第一節支護材料第二節錨噴支護第三節普通支架

2025/6/211

一、水泥

第一節支護材料二、混凝土

三、木材

四、金屬材料2025/6/212一、水泥㈠硅酸鹽水泥㈡普通硅酸鹽水泥㈢摻混合材料的硅酸鹽水泥2025/6/2131．硅酸鹽水泥的礦物組成2．水泥凝結與硬化過程3．水泥的強度4．硅酸鹽水泥的應用㈠硅酸鹽水泥2025/6/2141．硅酸鹽水泥的礦物組成

硅酸鹽水泥:凡是以適當成分的生料(石灰石、粘土、鐵礦物)燒至部分熔融，所得以硅酸鈣為主要成分的硅酸鹽水泥熟料，加入適當的石膏，磨細制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥。

水泥“生料”是指未經燃燒的水泥原料，經過磨細而成料粉，加工成生料漿或生料球。生料的化學成分為：CaO64％～67％SiO221％～24％A12034％～7％Fe2032％～4％

水泥“熟料”是利用生料經過窯中燃燒(1350～1450℃)，冷卻而成的塊狀材料。其礦物成分見表5-l。還有少量的游離氧化鈣、氧化鎂及三氧化硫等有害成分。熟料用球磨機磨成一定細度的粉末，在磨細過程中加入適量的石膏及其他混合材料，這些礦物細粉的混合，就是水泥。2025/6/2152025/6/2162．水泥凝結與硬化過程水泥與適量的水混合后制成水泥漿，經過一定時間，便會發生物理化學變化而逐漸變稠，失去可塑性，稱為初凝，開始具有強度時稱為終凝。之后其強度逐漸增加，稱為硬化。

初凝和終凝過程稱為凝結過程，強度增長過程稱為硬化過程。初凝時間和終凝時間。初凝時間為水泥加水拌和起至水泥漿開始失去可塑性所需的時間；終凝時間為水泥加水拌和起至水泥漿完全失去可塑性并開始產生強度所需的時間。

水泥的凝結時間對使用具有重要意義。水泥的初凝不宜過早；水泥的終凝不宜過遲。國家標準規定：硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45min，終凝時間不得遲于12h。2025/6/2173．水泥的強度

水泥的強度是水泥性能的重要指標，也是評定水泥標號的依據。我國于1979年7月1日開始實行的水泥新的準規定，測定軟練膠砂法(軟練法)。此法是將水泥和標準砂按1：2.5比例，加入規定數量的水（按水泥重量的44%），用攪拌機拌合，振動臺振動成型制成試塊，試塊尺寸為4㎝×4㎝×16㎝。在標準條件下(溫度為20±2℃，相對濕度90％以上)進行養護。分別測得3d、7d和28d的抗折與抗壓強度。以28d的抗壓強度作為水泥標號，分為425、525、625、725四種標號，但3d、7d和28d的強度值不得低于表5-2的規定。2025/6/218表5-2硅酸鹽水泥各齡期強度（GB175-85）2025/6/2194．硅酸鹽水泥的應用

在常用的水泥品種中，硅酸鹽水泥的標號較高，常用于重要結構中的高強度混凝土、鋼筋混凝土和預應力混凝土工程。硅酸鹽水泥的凝結硬化較快，適用于早期強度高、凝結快的工程，地下工程的噴漿及噴射混凝土支護等宜于采用。硅酸鹽水泥在水化過程中放出大量的熱，因此，適于冬季施工，同樣原因不宜用于大體積混凝土工程。硅酸鹽水泥抗軟水侵蝕和抗化學侵蝕性差，所以不宜用于受流動的軟水侵蝕和有水壓作用的工程，也不適用于受海水和礦物水作用的工程。2025/6/2110㈡普通硅酸鹽水泥

凡由硅酸鹽水泥熟料、少量混合材料，適量石膏磨細制成的水硬性膠凝材料，都稱為普通硅酸鹽水泥，簡稱普通水泥。摻活性混合材料時，摻量不得超過15％；摻非活性混合材料時，摻量不得超過10％，同時摻活性和非活性混合材料時，總量不得超過15％，其中非活性混合材料不得超過10％，窯灰不得超過5%。按照國家標準，普通硅酸鹽水泥分為275、325．425、525、625和725六種標號。普通硅酸鹽水泥與硅酸鹽水泥的區別，僅在于其中含有少量混合材料,故其基本性能與硅酸鹽水泥相同。與同標號硅酸鹽水泥相比，普通硅酸鹽水泥早期硬化速度稍慢，抗凍、耐磨性等性能也較硅酸鹽水泥稍差。普通硅酸鹽水泥凝結時間要求與硅酸鹽水泥相同。它的使用范圍與硅酸鹽水泥也基本相同，但它的標號范圍較寬，便于合理選用。2025/6/2111㈢混合材料及摻混合材料的硅酸鹽水泥1．混合材料在水泥磨細時，所摻入的天然或人工的礦物材料，稱為混合材料。混合材料按其性能可分為活性混合材料和非活性混合材料。活性混合材料常用的有粒化高爐礦渣、火山灰質混合材料。

火山灰質混合材料包括火山灰、硅藻土、沸石、凝灰巖、燒粘土、煅曉的煤矸石，煤渣與粉煤灰等。非活性混合材料例如石英砂、粘土、石灰石、慢冷礦渣等。

窯灰是從水泥回轉窯窯尾廢氣中收集來的粉塵。作為混合材料，其性能介于非活性混合材料與活性混合材料之間。2025/6/21122．摻混合材料的硅酸鹽水泥

礦渣硅酸鹽水泥火山灰質硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥有275、325、425、525和625五個標號。

目前生產較多的為325和425。三種水泥的標號及各齡期的強度值不得低于表5-3的規定。2025/6/2113

三種水泥共同特性是：凝結硬化速度較慢，早期強度較低，但后期強度增長較快，甚至超過同標號的硅酸鹽水泥；水化放熱速度慢，放熱量也低；對溫度的敏感性較高，溫度較低時，硬化很慢，溫度較高時（60～70°C以上）硬化速度大大加快，往往超過硅酸鹽水泥的硬化速度；抵抗軟水及硫酸鹽介質的侵蝕能力較硅酸鹽水泥高。這三種水泥的抗凍性差。礦渣硅酸鹽水泥和火山灰質硅酸鹽水泥的干縮性大，而粉煤灰硅酸鹽水泥的干縮性小。火山灰質硅酸鹽水泥的抗滲性較高，礦渣硅酸鹽水泥的耐熱性較好。除能用于地面外，還特別適田于地下和水中的一般混凝土和大體積混凝土結構以及蒸汽養護的混疑土構件。2025/6/2114常用水泥選用表如表5-4。2025/6/2115二、混凝土㈠混凝土的組成材料㈡混凝土的主要技術性質㈢混凝土外加劑㈣混凝土配合比設汁

2025/6/2116㈠混凝土的組成材料

1．水泥混疑土強度的產生，主要是由于水泥硬化的結果。

2．細骨料在混凝上中，凡粒徑在0.15～5㎜之間的骨料稱為細骨料。一般多以天然砂為細骨料。其中以石英砂為最佳。砂中含泥量，當混凝土強度等級≥C30時，應不超過砂重的3％．當混疑上強度等級＜C30時，應不超過過砂重的5％；有抗凍、抗滲要求或其他特殊要求的混疑土，則均不應超過3%。云母含量不宜超過砂重的2％。輕物質(比重小于2.0，如煤和渴煤等)含量不宜超過砂重1%。硫化物和硫酸鹽含量以SO3計不宜超過砂重1%。有機質含量用比色法試驗，顏色不宜深于標準色。2025/6/2117

砂子中各級尺寸顆粒搭配關系，稱為砂的顆粒級配。

砂的粗細程度和顆粒級配用篩分法測定

5㎜2.5㎜1.2㎜0.6㎜0.3㎜0.15㎜稱量每個篩上的篩余量(稱分計篩余），分計篩余占總重量的百分率稱分計篩余百分率。各篩之分計篩余百分率和所有孔徑大于該篩的分計篩余百分率相加，稱為各該篩的累計篩余百分率。2025/6/2118

相據0.6㎜篩孔的累計篩余量分成三個級配區(表5-5)，混凝土用砂的顆粒級配，應處于表5-5中的任何一個級配區以內。除5㎜和0.6㎜篩號外，其它篩號允許稍有超出分區界線，但其總量不應大于5%。砂的顆粒粗細是以細度模數Mx來表示，按下式計算Mx：式中：A1～A6分別為5～0.15㎜各號篩上的累計篩余百分率。細度模數愈大，表示砂子愈粗。細度模數在3.7～3.1者為粗砂；3.0～2.3者為中砂；2.2～1.6者為細砂；1.5～0.7者為特細砂。2025/6/2119

3．粗骨料

在混凝土中，凡粒徑大于5㎜的骨料稱粗骨料，常用的有卵石(礫石)與碎石兩種。粗骨料的顆粒形狀還有屬于針狀顆粒和片狀顆粒的，不應超過規定含量。石子級配石子級配也通過篩分法來確定。普通混凝土用碎石或卵石的顆粒級配有連續級配和間斷級配之分。應符合表5-6的規定。

粗骨料中公稱粒徑的上限稱為該粒級的最大粒徑。

2025/6/2120

4．水凡是能飲用的自來水和清潔的天然水，都能用來拌制和養護混凝土。污水、pH值小于4的酸性水、含硫酸鹽(按計)超過水重1％的水和含油脂、糖類的水均不許使用。2025/6/2121(二)混凝土的主要技術性質1．混凝土拌和物的和易性混凝土拌合物的和易性，是指新拌合的混凝土拌合物在保證質地均勻、各組成成分不離析的條件下，適合于拌和、運輸、澆灌和搗實的綜合性質。它包括有流動性；粘聚性；保水性等三方面的含義。測定和易性普遍使用坍落度試驗，如圖5-2所示。混凝土混合物坍落度的選擇見表5-7。圖5-2坍落度測定示意圖

表5-7坍落度選擇參考表

2025/6/21222．混凝土強度混凝土強度包括抗壓、抗折、抗剪、抗彎等，其中以抗壓強度為最大，在工程中為主要的承壓構件。按其強度不同分為C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C40、C45、C50、C55、C60等強度等級。影響混凝土強度的因素很多，其中水泥標號與水灰比是影響混凝土強度的主要因素。R28為混凝土養護28d抗壓強度，MPa；為灰水比；RC為水泥的實際強度，MPa；A、B為經驗系數。

2025/6/2123(三)混凝土外加劑

在混疑土拌和時或拌和前摻入的、其摻量一般不大于水泥重量5％，并能顯著改善混凝土性能的材料稱為混凝土外加劑。減水劑能保持混凝土混合物的和易性不變而顯著減少其拌和水量的外加劑稱為減水劑。減水劑有多種，如M型(木質磺酸鈣)、MF型等。速凝劑速凝劑的作用是使混凝土快凝并迅速達到較高強度，噴射混凝土一般都需摻速凝劑。紅星I型和71l型速凝劑的性能如下：加速水泥硬化，初凝l～5min，終凝l0min以內；提高混凝土早期強度，但摻入這兩種速凝劑的混凝土后期強度降低。早強劑為提高混凝土早期強度而用的外加劑為早強劑。常用的早強劑有氯化鈣和氯化鈉。

2025/6/2124㈣混凝土配合比設汁

1．絕對體積法的基本原理絕對體積法是以組成混凝土拌合物的水泥、砂子，石子及水等材料，經過充分攪拌后，互相填充而達到絕對密實為原則進行設計的，即混凝土體積等于各組成材料絕對體積的總和。Rh=Rb+б0

（5-3）

Rb—設計的強度等級б0—富裕量

2．設計步驟1）確定配制混凝土強度Rh

2025/6/21252）確定水灰比W/C用Rh代替公式5-2中的R28得：（5-4）（5-5）（5-6）

式中，—水泥的標號數值；

Kc—水泥標號富余系數，一般為0.113；

Rc—水泥的實際強度，MPa。3）確定用水量W，可根據本地區或本單位的經驗數據，也可參照表5-10數值。2025/6/21264）計算水泥用量由選定的用水量W與用式（5-5）求得的W/C可求出水泥用量。（5-7）

5）選用合理砂率Sp砂率是指砂重占砂、石總重的百分率。2025/6/21276）計算粗、細骨料的用量G及S

（5-8）

式中，C、W、G、S—分別為每m3混凝土所用水泥，水、粗骨料、細骨料的重量；γc、γg、γs—分別為水泥、粗骨料、細骨料的比重；Sp—選用的砂率。7）確定混凝土初步配合比（5-9）即得：水泥：砂：石=1：x：y；水灰比為：W/C

8）試驗調整2025/6/2128三、木材

常用的坑木有松木、杉木、樺木、榆木和柞木等。其中以松用得最多。木材各項強度關系如表5-12所示。

⑴木材的疵病對它的抗拉強度影響很大，常使其承載能力顯著降低；而疵病對木材抗壓強度影響較小。⑵木材含水率對強度的影響程變也是不同的，對順紋抗壓和抗彎強度影響較大，對順紋抗剪強度影響較小，而對抗拉強度幾乎沒有什么影響。⑶木材在外力的長期作用下，其持久強度為短時極限強度的50～60%。⑷木材受熱后強度降低；如溫度超過140℃，木材開始分解炭化，力學性質顯著惡化，溫度較高，木材易開裂。2025/6/2129

為了提高坑木的服務年限,還要對坑木進行防腐處理.2025/6/2130四、金屬材料

金屬材料作支架有許多優點：強度大，可支撐較大的地壓，使用期長，可多次復用，安裝容易，耐火性強，必要時也可制成可縮性結構。初期投資雖然大些，但可回收，總成本還是經濟的。常用的金屬支架材料有：工字鋼、角鋼、槽鋼，輕便鋼軌、礦用工字鋼以及礦用特殊型鋼等。

槽鋼2025/6/2131工字鋼角鋼U型鋼輕軌2025/6/2132第二節錨噴支護一、錨桿支護二、噴射混凝土支護錨噴三、支護及錨噴網聯合支護四、組合錨桿支護2025/6/2133一、錨桿支護㈠錨桿的結構類型㈡錨桿支護的作用原理㈢錨桿支護參數確定㈣錨桿的布置㈤錨桿支護施工2025/6/2134㈠錨桿的結構類型1．鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿⑴鋼筋砂漿錨桿⑵鋼絲繩砂漿錨稈鋼筋或鋼絲繩砂漿錨稈是全長錨固型錨桿。設計錨固為為30～50KN。2025/6/21352．全屬倒楔式錨桿此種錨桿由桿體、固定楔、活動倒楔、墊板和螺帽組成，如圖5-6所示。這種錨桿屬端頭錨固型，安裝后可立即承載，可回收。錨固力達40KN左右。常用于圍巖比較破碎，需要立即承載的地下工程。

2025/6/2136

3．木錨桿普通木錨桿壓縮木錨桿

圖5-6木錨桿普通木錨桿；b.壓縮木錨桿1—外楔；2—鐵墊圈；3—木托板；4—木桿體；5——內楔

2025/6/21374.樹脂錨桿用樹脂為粘結劑，在固化劑和加速劑的作用下，將錨桿的頭部粘結在錨桿孔內。端頭錨固型樹脂錨桿是由樹脂藥包和桿體組成(圖5-7)。使用115型樹脂錨固劑，可在3～5min內凝膠達到很高的錨固強度，15min后即可套上墊板緊固螺帽。使用82型錨固劑，可在15～60s內凝膠，5min后錨固力可達40KN以上，可滿足5min上墊板擰緊螺帽的要求。

2025/6/21385．快硬水泥錨桿

快硬水泥錨桿的桿體結構與樹脂錨桿相同，是端頭錨固型錨桿。目前常用的膠結材料有國產定型早強水泥和雙快水泥按一定比例混合而成。使用前需浸水2～3min，在錨桿孔內經桿頭攪拌，12min后錨固力開始增長，lh后錨固力可達60kN左右。適用于圍巖自穩時間超過12min的各類永久性地下工程。配合先噴后錨，在軟巖中亦可應用。2025/6/2139

6．快硬膨脹水泥錨桿快硬膨脹水泥錨桿是用快硬膨脹水泥卷代替樹脂藥包，對錨桿桿體進行端頭錨固的一種錨桿。

錨桿桿體用φ14㎜或φ16㎜鋼筋做成，頭部的前端焊一φ38～40㎜的阻擋墊圈，另一端車有螺紋。2025/6/2140

7．管縫式錨桿管縫式錨桿又稱開縫式或摩擦式錨桿，它是采用高強度鋼板卷壓成帶縱縫的管狀桿體外徑38.1㎜，用鑿巖機強行壓入比桿徑小2～3mm的錨孔，為安裝方便，打入端略呈錐形。由于管壁彈性恢復力擠壓孔壁而產生錨固力，屬全長錨固型錨桿。對地層橫向錯動，有良好適應能力，鉆孔變彎曲，錨固得更牢。這種錨桿的成本較高，不能回收復用，但錨固性能好，錨固力大。2025/6/2141

8．可伸縮式錨桿

⑴結構可伸縮式錨桿。這種錨桿是對桿件、內錨頭、外錨頭及托板等構件采用特殊結構實現可伸縮的目的。2025/6/2142

⑵桿體可伸縮錨桿

用優質鋼材，并對材料進行專門加工處理，可制成較大延伸率的錨桿桿體。2025/6/2143

9.其它錨桿脹裂式速效預應力錨桿玻璃鋼錨桿中空自鉆式錨桿2025/6/2144玻璃鋼錨桿2025/6/2145中空自鉆式錨桿

2025/6/2146㈡錨桿支護的作用原理

1．懸吊作用懸吊作用是利用錨桿將軟弱的直接頂懸吊于上部堅固穩定的巖層上，或者是用錨桿將因巷道開挖而引起松動的巖塊連結在松動區外的完整堅固巖體上，使松動巖塊不致冒落。圖5-15錨桿的懸吊作用2025/6/2147

2．組合梁作用組合梁作用是將層狀巖體各層用錨桿連接并緊固,錨桿把數層薄的巖層組合成類似鉚釘加固的組合梁，從而提高了巖層的整體抗彎能力。圖5-16錨桿的組合作用

2025/6/2148

3．錨桿的楔固作用錨桿的楔固作用是在圍巖中存在一組或幾組不同產狀的不連續面的情況下，由于錨桿穿過這些不連續面，防止或減少了圍巖沿不連續面的移動，如圖5-17所示。2025/6/2149

4．擠壓加固拱作用對于被縱橫交錯的弱面所切割的塊狀或破裂狀圍巖，如果及時用錨桿加固，就能提高巖體結構弱面的抗剪強度，在圍巖周邊一定厚度的范圍內形成一個不僅能維持自身穩定、而且能阻止其上部圍巖松動和變形的加固拱，從而保持巷道的穩定。

2025/6/2150㈢錨桿支護參數確定⑴按懸吊理論確定支護參數

1）錨桿長度錨桿長度的計算公式為式中：L1為錨桿外露長度，一般L1=0.1～0.15m。對于端頭錨固型錨桿，L1=墊板厚度+螺母厚度+（0.03～0.05）m；對于全長錨固錨桿，還要加上穹形球體的厚度。L2為錨桿有效長度。L3為錨桿錨固段長度，一般端錨L3=0.3～0.4m，由拉拔實驗確定；當圍巖松軟時還要加大。對于全長錨固錨桿，錨桿的有效長度則為L2+L3。2025/6/2151

①當直接頂需要懸吊而它們的范圍易于劃定時，L2應大于或等于它們的厚度。②當巷道圍巖存在松動破碎帶時，L2應大于巷道松動破碎區高度hi，hi可按下式確定：有效長度L2，有以下幾種確定方法：式中，RMR為CSIR地質力學分級巖體總評分；B為巷道跨度。

③一般還可按L2=KH進行計算，H為軟弱巖層厚度（或冒落拱厚度），m；

K為考慮軟弱巖層變化的安全系數，一般取1.5～2。

軟弱巖層H的確定是根據地質資料，實測或經驗估計，冒落拱高度是按下式估算，即2025/6/21522）錨桿桿體直徑

式中，d為錨桿桿體直徑，㎜；Q為錨固力，由拉拔實驗確定，KN；σt為桿體材料抗拉強度，MPa。

3）錨桿間、排距錨桿的間距，排距計算，通常間、排距相等，取為a，并根據錨桿的錨固力應等于或大于被懸吊巖石的重量的原則確定，即：

式中，γ為巖石體積力，KN/m3。錨桿桿體直徑根據桿體承載力與錨固力等強度原則確定，即2025/6/2153

⑵按擠壓加固拱理論計算錨桿參數，它不要求錨桿伸入堅固巖層中。這樣錨桿長度和間距之間必須滿足某種關系，才能形成一定厚度的擠壓加固拱，以支承地壓，按照擠壓加固拱理論，加固拱厚礎與錨桿長度和間距之間的關系可按下式

b——加固拱厚度，m；L——錨桿的有效長度，m；α——錨桿在松散體中的控制角，度；a——錨桿的間距。

根據上式，如果按常用錨桿1600～1800㎜和間、排距500～700㎜，則加固拱厚度將為1000～1200㎜，相當于2～3層料石碹拱的厚度。2025/6/2154㈣錨桿的布置

根據圍巖的性質，錨桿可排列成方形、五花形等。方形適用于穩定的巖層，梅花形適用于穩定性較差的巖層，其布置如圖5—20所示。錨桿的錨入方向，應與巖層面或主要裂隙面成較大的角度相交，盡可能與其正交；層面與裂隙面不明顯時，錨桿應垂直于巷道周邊錨入。圖5-20錨桿的布置形式（a）方形布置；（b）梅花形布置

2025/6/2155㈤錨桿支護施工

1．鉆眼、錨桿安裝為了獲得良好的支護效果，一般在爆破后即安設頂部錨桿。目前可采用氣腿鑿巖機鉆眼，手工安裝錨桿。當圍巖較穩定時，也可以在爆破后先噴混凝土，等裝巖后再用錨桿眼打眼安裝機進行文護工作，或者在裝巖機后面用此機進行支護。2．錨桿的檢驗為保證錨桿支護質量，必須對錨桿施工加強技術管理和質量檢查，主要檢查錨桿孔直徑、深度、間距及螺帽的擰緊程度，并對錨桿錨固力進行抽查檢驗，常用設備是ML-20型錨桿拉力計(圖5-23)

2025/6/21562025/6/2157㈠支護的作用原理㈡噴射混凝土厚度㈢噴射混凝土施工㈣噴射混凝土支護存在的問題二、噴射混凝土支護2025/6/2158㈠支護的作用原理

1．加固與防止風化噴射混凝土以較高的速度射入張開的節理裂隙，產生如同石墻灰縫一樣的粘結作用，從而提高了巖體粘結力和內摩擦角，也就是提高了圍巖的強度。同時噴射混凝土層封閉了圍巖，能夠防上因水和風化作用造成圍巖的破壞與剝落。

噴射混凝土的補強作用

2025/6/2159

2．改善圍巖應力狀態一方面將圍巖表面的凹凸不平處填平，消除因巖面不平引起的應力集中現象，避免過大的集中應力所造成的圍巖破壞；另一方面，使巷道周邊圍巖由雙向受力狀態變成三向受力狀態，提高了圍巖的強度。

噴前圍巖強度曲線噴前圍巖應力圓2025/6/2160

3．柔性支護作用噴射混凝土具有一定的柔性，可以和圍巖共同變形產生一定量的徑向位移，使圍巖的自支承能力得以充分發揮，噴層本身的受力狀態得到改善，另一方面，混凝土噴層在與圍巖共同變形中受到壓縮，對圍巖產生支護反力，抑制圍巖產生過大的變形，防止圍巖發生松動破碎。

4．組臺拱作用開巷后及時噴射一層混凝土，抵抗圍巖的局部破壞，防止個別危巖活石的滑移或墜落，那么巖塊間的聯鎖咬合作用就能得以保持，這樣，不僅能保持圍巖自身的穩定，并且與噴層構成共同承載的整體結構—組合拱。

2025/6/2161㈡噴射混凝土厚度

由于地質條件十分復雜，計算噴厚的方法，只能供參考或作驗算用。現場仍多是根據工程類比按經驗數據選取噴厚。當巖體變形小，穩定性較好時，如果選用拱形斷面，一般只需噴射混凝土，不必打錨桿，噴厚為50～150㎜。

當巖體變形較大時，混凝土噴層將不能有效的進行支護。實驗證明當噴層厚度超過150mm時，不但支護能力不能提高，而且支護成本明顯提高，因此應選用錨噴聯合支護。這時以錨桿為主的噴混凝土只對錨桿間表面巖石進行局部支護和防止圍巖分化。2025/6/2162㈢噴射混凝土施工

1．施工機具⑴混凝土噴射機混凝土噴射機按噴射工藝可分為干式和濕式兩大類。

轉子—Ⅱ型噴射機為干式混凝土噴射機，由主機，傳動機構、風路系統、電氣系統，機架等組成。

轉子—Ⅴ型潮噴機保留了轉子—Ⅱ型與轉予—Ⅳ型的優點，并進行了改造。裝入噴射機的是潮濕的混合料，在噴頭處再加入適量水后噴向巖面。

2025/6/2163轉子—Ⅴ型潮噴機

2025/6/2164

⑵混凝土噴射機配套設備

Ⅳ型混凝土螺旋攪拌機

HPLG-5型轉子型噴射機供料裝置，它可與國內各種型號的轉子式混凝土噴射機配套使用，作為配比、攪拌和向噴射機供料之用。簡易的杠桿式機械手國產的MK—Ⅱ型機械手

2025/6/21652025/6/2166

2．噴射混凝土材料⑴材料

1）水泥：一般選用硅按鹽水泥或普通水泥，其標號不應低于325號。2）砂：以采用粒徑為0.35～3.0mm的中、細砂為好。

3）石子：一般選用堅硬的河卵石或碎石，其中碎石回彈力低，但易于堵管和磨損管道，而河卵石則相反。石子粒徑應根據噴射機性能選取。在實際工作中，為了減少回彈，石子粒徑不成大于15mm。石子的合理級配是影響混凝土質量、水泥用量和回彈率的重要因素之一，其合理級配可參考表5—19。表5-19噴射混凝土用石子的合理級配

2025/6/2167

4）水，要求潔凈、不合雜質。污水、pH＞4的酸性水和硫酸鹽含量按SO4計超過水重1％的水，都不許使用。

5）速凝劑：為了使混凝土速凝，提高早期強度，一般摻入水泥重量的2.5％～4％的速凝劑。要求初凝時間小于5min，終凝時間小于10min。⑵混凝土配合比合適的配合比應使噴層有足夠的抗壓、抗拉和粘結強度，收縮變形值要小，回彈率要低。水泥、砂的重量配合比為：水泥：砂＝1：2～3，水灰比：0.45～0.55。表5-20混凝土重量配合比

2025/6/2168

3．工藝參數

1）噴射機的工作風壓

工作風壓指正常噴射作業時，噴射機工作室里的風壓。據實驗，干式噴射時噴嘴出口處的風壓應控制在0.1MPa，濕噴時應控制在0.15～0.18MPa。對于罐式和轉子式干式噴射機水平輸料在200m內時，其工作風壓可按下式估算：工作風壓（MPa）=0.1+0.001×輸料管長度（m）當噴射距離發生變化時，可參考下述數值：水平輸料每增加100m，工作風壓應提高0.08～0.1MPa；垂直向上每增加10m，工作風壓應提高0.02～0.03MPa。2025/6/2169

2）水壓水壓應比風壓高0.1MPa左右，以保證噴頭處的水環能充分濕潤高速流過的拌合料。

3）水灰比噴射泥凝土的最佳水灰比為0.4～0.45。

4）噴頭與受噴面的距離及傾角合適的距離應使回彈率低而混凝土強度高，一般控制在0.8～1.2m。噴頭方向除了噴墻下部可下俯l0～15°外，應盡量與受噴面正交。2025/6/2170

7）混合料的存放時間由于砂、石含有一定水分，與水泥混合后，存放時間也應該縮短。不摻速凝劑，存放時間不應超過2h；摻速凝劑，存放時間不應超過2min。

5）一次噴射厚度若一次噴射厚度過大，由于重力作用，會使混凝土顆粒之間的凝著力減弱，混凝土將發生墜落；若噴層厚度過小，石子無法嵌入灰漿層，使回彈增大。經驗表明一次噴厚，墻50～100㎜，拱30～60㎜為宜。

6）分層噴射的間歇時間一般噴射順序為分段從下向上噴射，一次噴射厚度逐漸減小。需要進行復噴時，其間隔時間與水泥品種、工作溫度、速凝劑摻量等因素有關。2025/6/2171

4．施工準備工作噴射混凝土前，應按設計要求檢查巷道規格，用壓風、水沖洗巖面并清除險石，認真檢查噴射機具和風、水、電、管線以及準備好照明和防塵設施等。5．噴射作業1）嚴格按操作規程正確使用混凝土噴射機，尤其要注意調整好風壓、水壓，以減少回彈量和粉塵濃度。另外，混合料應隨拌隨用，其存放時間，摻速凝劑時不應超過20min，不摻速凝劑時不應超過2h。

2）噴頭操作，要先給水后送料，及時調整水灰比，噴射順序應先墻后拱，自下而上呈螺旋狀軌跡移動，旋轉直徑以200mm左右為宜。2025/6/2172

3）為了保證噴射質量、提高工效，應合理劃分噴射區段。一般以6m長為一基本段，基本段再分為2m長的三小段。噴墻時，每噴完1.5m高使依次向相鄰小段前進。圖5-33為拱形巷道合理劃分噴射區段的一個實例。對于凹凸嚴重的巖面，應先凹后凸、自下而上地正確選擇噴射次序。2025/6/2173

㈣噴射混凝土支護存在的問題

⑴回彈在施工中應合理確定工藝參數，使回彈率控制在：邊墻不超過15％，拱部不超過25％。

⑶圍巖滲漏水的處理巖幫僅有少量滲水、淌水，可用壓風清掃，邊吹邊噴；遇有小裂隙水，可用快凝水泥注漿封堵，然后再噴；若有涌水或大面積漏水，必須將水導出，如圖5-35所示。

⑵粉塵

1）加強水泥與水的混合2）加強通風

3）注意操作人員的個體防護4）采用濕噴機

2025/6/2174

首先找到水源點，在該處鑿一個深約l0㎝左右的喇叭口，沖洗干凈后，用速凝水泥漿將導水管理入，再向管子周圍噴混凝土，待混凝土達到一定強度后，再向導管內注入水泥漿，將孔封閉。

2025/6/2175三、錨噴支護及錨噴網聯合支護

錨桿和噴射混凝土雖各自有優點，但也有不足之處。錨噴聯合支護，恰能使兩著取長補短，互為補充，是一種性能更好的支護形式。

噴射混凝土能有效的控制錨桿間的石塊掉落，但其本身是脆弱的，當巖石變形大時，容易開裂剝落。解決辦法之一就是在噴射混凝土中加入鋼纖維，增加混凝土的抗彎能力和韌性。另外就是噴射混凝土之前敷設金屬網，噴后成鋼筋混凝土層，提高了混凝土的整體性，改善了噴層的抗拉性能，這就形成了錨噴網聯合支護，能有效的支護松散破碎的軟弱巖層。金屬網用鋼筋直徑一般為6～12㎜，鋼筋間距一般為200～400㎜。

2025/6/2176四、組合錨桿支護

錨網支護錨網支護是將金屬網用托板固定或綁扎在錨桿上所組成的支護形式。金屬網用來維護錨桿間的圍巖，防止小塊松散巖石掉落，也可作為噴射混凝土的配筋。被拉緊的金屬網還能起到聯系各錨桿組成支護整體的作用。

常見的金屬網有金屬菱形網、經緯網，一般采用直徑3～4㎜的鐵絲編制而成，一般采用鍍鋅鐵絲，由于金屬網消耗鋼材較大，目前正在使具有一定抗拉強度和延伸率的玻璃鋼纖維或塑料網代替。菱形網經緯網2025/6/2177錨網支護梯形巷道2025/6/2178錨網支護拱形巷道2025/6/2179

錨網帶支護錨網帶支護由錨桿、鋼帶及金屬網組成。鋼帶是用扁鋼或薄鋼板制成，為了便于錨桿安裝，在鋼帶上預先鉆好孔，鉆孔形狀為橢圓形，鉆孔直徑應由相應錨桿直徑確定。也可采用鋼筋梯代替鋼筋帶。2025/6/2180

錨桿桁架支護錨桿桁架主要有錨桿、拉桿、拉緊器及墊塊結合而成的。水平拉桿的預緊作用，增大了沿巷道軸向的一組裂隙的摩擦系數，提高了圍巖的整體性，有利于頂板圍巖的成拱。錨桿桁架特別適宜圍巖變形大的軟巖巷道，對于錨桿或其它常規支護方法難于維護的復雜地質條件，軟弱破碎頂板控制有重要作用。2025/6/2181桁架錨桿2025/6/2182第三節普通支架一、木支架二、金屬支架三、鋼筋混凝土(棚式)支架四、石材整體式支架2025/6/2183一、木支架

巷道中常用的木支架是梯形棚子，由頂梁、棚腿和背板、木楔等組成，其結構如圖5-37所示。頂梁承受頂板巖石給它的垂直壓力構件。棚腿承受頂梁傳給它的軸向壓力和側幫巖石給它的擠壓力。背板將巖石壓力均勻地傳給主要構件梁與腿上，并能阻擋化石垮落。木楔的作用是使棚子與圍巖緊固在一起，為防止放炮崩倒棚子，木楔向工作面方向打緊。撐柱的作用是加強棚子在巷道軸線方向上的穩定性。2025/6/2184１—頂梁；2—棚腿；3—木楔；4—背板；5—撐柱；6—楔子

４

Ⅰ

Ⅰ

３80°

２

６

１

５2025/6/2185

頂梁與棚腿的聯接，有“親口接”和鴨嘴式結合兩種，前者常用。(圖5—38)。頂梁和棚腿應選用同樣直徑的坑木，以便加工和架設。根據巷道頂梁處的凈寬度，支架坑木直徑和每米巷道架棚數可按表5-21選取。鴨嘴式結合2025/6/2186表5-21木材支架坑木直徑與每米巷道架棚數

2025/6/2187

優點：木棚重量輕，加工架設容易，有一定的強度；在構造上可作成具有一定剛性或較大可縮性的支架，能適應多變的地質條件，當地壓突增時還能發出聲響訊號，故在地下采礦工程中用得最早，過去也用得最多．

缺點：由于木棚強度不高，不防火，易腐朽，不能阻水和防止圍巖風化，使用日漸減少，每年消耗的坑水量十分巨大，因此，節約坑木并尋求坑木代用品，勢在必行。2025/6/21882025/6/2189木支架破壞情況2025/6/2190二、金屬支架

㈠梯形金屬支架梯形金屬支架用18～24kg/m鋼軌、16～20號號工字鋼或礦用工宇鋼制作，由兩腿一梁構成(圖5-39)，其常用的梁、腿連接方式亦如圖示。這種支架通常用在回采巷道中，在斷面較大、地壓較嚴重的其它巷道里也可使用。2025/6/2191工字鋼梯形支架2025/6/2192㈡拱形可縮性金屬支架拱形可縮性金屬支架是用特殊型鋼制作，它的結構如圖5-40所示。1—拱梁；2—柱腿；3—卡箍；4—底座

圖5-40拱形可縮性金屬支架

每架棚子由三個基本構件所組成，一根曲率為R1的弧形頂梁和兩根上端部帶曲率為R2的柱腿。弧形頂梁的兩端插入相搭接在柱腿的彎曲部上，組成一個三心拱。2025/6/2193拱形可縮性金屬支架適用于地壓大，地壓不穩定和圍巖變形量大的巷道，支護斷面一般不大于12m2。支架棚距一般為0.7～1.1m，棚子之間應用金屬拉桿通過螺栓、夾板等互相緊緊拉住，或打入撐柱撐緊，以加強支架沿巷道軸線方向的穩定性。

2025/6/2194U型鋼拱形可縮性支架2025/6/2195U型鋼方環形可縮性支架2025