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1、井巷設計優(yōu)化與施工新技術第二講 巖石巷道的錨噴支護,,湖 南 工 程 學 院 曾 憲 桃 （博士、教授、博士生導師） 二零一零年八月,井巷維護目的在于保證井巷穩(wěn)定性 前提是經(jīng)濟合理，穩(wěn)定與經(jīng)濟兼顧，不可偏廢 圍巖應力超過圍巖強度時，井巷處于不穩(wěn)定狀態(tài) 當圍巖應力恰等于圍巖強度時，井巷處于極限平衡狀態(tài) 當圍巖應力小于圍巖強度時，井巷才得以穩(wěn)定 提高圍巖強度，降低圍巖應力,1 井巷維護總原則,圍巖巖性、井巷位置、所處深度、巷道軸線方位、斷面形狀尺寸、掘進破巖方法、掘進時間、掘進方案、巷道布置與采動影響、以及支護類型與特征等。 在以上因素中，巷道斷面形狀尺寸、掘進方案方法、巷道布置和支護類型與特性等

2、，有很廣泛的選擇調(diào)節(jié)余地。,2 影響井巷穩(wěn)定性的主要因素,3 井巷維護措施,將井巷置于最堅硬的巖層中 選擇井巷位置 調(diào)整巖性以提高或降低圍巖強度 調(diào)整與相鄰巷道或采場的距離 調(diào)整和采空區(qū)的相對關系 巷道軸線方向 斷面形狀與軸比(跨高比) 斷面尺寸 掘進破巖方法 掘進時間與沿空護巷 選擇合理的支護方式,巷道圍巖支護共同作用原理,圍巖支護共同作用原理,錨噴支護錨桿與噴(射)混凝土聯(lián)合支護 錨桿和噴混凝土都可獨立使用 聯(lián)合應用，支護效果更加完善 錨桿的最大特點是置入圍巖內(nèi)部，發(fā)揮其自身支護作用 錨桿的支護效果良好，且用料省 同樣支護效果條件下，錨桿的用鋼量只有U型鋼支架的112115,4 錨噴支護

3、,4 錨噴支護結構類型,國內(nèi)外錨桿的構造類型不下數(shù)十種 最常用的有：倒楔式鋼錨桿、鋼絲繩或鋼筋砂漿錨 桿、木錨桿、樹脂錨桿、竹錨桿等 最近發(fā)展的有：快凝水泥砂漿錨桿 膨脹水泥砂漿錨桿 管縫式錨桿等 各種錨桿各有特點,4 錨噴支護作用機理,懸吊作用，減跨作用，組合梁作用，組合拱作用，加固作用，改善圍巖周邊應力狀態(tài)(改雙軸為三軸應力狀態(tài))作用等。 有的能解釋特定情況下錨桿的作用，有的則非錨桿所特有的作用(如改善周邊應力狀態(tài)，別的支護也有這種功能)，但都未能闡明或明確解釋為什么錨桿用料極省。,4 錨噴支護錨桿參數(shù)的確定方法,錨桿長度計算公式為 ll1+l2

4、+l3 式中：l1外露長度； l2 有效長度； l3 錨入堅硬穩(wěn)定巖層內(nèi)的長度。 按桿體承載力與錨固力等強度原則確定桿體直徑 按錨桿所能懸吊的巖體重量計算桿間、排距。,5 噴射混凝土支護,噴混凝土最突出的支護特點，是在施工過程中表面一經(jīng)暴露可以立即噴射，除了起臨時支護作用以外，還及時將巖面加以封閉，隔絕水、濕氣和風化對巖體的不利作用，防止巖體強度降低，起到間接提高舉巖強度的作用。這一點對于易風化遇水崩解膨脹的軟巖，意義十分重要。 噴混凝土配和錨桿應用，可以克服錨桿的最大弱點，起著防止桿間活石風化、冒落作用。 噴混凝土有時也可以單獨作為一種支護方式，或在錨噴聯(lián)合支護中起主要作用。 性質(zhì)本質(zhì)是

5、脆性的，巖體變形較大時，噴層容易開裂、剝落 缺點：回彈率和粉塵濃度大,5 噴射混凝土支護噴層厚度,巖體變形小時，只需素噴混凝土，不必錨桿，噴厚可為50150mm。 巖體變形大時，應以錨桿為主，噴層為輔。這時噴厚有2050mm即可。 圍巖變形在25cm時，用素噴混凝土，變形較大時用噴混凝土和錨桿聯(lián)合支護。,6 巷道支護效果檢測方法,該方法最簡單，但意義很重要。例如，將巖體表面位移量測資料，形成位移與時間的關系曲線，最常見的三種情況。其實質(zhì)就是蠕變曲線。對于斜率持續(xù)不變或不斷增長，可以預見趨向不穩(wěn)定的情況，通過采取適當措施，如加強支護，改善排水條件等，使位移時間曲線斜率減小或趨于穩(wěn)定。,一、巷道圍

6、巖收斂測試,圍巖收斂關系曲線,收斂計及測點布置,圍巖位移是指圍巖的絕對位移，該項測試可以反映圍巖的時空變化情況。,二、圍巖位移測量,圍巖松動圈是反映巷道圍巖破壞范圍的重要參數(shù)，一般用聲波方法測試。目前多采用單孔一發(fā)雙收的方法測試。根據(jù)聲波的速度變化來判別巷道圍巖的破壞情況。,三、圍巖松動圈的測量,當巖石破碎時，巖石存在大量 的縫隙，其密度變小，聲波在 破碎巖體中傳播的速度與巖體 的破碎程度有直接關系。聲波 測試圍巖松動圈，就是根據(jù)這 一原理進行的。,基本原理,聲速沿孔深增加基本保持不變，這說明巖體完整、節(jié)理裂隙不發(fā)育，可以認為松動圈厚度等于零。,在巷道表面一定范圍內(nèi)，聲速值下降，但隨著孔深增加，聲速保持不變，此時松動圈厚度可由A確定。,在巷道圍巖一定深度內(nèi)，聲速增加，然后隨孔 深加大聲速逐漸下降趨于穩(wěn)定，這說明巷道圍 巖存在應力集中區(qū)，但應力值并未達到巖石的 抗壓強度，巖體仍然保持完整。此時圍巖松動 圈等于零。 在巷道圍巖一定范圍內(nèi)，聲速值降低，隨孔深 增加聲速增加，一定距離后，開始下降并逐漸 趨于穩(wěn)定。此時巷道圍巖松動圈的大小由圖中 的A點確定，圖中聲速增大處說明應力集中區(qū) 的存在。,測試結果的應用,隨時檢測巷道變形情況，以便在巷道失穩(wěn)之前采取措施； 檢驗支護設計方案的正確與否，以便即時更改； 掌握巷道端頭效應，制定合理的永久支護時間； 服務支護參數(shù)設計。,