第五章巷道支護(hù)一、支護(hù)材料（一）水泥（應(yīng)用最廣泛的是硅酸鹽水泥）1、硅酸鹽水泥：以石灰石、粘土、鐵礦物按比例混合磨成細(xì)的生料，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，加入適量石膏，磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。硅酸鹽水泥熟料主要礦物組成及含量范圍如下：

熟料礦物簡寫含量硅酸三鈣3CaO·SiO2C3S42%~61%

硅酸三鈣2CaO·SiO2C2S15%~32%

鋁酸三鈣3CaO·AI2O3C3A4%~11%

鐵鋁酸三鈣3CaO·AI2O3·Fe2O3C4AF10%~18%巷道支護(hù)2純熟料磨細(xì)后,凝結(jié)時(shí)間很短,不便使用.為了調(diào)節(jié)水泥的凝結(jié)時(shí)間，熟料磨細(xì)時(shí)，常摻有適量（3%左右）石膏國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：硅酸鹽水泥的初凝時(shí)間不得早于45分鐘，終凝時(shí)間不得遲于12小時(shí)水泥的強(qiáng)度硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的強(qiáng)度(GB175—1999）品種強(qiáng)度等級(jí)抗壓強(qiáng)度抗折強(qiáng)度3d28d3d28d硅酸鹽水泥42.517.042.53.56.542.522.042.54.06.552.523.052.54.07.052.527.052.55.07.062.528.062.55.08.062.532.062.55.58.0普通水泥32.511.032.52.55.532.516.032.53.56.542.516.042.53.56.542.521.042.53.56.552.522.052.54.07.052.526.052.55.07.0巷道支護(hù)32、普通硅酸鹽水泥：（1）凡由硅酸鹽水泥熟料、少量混合材料、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料都稱普通硅酸鹽水泥簡稱普通水泥。（2）普通硅酸鹽水泥分為：275、325、425、525、625和725六種。（3）硅酸鹽水泥和普通硅酸鹽水泥的區(qū)別僅在于其中含有少量混合材料，而絕大部分仍是硅酸鹽水泥熟料，故其基本性能與硅酸鹽水泥相同。3、摻混合材料的硅酸鹽水泥：（1）礦渣硅酸鹽水泥（2）火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥（3）粉煤灰硅酸鹽水泥以上三種水泥有275、325、425、525和625五個(gè)標(biāo)號(hào)

三種水泥特別適用于：地下和水中的一般混凝土和大體積混凝土結(jié)構(gòu)以及蒸汽養(yǎng)護(hù)的混凝土構(gòu)件巷道支護(hù)4(二)混凝土:水泥、砂、石和水按適當(dāng)比例混合而成1、混凝土組成材料：（1）水泥（2）細(xì)骨料（粒徑0.15~5mm）：天然砂，其中以石英砂為最佳（3）粗骨料（粒徑大于5mm）：卵石、碎石等（4）水2、混凝土的主要技術(shù)性質(zhì)（1）混凝土混合物的合易性：用“塌落度”測(cè)定合易性指混凝土混合物在保證質(zhì)地均勻，各組成成分不離析的條件下，適合于拌和、運(yùn)輸、澆灌和搗實(shí)的綜合性質(zhì)（2）混凝土強(qiáng)度和強(qiáng)度等級(jí)：混凝土的強(qiáng)度以抗壓強(qiáng)度最大，用15mm×15mm×15mm的標(biāo)準(zhǔn)立方塊，在標(biāo)準(zhǔn)條件下（溫度20+3℃，相對(duì)濕度90%以上）養(yǎng)護(hù)28天的抗壓強(qiáng)度巷道支護(hù)5影響混凝土強(qiáng)度的主要因素是：水泥標(biāo)號(hào)和水灰比水泥標(biāo)號(hào)越高，則混凝土的強(qiáng)度越高水灰比越小，混凝土的強(qiáng)度越高，與骨料粘結(jié)力越大，混凝土的強(qiáng)度也越高（但水灰比不能太小，否則混合物過于干硬，無法保證澆灌質(zhì)量，出現(xiàn)較多的蜂窩、孔洞，強(qiáng)度也會(huì)降低）混凝土強(qiáng)度與水灰比、水泥標(biāo)號(hào)等因素之間的關(guān)系，一般可用經(jīng)驗(yàn)公式：混凝土28d的抗壓強(qiáng)度：R28=A·RC（C/W—B）

RC——水泥的實(shí)際強(qiáng)度MPa

C/W——水灰比

A、B——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)3、混凝土的外加劑：（在混凝土拌和時(shí)或拌和前摻入的，其摻量一般不大于水泥重量5%的能顯著改善混凝土性能的材料）（1）減水劑：能保持混凝土的合易性不變而顯著減少其拌和水量的外加劑。如M型（木質(zhì)素黃酸鈣）、MF型等

巷道支護(hù)6（2）速凝劑：（使混凝土快凝并迅速達(dá)到較高強(qiáng)度）（i）作用：加速水泥硬化；提高混凝土的早期強(qiáng)度。（ii）種類：紅星I型水泥重量的2.5%~4%711型水泥重量的2.5%~3.5%782型水泥重量的6%~7%4、混凝土的混合比設(shè)計(jì)：（1）確定配制混凝土強(qiáng)度Rh=R1+б0

按施工單位歷史統(tǒng)計(jì)資料確定設(shè)計(jì)強(qiáng)度（2）確定水灰比：W/C=A·RC/（Rh+A·B·RC）

RC=KCR水泥的標(biāo)號(hào)數(shù)值KC=0.113巷道支護(hù)7（3）確定用水量：可根據(jù)本地區(qū)或本單位的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)選用。（4）計(jì)算水泥用量：C=W/（W/C）（5）選用合理砂率SP（混凝土砂率選用表）（6）計(jì)算粗、細(xì)骨料的用量G及SC/γC+W/1+G/γg+S/γs=100S/（S+G）=SPC、W、G、S分別為每立方米混凝土所用水泥、水、粗骨料、細(xì)骨料的質(zhì)量；γC、γg、γs分別為水泥、水、粗骨料、細(xì)骨料的相對(duì)密度；SP為選用的砂率（7）確定混凝土初步混合比：

C：S：G：W=1：S/C：G/C：W/C

水泥砂石水巷道支護(hù)8（三）木材常用的木材有松木、杉木、榆木、樺木和柞木等，以松木用的最多（四）金屬材料1、優(yōu)點(diǎn)：強(qiáng)度大，可支撐的的地壓，使用期長，可多次重復(fù)使用，按裝容易，耐火性強(qiáng)，必要時(shí)也可制成可縮性結(jié)構(gòu)。初期投資雖然大些，但可回收，總成本還是經(jīng)濟(jì)的。2、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鋼等。鋼筋礦用特殊鋼可制成具有可縮性的拱形支架二、錨噴支護(hù)（一）錨桿支護(hù)：1、錨桿的結(jié)構(gòu)類型（1）鋼筋或鋼絲繩沙漿錨桿：設(shè)計(jì)錨固力30~50KN（如圖5—1）（2）金屬倒楔式錨桿40KN（如圖5—2）（3）木錨桿普通10KN左右壓縮20KN（如圖5—3）巷道支護(hù)9樹脂錨桿

40KN以上（如圖5—4）快硬水泥錨桿60KN（如圖5—5）管縫式錨桿60~100KN（如圖5—6）可伸縮式錨桿初錨力20KN（如圖5—7）2、錨桿的支護(hù)作用原理（1）懸吊作用（如圖5—8）（2）組合梁作用（如圖5—9）（3）錨桿的楔固作用（如圖5—10）（4）擠壓加固拱作用（如圖5—11）

圖5—8錨桿的懸吊作用圖5—9錨桿的組合作用巷道支護(hù)103、錨桿支護(hù)參數(shù)的確定（p127）4、錨桿支護(hù)的施工（1）鉆眼、大錨桿：用氣動(dòng)錨桿鉆機(jī)打眼裝錨桿（2）錨桿質(zhì)量檢驗(yàn)：錨桿的材質(zhì)：在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行錨桿的安裝方向、深度、間排距螺帽的擰緊程度：用螺帽擰緊時(shí)，其鎖緊力應(yīng)達(dá)到錨固力的

40%~80%

錨固力：用錨桿拉力計(jì)進(jìn)行抽查檢驗(yàn)（二）噴射混凝土支護(hù)1、噴射混凝土支護(hù)的作用原理（1）加固與防止風(fēng)化作用（2）改善圍巖應(yīng)力狀態(tài)作用（如圖5—12）（3）柔性結(jié)構(gòu)支護(hù)作用（4）組合拱作用巷道支護(hù)112、噴射混凝土厚度（參考書表5—19）3、噴射混凝土施工（1）噴射機(jī)具（2）噴射混凝土的材料及配合比

水泥標(biāo)號(hào)不得低于325號(hào)。細(xì)骨料采用堅(jiān)硬干凈的中砂或粗砂，細(xì)度模數(shù)大于2.5。粗骨料粒徑不大于15mm。

速凝劑摻量：混凝土初凝不應(yīng)大于5min，終凝不應(yīng)大于10min。

水灰比：0.4~0.5最佳我國實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，噴射混凝土的配合比（即水泥：砂：石子）為：巷道側(cè)壁：1：（2.0~2.5）：（2.5~3.0）頂拱：1：2.0：（1.5~2.0）巷道支護(hù)12（3）噴射混凝土的主要工藝參數(shù)工作風(fēng)壓：工作風(fēng)壓（MPa）=0.1+0.001×輸料管長度（m）水壓：工作風(fēng)壓+0.1MPa水灰比：0.4~0.5為宜噴頭與受噴面的距離與傾角：0.8~1.2m噴頭與收噴面垂直一次噴射厚度：墻50~100mm，拱30~60mm為宜分層噴射的間歇時(shí)間：15~20min（15℃~20℃）混合料的存放時(shí)間：不摻速凝劑不超過2h

摻速凝劑不超過20min（4）噴射操作（i）作業(yè)：開始時(shí)先開風(fēng)后給水，最后送電給料，結(jié)束時(shí)相反（i）噴射順序：先墻后拱，自下而上巷道支護(hù)13

（三）錨噴支護(hù)及錨網(wǎng)噴聯(lián)合支護(hù)(四)組合錨桿支護(hù)1、錨網(wǎng)支護(hù)2、錨帶網(wǎng)支護(hù)3、錨桿絎架支護(hù)（如圖5—12）三、普通支架（一）木支架（二）金屬支架

1、梯形金屬支架:

通常用在回采巷道中,在斷面較大、地壓較嚴(yán)重的巷道中也可使用。2、拱形可縮性支架：用于地壓大，地壓不穩(wěn)定和圍巖變形量大的巷道，支護(hù)斷面一般不大于12㎡。支架棚距一般為0.7~1.1m，棚子之間應(yīng)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(qiáng)支架沿巷道軸線方向的穩(wěn)定性。（三）鋼筋混凝土（棚式）支架：用于地壓穩(wěn)定，服務(wù)年限長及斷面不小于12㎡，不適宜用于有動(dòng)壓的巷道。巷道支護(hù)14