步骤。锚杆制造商尝试了各种改进技术，如：采用组合锚杆、一端带钻头的锚杆、树脂包在杆体内的锚杆、树脂注射以及其他技术。到目前为止，这些技术还没有得到完善。,3.1 美国美国是世界第二大煤炭生产国（仅次于中国），但按连续采煤机和顶板锚杆机的数量来分析，它的煤矿机械化程度最高。美国840个井工矿几乎全部采用

21、连续采煤机采煤、机械化运煤（梭车批量运输或带式连续输送）方式和顶板锚杆机支护设备。美国一半多的煤炭产量来自房柱式开采工作面。采用位置变换法时，连续采煤机在煤巷中掘进，当超过最后一排顶板锚杆15m时（操作人员在安全位置使用无线电遥控设备操纵连续采煤机），连续采煤机被开进另一条煤巷，此时使用一台移动式锚杆机在15m长的煤巷顶板上安装锚杆。在美国，即使是长壁工作面也采用多巷掘进系统，但在欧洲一般采用单巷掘进系统。这是美国大量采用移动式锚杆机的原因。在加强锚杆安装作业安全的同时，美国重点注意提高锚杆安装的速度和质量。,3.2 澳大利亚澳大利亚的51座井工矿中，有34座至少拥有1个长壁工作面。长壁工作面

22、采用双巷掘进系统。长壁工作面采区煤巷掘进速度滞后是影响澳大利亚煤炭工业发展的一个主要因素。每掘进1m煤巷，安装6根顶板锚杆和2根煤壁锚杆，每班安装锚杆100120根。根据不同地质条件，安装锚杆的根数也会变化。目前一些煤矿采用了安设有锚杆机的连续采煤机，但由于锚杆安装速度跟不上工作面回采速度，一些煤矿逐渐采用了位置变换开采法。 3.3 南非一般地讲，南非大部分井工矿煤层是硬砂岩顶板，开采条件良好。南非57个井工矿均采用了不同的顶板锚杆安装形式，由于地质条件良好，锚杆安装作业并不构成采煤作业的“瓶颈”。为了阻止顶板岩层的局部冒落，一些煤矿安装了严格的顶板岩层监控系统。大部分煤矿采用了房柱式开采方式

23、，长壁工作面所占的比重不足10%。,3.4 英国英格兰剩下的17座井工矿和苏格兰的Castlebridge煤矿均采用顶板锚杆作为长壁工作面的主要支护方式。英国几乎不采用房柱式开采方式，由于开采深度大，长壁工作面采用单巷掘进，各工作面之间留有足够宽的煤柱。开采深度在7001200m的煤巷的顶板锚杆安装密度比大部分其它西部井工矿大，一般每掘进2.4m安装712根顶板锚杆，沿每侧煤壁每隔1.8m安装23根锚杆。3.5 俄罗斯俄罗斯煤炭工业正在发生重大改革和重组，一些亏损的煤矿被迫关闭。俄罗斯目前约有200座井工矿，全部采用单巷长壁开采系统。西伯利亚库兹巴斯矿区的一些煤矿采用顶板锚杆（点固锚杆或点固树

24、脂锚杆）支护形式，锚杆长度1.61.8m，承载能力68t。随着经验的积累，这种支护系统将不断得到完善。但由于缺乏资金，对现代化锚杆支护设备的维护和改进工作进展非常缓慢。,3.6 波兰尽管波兰是世界第4大井工矿煤炭生产国（年产量约120Mt，位居中国、美国和独联体之后），但是波兰没有一个煤矿将锚杆支护用作永久顶板支护技术。所有井工矿采用被动受力的钢型（U型钢）支架。随着高产高效长壁工作面的采用，工作面端头的U型钢支架的缓慢拆除速度和缓慢、昂贵的采区煤巷掘进速度严重阻碍了工作面的回采速度。由于缺乏操作经验、作业标准和地质条件差（尽管其它国家在相同地质条件下取得了锚杆支护作业的成功），波兰向锚杆支护

25、技术的转变过程最缓慢。为了获得最大的煤炭回采率，采区巷道需要重复使用，这导致了顶板支护条件恶劣，不利于巷道快速掘进和工作面快速回采。,3.7 印度印度井工矿年产煤炭80Mt，其中90%来自非机械化和半机械化（钻眼、爆破和采用侧卸式装载机装载）房柱式开采工作面。大多数井工矿采用锚杆支护方式，采用点固锚杆或承载能力为68t的水泥锚杆。目前一些井工矿对连续采煤机和全部机械化房柱式开采系统感兴趣，可能2000年这样一套系统将进行安装。同时树脂锚杆也将得到使用。3.8 中国作为世界上最大的井工矿煤炭生产国，中国采用了各种各样的顶板支护技术，从梯形支架到U型钢支架、钢梁，其中大多数主要煤矿采用了锚杆支护技

26、术。全部机械化顶板锚杆安装技术（采用位置变换系统并使用移动式锚杆机）在神华集团所属的矿井得到了使用。目前中国有9台移动式锚杆安装机，预计将来会逐渐增加。中国大部分煤矿使用手持钻机安装锚杆。,4 锚杆安装新技术 目前世界上主要的井工矿煤炭公司要求更快的采区巷道掘进速度和更多的房柱式开采煤矿。最直接的解决办法是缩短锚杆安装时间，因此许多锚杆生产商寻求可靠的自动化工艺来实现此目的。对自动供给、锚杆旋转、树脂注入、特殊锚杆和一系列顶板锚杆钻机（从气动式到液压式）进行了一系列实验。下面介绍一下久益公司研制的新型移动式多钻机锚杆安装机。 该锚杆机安装有多台钻机、平台式设计、可移动，主要用于“位置变换”法连

27、续采煤机采煤工作面。该锚杆机取消了摇臂和许多其他活动元件。宽大的敞开式平台能液压启动侧面节流阀，侧面节流阀降低，从而可创造更大的作业空间。“豆荚”形物料箱可储存5t重的消耗材料（300根顶板锚杆、150根煤壁锚杆及其相应的树脂和托盘），且物料箱易于运输和卸载。连续采煤机履带装置利用油箱供油，油箱放在履带和底层的锚杆安装平台之间。,图1 多钻机锚杆钻机结构图 （钻车上安装有4台钻机，两侧的2台钻机固定在延伸着的滑杆上）,锚杆机上安装有两根先进的圆柱形临时顶板支架，操作时先将这两根支架固定在底板上，然后再固定在顶板上。这两根支架可提供210t的承载能力。另外，每台钻机的千斤顶可提供5t的承载能力。

28、久益公司研制的第一台多钻机锚杆机于1998年在澳大利亚壳牌公司的Capcoal Central煤矿使用。该锚杆机于225分钟内安装了304根1.8m长的锚杆。该矿采区巷道宽5.2m，高2.6m，每隔1米安装4根树脂锚杆。使用该锚杆机平均每班可安装400根锚杆。久益公司的第二台多钻机锚杆机于1999年2月用于美国犹他州阿科煤炭公司所属的Sufco煤矿。2名操作人员使用该锚杆机于200分钟内安装了304根顶板锚杆。巷道宽6m，高3m。采用1.5m长的树脂锚杆，锚杆安装形式为1.5m1.5m。,关于在地下工程中采用钢纤维喷混凝土支护的技术发展动态的报告,本文主要根据国际隧道协会喷混凝土研究工作小组初

29、步情况报告和1990年在瑞典鸟普萨拉召开的美国基础工程会议有关论文论述了当前喷混凝土技术的发展趋势，着重在钢纤维的应用上。应用这种钢纤维可使安全性增加，成本明显降低。为了进一步了解喷混凝土衬砌的支护特性，报告指出混凝土和岩石力学两个学科的专家之间需增进合作和交流。,隧道译丛.1994.（4）:19,1. 趋向湿喷 80年代，许多国家正在开发和改进喷射混凝土技术。1982年在哥伦比亚派帕的美国基础工程会议上，所有文章谈的都是传统的干喷混凝土技术，只有一篇论文提到钢纤维加筋的问题。然而，当时一些国家已开始引入湿喷和钢纤维加筋技术（SFRS），而且在挪威湿喷法已明显占统治地位。 在挪威和瑞典关于干、

30、湿喷混凝土法对质量和环境的影响展开广泛的争论。他们认为湿喷最大的优点是产生的粉尘较少，但最终强度不如干喷的高。相反的论点，认为取得最高的可能强度并非最终目的。另外一些因素才是选择最佳喷射方法的决定因素。,争论虽然没有结果，不过试验使人们意见趋于一致。挪威这个400万人口的国家，每年建隧道超过100km。他们采取实用主义态度迅速转向能高速生产的湿喷技术，从而为发展钢纤维加筋技术提供了良好的基础。,2. 引入钢纤维 早在70年代初期，就有人提出钢纤维加筋喷射混凝土衬砌的新技术。这项新技术最明显的优势是可以用机械化方式连续施做出即刻起支护作用的钢纤维混凝土层来取代传统的费力费时安设钢筋网的喷混凝土层

31、。 除了斯堪的那维亚人之外，此领域的开拓者是原西德波鸿的鲁尔大学的B.梅德尔。他不仅最早从事钢纤维混凝土研究，也从事喷混凝土研究。 加拿大在70年代末也进行了大量的试验研究。他们在80年代初，在大型试验洞室中采用喷钢纤维混凝土取得成功。 用于钢纤维混凝土是一项新引进的技术，按照惯例必须与传统的钢筋网干喷混凝土技术进行对比性试验。以证实钢纤维混凝土的特征和性能更好。因为钢纤维混凝土尚无结构性能的真正规范，所以很难拿出对比试验及评估资料，从而无法使得用户及政府当局相信钢纤维混凝土是比钢筋网混凝土更好的替代物。,3. 采用喷射混凝土作永久衬砌 1982年在哥伦比亚派帕的美国基础工程会议总结概要中有一

32、段记录十分重要：“机械洞室、交通隧道日益广泛使用喷射混凝土作永久衬砌，输水隧道也使用喷射混凝土作为衬砌。这种现象已经十分突出”。 在不同应用场合是否同意将喷射混凝土作为永久衬砌，世界各国至今存在严重分歧。在斯堪的那维亚早已采用喷射混凝土，但欧洲大陆有些勉强。不过德国和奥地利正进行广泛室内和现场试验研究、测定和评估单层喷射混凝土取代传统现浇混凝土内衬砌技术（Haack,1989; Maidl,1991; Kusterle, Lukas, 1990）。,4一些国家喷射混凝土工程现状 1985年，奥地利混凝土协会组织了一个喷射混凝土技术经验总结编辑委员会，并以规范指南形式公布了他们的成果。该规范指南

33、包括喷射混凝土工程的规划设计与实施的细则（Lindlbauer,1990）。同时也用英文出版，对国际交流价值极大，可能导致喷射混凝土技术的改进。 目前在奥地利，喷射混凝土已被作为衬砌的永久结构。例如下水道、区域供热系统以及水电站的导流洞、引水隧洞等。至于选择湿式喷射还是干式喷射，通常留给承包商决定（Deix,1991）。 德国多数采用干式喷射。为保证高质量，干喷技术不断改进。德国每年大约生产100000m3喷射混凝土。一些干、湿喷方法对比研究已经在铁路网扩建工程中进行（Maak,1986）。,目前已经开展的专题研究项目有：粉尘的降低，在压缩空气条件下喷射混凝土（Schreyer,1982）；火

34、灾对喷射混凝土永久衬砌的影响以及上述钢纤维加筋技术等。 瑞士的苏黎士ETH设计施工管理学院在80年代公布了一系列研究报告。这些报告考虑了岩石粘结力、低温的影响、二次处理的影响以及喷射混凝土碳化作用等因素。其中碳化作用很复杂，也很重要（Furrer,1990）。 据报道，在意大利湿喷占统治地位。总计160000 m3喷射混凝土中湿喷占90。其中25000m3为钢纤维加筋混凝土（预计两年内这一比例将达60）。他们已经在喷射混凝土中掺入了硅粉，并建立了喷射混凝土工作小组。该小组有广泛的、不同技术部门的代表参加。 法国大约在1985年开始使用钢纤维混凝土，1990年同意将钢纤维混凝土作为公路隧道永久衬

35、砌。他们成立了一个工作小组来修正1974年颁布的技术文件。,西班牙报道说，钢纤维混凝土强度指标普遍提高，而且已经观察到其抗疲劳强度指标明显增加（一般是混凝土的5060倍），疲劳强度一直是人们关心的耐久性指标。西班牙肯定了钢纤维混凝土的经验。 比利时建筑工程研究院和一家钢纤维制造公司NV贝克特公司合作，正执行一项研究计划，重点研究纤维（和二氧化硅）对回弹的影响（Dierckx,1991）。最近出版的“世界隧道工程”一书（Vandewelle,1991）（书中包括对喷射混凝土技术的全面综合考察），重点强调了钢纤维加筋混凝土的可行性及其优点。 如上所述，挪威以湿喷法为主，年生产湿喷混凝土300004

36、0000m3。他们也作了大比例的试验并卷入贝可特试验。该试验是最初瑞典试验计划的继续。 挪威成立了一个新的委员会来修改早期各项的建议，特别注意钢纤维混凝土的规范。,芬兰以现场和实验室调查为基础，于1988年出版了芬兰的喷射混凝土规范指南。该指南并附有英文摘要。这个指南强调其目的不是限制喷射混凝土技术的进一步发展，而只是考虑作一些属非“官方”的建议。因此在个别工程项目中，用户仍可使用自己的规范。 芬兰的喷射混凝土规范指南包含有在刚喷好的混凝土附近进行爆破作业的建议。他们建议喷射混凝土强度达到设计强度的60以后，方允许在其附近爆破，但在3天内粒子的最大震动速度不得超过10mm/s或在7天内不得超过

37、35mm/s，或更后不得超过110mm/s。不过，这些指标并没有什么科学依据，至多只是经验数据。对于临时支护（只要使用了速凝剂），则喷射后12h，爆破即不受限制。自从指南公布后，芬兰目前不论干喷、湿喷混凝土都已被土木工程界认可。当钢纤维混凝土作为结构支护，例如说地下城防工事时，只要政府批准就可采用。,瑞典每年大约生产55000m3喷混凝土，目前大部分为湿喷，其中大约一半用于矿山工程。现在许多工地在使用钢纤维混凝土，并已做过一些验证其功能的研究。在铁路网改造（其中有大量隧道工程）和其他的地下工程开发领域，人们日益重视开发严谨的喷射混凝土规范。 修建在松软地层中的伦敦地下铁道，其传统的隧道施工方法

38、在英国已延续了一个多世纪，他们一般采用钢的或预制的混凝土管片衬砌。然而在英法海峡隧道英国侧海底渡线洞室顺利竣工，使英国在大型海底洞室施工方面积累了新的经验。他们正在或正计划在英国几座新建铁路和公路隧道中推广应用其喷射混凝土衬砌经验。 日本的报告说明日本的地质情况及其对不同地区隧道工程的影响。日本平均每年生产喷射混凝土约10000002000000m3，其中65为湿喷混凝土。至今钢纤维混凝土所占比例仍很少。报告给出了喷射混凝土的配比标准，并把机械化和自动化看作为重要问题。,根据国际隧道协会的有关情况报告，南非由于劳动力便宜，进口材料，例如钢纤维价格较贵，情况有些特殊。在南非采用钢筋网手工干喷混凝

39、土占优势。对于操作人员来说，他们订有培训及考试规则。对掌握喷嘴的机械手的工艺水平有较高要求。 南非矿山及土木工程，每年大约生产30000m3喷射混凝土。目前已建立一个工作组来开发自己国家的规范，其中大量应用美国和加拿大的实践。对大型土木工程，目前已作出掺用硅粉的规定。现在南非正开展一项钢纤维试验特别计划，其中将包括衬砌评价钢纤维喷射混凝土在输水隧洞工程中的耐久性（强度和耐腐蚀）。至今（超过3年之后）表明效果良好,美国至今仍大量使用传统的干喷混凝土，但其发展趋势是湿喷。虽然用户和工程师们不是普遍同意用钢纤维喷射混凝土代替钢筋网喷射混凝土，但钢纤维混凝土已在一些工地取得成功。虽然他们把喷射混凝土主

40、要用作临时支护，但有时也允许作为永久衬砌。肯塔基州的哈伦有一座宽10.4m的泄洪隧道就使用钢纤维喷射混凝土作为永久衬砌。另外一个应用喷射混凝土作为永久衬砌的实例是贯穿美国西部各州的铁路隧道改建工程。典型湿喷混凝土配合比设计要求每立方米用420450kg水泥，4760kg的25mm钢纤维，掺加硅粉的重量为水泥和超塑化剂重量的10，硅基速凝剂用量为水泥和超塑化剂重量的2。 加拿大喷射混凝土强度实施情况在国际隧道协会的情况报告和第五届美国基础工程会议的文献中已有报道。一般来说，他们已形成湿喷、掺硅粉和加钢纤维的一套湿喷方法，已在多数场合广泛使用。现场试验和试验室结果都是肯定的。,5钢纤维加劲喷混凝土

41、地下支护 人们对钢纤维喷混凝土本身十分熟悉，它和传统的钢筋网喷混援土相比具有许多优点。因为取消了费时的钢筋网铺设作业，因此施做钢纤维喷混凝土更容易配合隧道掘进的作业循环，也易于根据地质和几何形状的实际条件调整衬砌设计。这也意味着只要知道为什么和如何用钢纤维喷混凝土来支护一段隧道或坑道，那么无论在喷射前或者喷射过程中去规定衬砌的结构和厚度以及施喷的准确时间都不会有困难。 钢纤维喷混凝土应用日益广泛，而且多用湿喷。应该认识到钢纤维喷混凝土已成为一项受到欢迎的新技术。钢纤维喷混疑土构成的材料非常灵活，容易适应不规则的岩石表面，即对不好确定或不好控制其实际荷载的岩石表面。因此，这也意味着其安全度增加（例如，当与锚杆结合使用时）。如果用钢纤维喷混凝土替代现浇混凝土，将明显节约成本。,本章复习思考题,1锚杆支护的支护原理是什么？较其它支护类型具何优越性？ 2常用的锚杆有哪