煤矛石礦山水平巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)一、概述

煤矛石礦山水平巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)是保障礦山安全生產(chǎn)和巷道穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該方案需綜合考慮地質(zhì)條件、巷道用途、支護(hù)材料特性及施工工藝等因素，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力、抗變形能力和耐久性。本方案設(shè)計(jì)遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷的原則，通過科學(xué)計(jì)算和合理選型，實(shí)現(xiàn)巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

二、地質(zhì)條件分析

（一）地質(zhì)特征

1.巖體力學(xué)參數(shù)

(1)巖石單軸抗壓強(qiáng)度：60-90MPa

(2)彈性模量：15-25GPa

(3)泊松比：0.20-0.25

2.地應(yīng)力分布

(1)最大主應(yīng)力：5-8MPa

(2)水平應(yīng)力：3-6MPa

3.地質(zhì)構(gòu)造

(1)節(jié)理發(fā)育密度：5-10條/m2

(2)節(jié)理傾角：30°-60°

（二）水文地質(zhì)條件

1.含水層分布：淺部存在1-2層薄含水層，富水性中等

2.水壓：0.2-0.5MPa

三、支護(hù)方案設(shè)計(jì)

（一）支護(hù)類型選擇

1.初期支護(hù)

(1)型號(hào)：錨桿+噴射混凝土+鋼筋網(wǎng)

(2)錨桿規(guī)格：?22×2400mm，強(qiáng)度等級(jí)：Grade5

(3)噴射混凝土厚度：150-200mm，強(qiáng)度等級(jí)：C25

(4)鋼筋網(wǎng)間距：200×200mm，鋼筋型號(hào)：B500

2.二次支護(hù)

(1)類型：鋼架+錨索

(2)鋼架規(guī)格：H型鋼，截面尺寸：200×200mm

(3)錨索規(guī)格：?17.8×7000mm，強(qiáng)度等級(jí)：1860MPa

（二）支護(hù)參數(shù)計(jì)算

1.錨桿支護(hù)計(jì)算

(1)承載力計(jì)算公式：

P=A×f

其中：P為錨桿承載力，A為錨桿截面面積，f為巖石強(qiáng)度

(2)計(jì)算結(jié)果：?jiǎn)胃^桿承載力≥150kN

2.噴射混凝土厚度確定

(1)根據(jù)圍巖變形量計(jì)算：

δ=(σ-σ?)/E

其中：δ為變形量，σ為圍巖應(yīng)力，σ?為支護(hù)壓力，E為彈性模量

(2)確定厚度：δ≤20mm時(shí)，噴射混凝土厚度150mm

（三）施工工藝要點(diǎn)

1.初期支護(hù)施工步驟

(1)鉆孔：角度偏差≤±5°，深度誤差≤±50mm

(2)安裝錨桿：托盤緊貼巖面，外露長(zhǎng)度≤100mm

(3)噴射混凝土：分層噴射，每層間隔時(shí)間≥10min

2.二次支護(hù)施工要點(diǎn)

(1)鋼架安裝：垂直度偏差≤2%

(2)錨索張拉：預(yù)緊力控制范圍：80%-100%設(shè)計(jì)值

四、質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)

（一）質(zhì)量控制措施

1.材料檢驗(yàn)

(1)錨桿：每批抽檢5%，抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

(2)混凝土：每100m3取樣1組，抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

2.施工過程檢查

(1)錨桿角度：使用測(cè)角儀逐根檢測(cè)

(2)噴射混凝土厚度：超聲波檢測(cè)

（二）圍巖監(jiān)測(cè)方案

1.監(jiān)測(cè)內(nèi)容

(1)位移監(jiān)測(cè)：拱頂、兩幫位移，使用全站儀

(2)應(yīng)力監(jiān)測(cè)：應(yīng)力計(jì)布設(shè)，每15天讀數(shù)一次

2.閾值設(shè)定

(1)位移速率：>5mm/月時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急措施

(2)應(yīng)力變化率：>10%時(shí)，調(diào)整支護(hù)參數(shù)

五、安全注意事項(xiàng)

（一）施工安全

1.通風(fēng)要求：風(fēng)速≥0.15m/s，粉塵濃度≤10mg/m3

2.作業(yè)防護(hù)：錨桿安裝時(shí)佩戴安全帽、護(hù)目鏡

（二）應(yīng)急措施

1.坍塌預(yù)案

(1)立即停止作業(yè)，撤離人員

(2)啟動(dòng)備用支護(hù)方案

2.水害預(yù)案

(1)排水溝保持暢通，水壓超限時(shí)啟動(dòng)備用水泵

六、經(jīng)濟(jì)性分析

（一）成本構(gòu)成

1.初期支護(hù)：錨桿+混凝土+鋼筋網(wǎng)，單位成本≤500元/m2

2.二次支護(hù)：鋼架+錨索，單位成本≤800元/m2

（二）效益評(píng)估

1.巷道服務(wù)年限：設(shè)計(jì)使用年限10年

2.節(jié)約率：相比傳統(tǒng)支護(hù)方案，成本降低20%

七、結(jié)論

本方案通過科學(xué)選型與參數(shù)計(jì)算，確保煤矛石礦山水平巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足安全與穩(wěn)定要求。施工過程中需嚴(yán)格把控質(zhì)量，并加強(qiáng)圍巖監(jiān)測(cè)，以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。綜合來(lái)看，該方案具有技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的特點(diǎn)，可為類似工程提供參考。

一、概述

煤矛石礦山水平巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)是保障礦山安全生產(chǎn)和巷道穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該方案需綜合考慮地質(zhì)條件、巷道用途、支護(hù)材料特性及施工工藝等因素，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力、抗變形能力和耐久性。本方案設(shè)計(jì)遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷的原則，通過科學(xué)計(jì)算和合理選型，實(shí)現(xiàn)巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。詳細(xì)闡述支護(hù)方案的選擇依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法、施工工藝的要點(diǎn)以及質(zhì)量監(jiān)控與監(jiān)測(cè)措施，旨在為煤矛石礦山水平巷道的建設(shè)與維護(hù)提供技術(shù)指導(dǎo)。

二、地質(zhì)條件分析

（一）地質(zhì)特征

1.巖體力學(xué)參數(shù)

(1)巖石單軸抗壓強(qiáng)度：60-90MPa。該參數(shù)直接影響圍巖的穩(wěn)定性及支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載。強(qiáng)度較低（<60MPa）的區(qū)域可能需要加強(qiáng)支護(hù)或采用更柔性的支護(hù)體系；強(qiáng)度較高（>80MPa）的區(qū)域則可適當(dāng)降低支護(hù)強(qiáng)度。需通過現(xiàn)場(chǎng)巖心試驗(yàn)獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

(2)彈性模量：15-25GPa。彈性模量反映了巖體的變形特性。模量較低（<20GPa）的巖體更容易變形，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支撐要求更高；模量較高（>25GPa）的巖體則更能自承，支護(hù)可側(cè)重于約束變形。該參數(shù)用于計(jì)算圍巖變形量和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。

(3)泊松比：0.20-0.25。泊松比表示巖體受壓時(shí)橫向膨脹的傾向。較高的泊松比（如0.25）意味著巖體橫向變形較大，在設(shè)計(jì)和安裝支護(hù)時(shí)需考慮此變形對(duì)空間的影響，尤其是在安裝需要緊密貼合的支護(hù)構(gòu)件時(shí)。

2.地應(yīng)力分布

(1)最大主應(yīng)力：5-8MPa。最大主應(yīng)力是決定巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)鍵因素，直接影響支護(hù)結(jié)構(gòu)所需承受的應(yīng)力。應(yīng)力較高（>7MPa）的區(qū)域需設(shè)計(jì)更具承載能力的支護(hù)結(jié)構(gòu)，可能需要增加支護(hù)強(qiáng)度等級(jí)或采用組合支護(hù)形式。

(2)水平應(yīng)力：3-6MPa。水平應(yīng)力的大小決定了巷道圍巖垂直方向和水平方向的主要變形趨勢(shì)。水平應(yīng)力較高（>5MPa）時(shí)，巷道頂板和兩幫的變形會(huì)以水平擠壓力為主，錨桿的支護(hù)效果會(huì)更好，且可能需要配合鋼架等剛性支護(hù)來(lái)約束水平變形。

3.地質(zhì)構(gòu)造

(1)節(jié)理發(fā)育密度：5-10條/m2。節(jié)理（裂隙）是巖體結(jié)構(gòu)面的重要組成部分，直接影響巖體的完整性、強(qiáng)度和滲透性。密度較高（>8條/m2）的區(qū)域，巖體完整性較差，穩(wěn)定性降低，需加強(qiáng)錨桿支護(hù)，并可能需要采用錨索進(jìn)行深部加固，同時(shí)鋼筋網(wǎng)應(yīng)加密。

(2)節(jié)理傾角：30°-60°。節(jié)理傾角決定了節(jié)理面是主要剪切破壞面還是次要面。陡傾角（如>45°）的節(jié)理通常構(gòu)成主要的潛在滑動(dòng)面，需特別注意。當(dāng)節(jié)理傾角接近巷道走向時(shí)，節(jié)理對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響更為顯著，錨桿的布置角度需考慮與節(jié)理面的關(guān)系，以提供最優(yōu)的支護(hù)效果。需進(jìn)行系統(tǒng)的地質(zhì)羅盤測(cè)量。

（二）水文地質(zhì)條件

1.含水層分布：淺部存在1-2層薄含水層，富水性中等。需查明含水層的具體位置、厚度、巖性及富水特征。對(duì)富水性中等的含水層，應(yīng)考慮在開挖過程中可能遇到的涌水量，并在支護(hù)設(shè)計(jì)中預(yù)留排水能力或考慮預(yù)注漿加固措施。必要時(shí)，需設(shè)置臨時(shí)或永久性排水設(shè)施，如水溝、滲水孔等。

2.水壓：0.2-0.5MPa。水壓是影響巷道圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的重要外部因素。水壓較高（>0.4MPa）時(shí)，水對(duì)圍巖可能產(chǎn)生軟化作用，并增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的靜水壓力，特別是在噴射混凝土和錨桿的錨固性能方面需考慮水的影響。可能需要進(jìn)行圍巖注漿，提高圍巖的抗?jié)B性和承載能力。

三、支護(hù)方案設(shè)計(jì)

（一）支護(hù)類型選擇

1.初期支護(hù)

(1)型號(hào)：錨桿+噴射混凝土+鋼筋網(wǎng)。初期支護(hù)通常采用此組合形式，利用錨桿提供點(diǎn)錨固力，約束圍巖變形；噴射混凝土作為柔性支護(hù)，能較好地適應(yīng)圍巖的小變形，并與圍巖緊密結(jié)合，同時(shí)封閉圍巖表面，防止風(fēng)化和水汽侵入；鋼筋網(wǎng)則增強(qiáng)了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和抗裂性。

(2)錨桿規(guī)格：?22×2400mm，強(qiáng)度等級(jí)：Grade5。選擇?22mm的鋼質(zhì)樹脂錨桿，公稱長(zhǎng)度2400mm，滿足錨固深度要求。Grade5表示錨桿桿體材料強(qiáng)度等級(jí)，確保足夠的抗拉承載力。樹脂錨固能提供較高的錨固強(qiáng)度和快速安裝的特點(diǎn)。需根據(jù)巖體強(qiáng)度和應(yīng)力狀態(tài)校核錨桿的承載力。

(3)噴射混凝土厚度：150-200mm，強(qiáng)度等級(jí)：C25。噴射混凝土厚度需保證足夠的覆蓋和支護(hù)效果，同時(shí)避免過厚增加材料消耗和施工難度。C25強(qiáng)度等級(jí)能滿足初期支護(hù)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的要求。噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝，以提高質(zhì)量和降低粉塵。

(4)鋼筋網(wǎng)間距：200×200mm，鋼筋型號(hào)：B500。鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格尺寸200×200mm，鋼筋直徑選擇B500（通常指屈服強(qiáng)度不低于500MPa的鋼筋，如鋼筋牌號(hào)HRB500），確保足夠的抗拉強(qiáng)度和網(wǎng)格剛度，能有效約束混凝土裂縫，并與錨桿、噴射混凝土共同作用。鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿牢固連接。

2.二次支護(hù)

(1)類型：鋼架+錨索。當(dāng)初期支護(hù)不足以控制圍巖較大變形或圍巖穩(wěn)定性較差時(shí)，需要施作二次支護(hù)（通常稱為永久支護(hù)或加強(qiáng)支護(hù)）。鋼架提供整體性的剛性支撐，有效控制圍巖的大變形；錨索（通常為預(yù)應(yīng)力錨索）能提供強(qiáng)大的深層錨固力，補(bǔ)償初期支護(hù)的不足，并有效控制圍巖深部變形和離層。

(2)鋼架規(guī)格：H型鋼，截面尺寸：200×200mm。選擇H型鋼（如工字鋼）作為鋼架，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能抵抗圍巖的變形和壓力。截面尺寸200×200mm是根據(jù)圍巖壓力和鋼架受力計(jì)算確定的。鋼架應(yīng)與圍巖和初期支護(hù)緊密接觸，必要時(shí)需加設(shè)墊板。

(3)錨索規(guī)格：?17.8×7000mm，強(qiáng)度等級(jí)：1860MPa。選擇?17.8mm的鋼絞線作為錨索索體，公稱長(zhǎng)度7000mm，提供足夠的錨固長(zhǎng)度。1860MPa是錨索鋼絞線的抗拉強(qiáng)度級(jí)別，能提供極高的預(yù)緊力，有效控制圍巖變形。錨索通常需要配合注漿錨固，確保錨固效果。

（二）支護(hù)參數(shù)計(jì)算

1.錨桿支護(hù)計(jì)算

(1)承載力計(jì)算公式：

單根錨桿極限承載力P=π×(d/2)2×f

其中：P為單根錨桿極限承載力，d為錨桿直徑，f為巖石單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

對(duì)于?22mm錨桿，P=π×(22/2)2×f=380.13×fmm2。

若f取60MPa（安全分項(xiàng)后），P≈22.81kN。

考慮錨固效率系數(shù)η（通常0.85-0.95），實(shí)際單根錨桿承載力P'=η×P。

若η取0.9，P'≈20.43kN。

為確保安全，單根錨桿設(shè)計(jì)承載力應(yīng)≥150kN，因此需要采用組合錨固（如中空注漿錨桿）、增加錨桿長(zhǎng)度或數(shù)量，或選用更高強(qiáng)度的錨桿。此處的示例數(shù)據(jù)（≥150kN）可能基于更復(fù)雜的計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)，需結(jié)合具體工程情況調(diào)整。

(2)數(shù)量計(jì)算：根據(jù)巷道寬度、圍巖壓力分布，計(jì)算所需錨桿數(shù)量N。

N=(總圍巖壓力P_rock)/(單根錨桿設(shè)計(jì)承載力P'_design)

需要考慮圍巖壓力分布、錨桿布置方式（間排距）等因素。實(shí)際布置時(shí)，間排距不宜過大，通常在1.0-1.5m范圍內(nèi)。

2.噴射混凝土厚度確定

(1)根據(jù)圍巖變形量計(jì)算：

采用有限元數(shù)值模擬或理論公式估算圍巖在無(wú)支護(hù)或僅有初期支護(hù)情況下的變形量δ。

根據(jù)允許的最大變形量[δ]和噴射混凝土的彈性模量E_concrete，以及圍巖的彈性模量E_rock和泊松比ν，可以估算所需的混凝土厚度t來(lái)提供一定的支撐剛度。

簡(jiǎn)化估算：t≈(σ允許-σ0)×(1+ν)/(E_concrete×Δε允許)

其中：σ允許為允許的支護(hù)壓力，σ0為圍巖初始應(yīng)力，Δε允許為允許的圍巖變形率。

此計(jì)算較為復(fù)雜，通常通過經(jīng)驗(yàn)公式或模型計(jì)算。例如，可以參考類似工程的支護(hù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，或使用Boltzmann公式估算變形沿深度的分布，進(jìn)而確定支護(hù)厚度。

(2)確定厚度：δ≤20mm時(shí)，噴射混凝土厚度150mm。這意味著在圍巖變形控制較好的情況下（如巖體較完整、應(yīng)力較低），150mm厚的噴射混凝土即可滿足要求。當(dāng)預(yù)計(jì)變形較大時(shí)，厚度應(yīng)適當(dāng)增加至200mm。此厚度也需考慮覆蓋鋼筋網(wǎng)和滿足構(gòu)造要求。

（三）施工工藝要點(diǎn)

1.初期支護(hù)施工步驟

(1)鉆孔：

a.使用專用鉆機(jī)按設(shè)計(jì)角度（垂直或微傾斜，根據(jù)節(jié)理情況調(diào)整）和間距鉆孔。

b.鉆孔直徑應(yīng)大于錨桿直徑，以便順利插入錨桿和樹脂藥卷。

c.鉆孔深度應(yīng)等于錨桿長(zhǎng)度加上一定的錨固長(zhǎng)度余量。

d.鉆孔完成后，應(yīng)清理孔內(nèi)粉塵，確保與樹脂藥卷充分接觸。角度偏差≤±5°，深度誤差≤±50mm。

(2)安裝錨桿：

a.將樹脂藥卷和錨桿依次推入孔底。

b.使用專用錨桿安裝器將錨桿頂入，使樹脂藥卷充分?jǐn)D壓。

c.安裝錨桿托盤，并用螺母緊固。緊固力矩需達(dá)到要求，確保錨桿有效受力。

d.托盤必須緊貼巖面，確保錨桿受力面積最大。外露長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)，便于安裝噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)，一般控制在100mm以內(nèi)。

(3)噴射混凝土：

a.安裝鋼筋網(wǎng)：在錨桿安裝完畢后，將鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)在巷道斷面，并固定在錨桿托盤上。確保網(wǎng)格連接牢固。

b.攪拌：嚴(yán)格按照配合比攪拌噴射混凝土拌合物，濕噴工藝尤為重要。

c.噴射：采用濕噴機(jī)進(jìn)行噴射，分段、分層進(jìn)行，每次噴射厚度不宜過大（如第一層50-80mm）。

d.控制參數(shù)：控制好噴射壓力、風(fēng)量、料流速度等參數(shù)，確?；炷撩軐?shí)、均勻。

e.養(yǎng)護(hù)：噴射完成后，及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展。分層噴射時(shí)，后一層噴射需在前一層初凝前完成，確保結(jié)合良好。噴射混凝土厚度應(yīng)測(cè)量檢查，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.二次支護(hù)施工要點(diǎn)

(1)鋼架安裝：

a.在初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后（通常根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定）進(jìn)行安裝。

b.使用吊裝設(shè)備或人工配合，將鋼架吊運(yùn)至安裝位置。

c.對(duì)準(zhǔn)錨桿孔位和初期支護(hù)表面，用墊板和螺栓將鋼架固定在錨桿上。

d.確保鋼架垂直（或按設(shè)計(jì)角度）且居中，垂直度偏差≤2%。鋼架與圍巖、初期支護(hù)必須緊密接觸，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整或加設(shè)墊板。

e.檢查鋼架連接是否牢固，所有螺栓是否按要求擰緊。

(2)錨索張拉：

a.鉆孔：按設(shè)計(jì)位置和角度鉆設(shè)錨索孔，孔徑需大于錨索直徑。

b.安裝錨索：將錨索體、錨固劑（如樹脂漿）和托盤等依次送入孔內(nèi)。

c.注漿：使用專用注漿機(jī)進(jìn)行壓力注漿，確保錨固劑充滿整個(gè)孔徑與錨索之間的空間，形成可靠的錨固端頭。注漿壓力和飽滿度需符合要求。

d.張拉：待錨固劑達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，使用千斤頂進(jìn)行張拉。

e.預(yù)緊力控制：張拉力應(yīng)控制在設(shè)計(jì)值的80%-100%范圍內(nèi)。張拉順序通常從中間向兩側(cè)進(jìn)行。

f.錨固：張拉到設(shè)計(jì)荷載后，持荷一段時(shí)間（如5-10分鐘），然后逐漸放松千斤頂，使錨索荷載通過錨具傳遞給鋼架和圍巖。

四、質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)

（一）質(zhì)量控制措施

1.材料檢驗(yàn)

(1)錨桿：每批進(jìn)場(chǎng)錨桿抽取5%進(jìn)行外觀檢查和力學(xué)性能試驗(yàn)（抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)量）。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。不合格材料嚴(yán)禁使用。

(2)噴射混凝土：每100m3混凝土拌合物取樣1組，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。同時(shí)檢查噴射混凝土的回彈率、厚度、強(qiáng)度均勻性等。試塊養(yǎng)護(hù)條件和齡期需符合標(biāo)準(zhǔn)。

(3)鋼筋網(wǎng)：檢查鋼筋的材質(zhì)證明、規(guī)格、尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。焊接質(zhì)量（如焊接網(wǎng)）或綁扎質(zhì)量（如綁扎網(wǎng)）需檢查。

(4)鋼架：檢查鋼架的材質(zhì)、尺寸、焊縫質(zhì)量（如為焊接鋼架）或連接件（如螺栓、墊板）的合格性。

(5)錨索：檢查鋼絞線、錨具、注漿材料的合格證和性能指標(biāo)。

2.施工過程檢查

(1)錨桿：使用測(cè)角儀、卷尺逐根檢查錨桿的鉆孔角度、深度、安裝外露長(zhǎng)度、托盤安裝質(zhì)量。

(2)噴射混凝土：使用測(cè)厚儀分段、多點(diǎn)測(cè)量噴射混凝土的厚度，檢查表面平整度、密實(shí)性（如回彈率、掉渣情況）。

(3)鋼筋網(wǎng)：檢查鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)的網(wǎng)格尺寸、間距、與錨桿的連接情況。

(4)鋼架：使用水平尺、吊線檢查鋼架的安裝垂直度、位置、連接緊固情況。

(5)錨索：檢查鉆孔位置、角度、深度，注漿飽滿度，張拉設(shè)備是否完好，張拉記錄是否完整。

（二）圍巖監(jiān)測(cè)方案

1.監(jiān)測(cè)內(nèi)容

(1)位移監(jiān)測(cè)：

a.拱頂：布設(shè)位移傳感器（如多點(diǎn)位移計(jì)、測(cè)距儀），監(jiān)測(cè)拱頂垂直位移隨時(shí)間的變化。

b.兩幫：布設(shè)位移傳感器，監(jiān)測(cè)兩幫水平位移和垂直位移。

c.底板：根據(jù)需要，監(jiān)測(cè)底板鼓起或下沉情況。

d.監(jiān)測(cè)頻率：初期（支護(hù)后1個(gè)月內(nèi)）加密監(jiān)測(cè)（如每天或每?jī)商煲淮危?，穩(wěn)定后逐漸減少頻率（如每周一次）。

(2)應(yīng)力監(jiān)測(cè)：

a.在巷道周邊布設(shè)應(yīng)力計(jì)（如應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)），監(jiān)測(cè)圍巖應(yīng)力變化，特別是圍巖松弛和應(yīng)力重分布情況。

b.錨桿/錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)：在部分錨桿或錨索上安裝應(yīng)力計(jì)，監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和預(yù)緊力損失情況。

c.監(jiān)測(cè)頻率：初期加密監(jiān)測(cè)，后期根據(jù)情況調(diào)整。

(3)表面裂縫監(jiān)測(cè)：

a.定期對(duì)巷道表面進(jìn)行裂縫檢查，記錄裂縫的位置、長(zhǎng)度、寬度、深度和發(fā)展趨勢(shì)。

b.可使用裂縫寬度計(jì)、相機(jī)等進(jìn)行量測(cè)和記錄。

2.閾值設(shè)定

(1)位移速率：設(shè)定位移變化速率的警戒值，如拱頂或兩幫位移速率連續(xù)三天超過5mm/月，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急措施，如加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)、調(diào)整二次支護(hù)參數(shù)等。

(2)應(yīng)力變化率：設(shè)定應(yīng)力變化率的警戒值，如圍巖應(yīng)力或錨桿應(yīng)力出現(xiàn)異常大幅度下降或升高，可能預(yù)示著圍巖狀態(tài)發(fā)生不利變化，需查明原因并采取應(yīng)對(duì)措施。

(3)裂縫寬度：設(shè)定表面裂縫寬度的警戒值，如出現(xiàn)新的較大裂縫或原有裂縫寬度顯著擴(kuò)展，表明圍巖穩(wěn)定性下降，需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和支護(hù)。

五、安全注意事項(xiàng)

（一）施工安全

1.通風(fēng)要求：

a.確保巷道內(nèi)空氣流通，風(fēng)速不低于0.15m/s，以稀釋粉塵和降低有害氣體濃度。

b.定期檢測(cè)空氣質(zhì)量（如粉塵濃度、CO濃度），超標(biāo)時(shí)必須采取強(qiáng)制通風(fēng)措施。

c.噴射混凝土作業(yè)時(shí)，加強(qiáng)局部通風(fēng)，防止粉塵飛揚(yáng)影響作業(yè)人員健康和視線。

2.作業(yè)防護(hù)：

a.所有進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的人員必須佩戴安全帽、防護(hù)眼鏡、防塵口罩、手套等個(gè)人防護(hù)用品（PPE）。

b.錨桿安裝作業(yè)時(shí)，操作人員應(yīng)站在安全位置，防止落物傷人。使用鉆機(jī)等設(shè)備時(shí)，應(yīng)遵守設(shè)備操作規(guī)程。

c.噴射作業(yè)人員應(yīng)佩戴防塵口罩和護(hù)目鏡，并盡量采取濕式噴射或佩戴防塵面罩。

d.高處作業(yè)（如安裝鋼架）需系掛安全帶，并設(shè)置安全防護(hù)措施。

3.設(shè)備安全：

a.噴射機(jī)、鉆機(jī)、張拉設(shè)備等大型設(shè)備應(yīng)定期檢查、維護(hù)，確保運(yùn)行狀態(tài)良好。

b.電氣設(shè)備應(yīng)有可靠的接地保護(hù)，防止觸電事故。

c.運(yùn)輸車輛和設(shè)備在巷道內(nèi)行駛時(shí)，應(yīng)限速，并注意避讓人員。

（二）應(yīng)急措施

1.坍塌預(yù)案

(1)監(jiān)測(cè)預(yù)警：加強(qiáng)圍巖變形和支護(hù)結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)變形急劇增大、支護(hù)構(gòu)件變形或開裂、巖體出現(xiàn)新裂縫或掉塊等預(yù)兆，立即發(fā)出警報(bào)。

(2)人員撤離：立即啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案，所有在場(chǎng)人員應(yīng)按照指定路線迅速撤離到安全區(qū)域（如避難硐室）。撤離過程中要相互配合，防止踩踏。

(3)應(yīng)急支護(hù)：在確保人員安全的前提下，對(duì)變形或破壞區(qū)域采取臨時(shí)應(yīng)急支護(hù)措施，如加設(shè)臨時(shí)木支撐、鋼支撐，或?qū)﹀^桿、錨索進(jìn)行補(bǔ)打加密。

(4)搶險(xiǎn)準(zhǔn)備：應(yīng)急小組隨時(shí)待命，準(zhǔn)備好搶險(xiǎn)設(shè)備（如小型挖掘機(jī)、支護(hù)材料、急救藥品等），以便在情況允許時(shí)進(jìn)行搶險(xiǎn)。

(5)外部聯(lián)絡(luò)：立即向上級(jí)管理部門和相關(guān)單位報(bào)告情況，必要時(shí)請(qǐng)求外部支援。

2.水害預(yù)案

(1)日常排水：保持巷道內(nèi)排水系統(tǒng)（水溝、水泵等）暢通和完好，確保能及時(shí)排除正常涌水。

(2)涌水監(jiān)測(cè)：安裝水情監(jiān)測(cè)裝置，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)巷道內(nèi)水位和涌水量變化。設(shè)定水位警戒線，一旦接近警戒線，應(yīng)立即啟動(dòng)排水預(yù)案。

(3)應(yīng)急排水：檢查備用水泵是否完好，確保供電正常。當(dāng)水位超過警戒線時(shí)，立即啟動(dòng)備用水泵進(jìn)行排水。若排水能力不足，需采取限量排放、關(guān)閉部分用水點(diǎn)等措施。

(4)注漿堵水：對(duì)于涌水點(diǎn)或含水層，可考慮采取注漿堵水措施，降低涌水量。需提前準(zhǔn)備好注漿設(shè)備和材料。

(5)人員安全：水患發(fā)生時(shí)，確保人員優(yōu)先撤離到高地或安全區(qū)域，防止溺水或觸電。

六、經(jīng)濟(jì)性分析

（一）成本構(gòu)成

1.初期支護(hù)：

a.錨桿：包括錨桿桿體、樹脂藥卷、托盤、螺母等，單位成本約50-80元/米。

b.噴射混凝土：包括水泥、砂、石、外加劑等，按150mm厚計(jì)算，單位成本約80-120元/米2。

c.鋼筋網(wǎng)：按200×200mm間距，單位成本約30-50元/米2。

d.合計(jì)：初期支護(hù)單位成本合計(jì)約160-250元/米2。

2.二次支護(hù)：

a.鋼架：包括H型鋼、連接板、螺栓等，單位成本約150-250元/米。

b.錨索：包括鋼絞線、錨具、注漿材料、臺(tái)座等，單位成本約200-350元/米。

c.合計(jì)：二次支護(hù)單位成本合計(jì)約350-600元/米2。

3.其他成本：

a.施工機(jī)械臺(tái)班費(fèi)：包括鉆機(jī)、噴射機(jī)、張拉設(shè)備、運(yùn)輸車輛等使用成本。

b.人工費(fèi)：包括各工種（鉆孔工、錨桿工、噴漿工、鋼架工、錨索工、監(jiān)測(cè)工等）的工資。

c.管理費(fèi)及其他間接費(fèi)用。

d.排水、注漿等輔助措施費(fèi)用。

（二）效益評(píng)估

1.巷道服務(wù)年限：設(shè)計(jì)該支護(hù)方案能使巷道在正常使用條件下保持穩(wěn)定，服務(wù)年限達(dá)到10年以上。

2.安全效益：通過科學(xué)的支護(hù)設(shè)計(jì)，有效控制圍巖變形，預(yù)防垮塌、片幫等事故發(fā)生，保障人員生命安全，減少事故損失。

3.經(jīng)濟(jì)效益：

a.減少維修次數(shù)和維修費(fèi)用：穩(wěn)定的巷道結(jié)構(gòu)降低了后期維護(hù)的需求和成本。

b.提高作業(yè)效率：穩(wěn)定的巷道為后續(xù)的運(yùn)輸、采掘等作業(yè)提供了安全可靠的環(huán)境，減少了因巷道變形導(dǎo)致的停工時(shí)間，提高了整體生產(chǎn)效率。

c.延長(zhǎng)礦山服務(wù)年限：可靠的巷道支護(hù)有助于礦山安全、高效地開采更長(zhǎng)時(shí)間，從而帶來(lái)更大的綜合經(jīng)濟(jì)效益。

4.與傳統(tǒng)支護(hù)方案對(duì)比：綜合來(lái)看，本方案在保證安全的前提下，通過合理的材料選擇和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，相比某些傳統(tǒng)或保守的支護(hù)方案，可能具有成本節(jié)約的優(yōu)勢(shì)（如擴(kuò)寫要求中提到的節(jié)約率約20%），同時(shí)兼顧了安全性和耐久性。具體的經(jīng)濟(jì)效益需結(jié)合項(xiàng)目總造價(jià)和全生命周期成本進(jìn)行詳細(xì)測(cè)算。

七、結(jié)論

本方案針對(duì)煤矛石礦山水平巷道的地質(zhì)條件，設(shè)計(jì)了一套以錨桿、噴射混凝土、鋼筋網(wǎng)為初期支護(hù)，以鋼架、錨索為二次支護(hù)的復(fù)合支護(hù)體系。方案詳細(xì)規(guī)定了各支護(hù)構(gòu)件的規(guī)格、參數(shù)、施工工藝要點(diǎn)以及質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)措施，并制定了相應(yīng)的安全應(yīng)急預(yù)案。該方案通過綜合考慮地質(zhì)力學(xué)特性、支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)行為、施工可行性及經(jīng)濟(jì)性，力求實(shí)現(xiàn)安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷的目標(biāo)。詳細(xì)闡述的各項(xiàng)內(nèi)容為煤矛石礦山水平巷道的支護(hù)施工提供了具體的技術(shù)指導(dǎo)。在實(shí)際應(yīng)用中，應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況進(jìn)行微調(diào)，并嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)施工規(guī)范和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，確保巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

一、概述

煤矛石礦山水平巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)是保障礦山安全生產(chǎn)和巷道穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該方案需綜合考慮地質(zhì)條件、巷道用途、支護(hù)材料特性及施工工藝等因素，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力、抗變形能力和耐久性。本方案設(shè)計(jì)遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷的原則，通過科學(xué)計(jì)算和合理選型，實(shí)現(xiàn)巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

二、地質(zhì)條件分析

（一）地質(zhì)特征

1.巖體力學(xué)參數(shù)

(1)巖石單軸抗壓強(qiáng)度：60-90MPa

(2)彈性模量：15-25GPa

(3)泊松比：0.20-0.25

2.地應(yīng)力分布

(1)最大主應(yīng)力：5-8MPa

(2)水平應(yīng)力：3-6MPa

3.地質(zhì)構(gòu)造

(1)節(jié)理發(fā)育密度：5-10條/m2

(2)節(jié)理傾角：30°-60°

（二）水文地質(zhì)條件

1.含水層分布：淺部存在1-2層薄含水層，富水性中等

2.水壓：0.2-0.5MPa

三、支護(hù)方案設(shè)計(jì)

（一）支護(hù)類型選擇

1.初期支護(hù)

(1)型號(hào)：錨桿+噴射混凝土+鋼筋網(wǎng)

(2)錨桿規(guī)格：?22×2400mm，強(qiáng)度等級(jí)：Grade5

(3)噴射混凝土厚度：150-200mm，強(qiáng)度等級(jí)：C25

(4)鋼筋網(wǎng)間距：200×200mm，鋼筋型號(hào)：B500

2.二次支護(hù)

(1)類型：鋼架+錨索

(2)鋼架規(guī)格：H型鋼，截面尺寸：200×200mm

(3)錨索規(guī)格：?17.8×7000mm，強(qiáng)度等級(jí)：1860MPa

（二）支護(hù)參數(shù)計(jì)算

1.錨桿支護(hù)計(jì)算

(1)承載力計(jì)算公式：

P=A×f

其中：P為錨桿承載力，A為錨桿截面面積，f為巖石強(qiáng)度

(2)計(jì)算結(jié)果：?jiǎn)胃^桿承載力≥150kN

2.噴射混凝土厚度確定

(1)根據(jù)圍巖變形量計(jì)算：

δ=(σ-σ?)/E

其中：δ為變形量，σ為圍巖應(yīng)力，σ?為支護(hù)壓力，E為彈性模量

(2)確定厚度：δ≤20mm時(shí)，噴射混凝土厚度150mm

（三）施工工藝要點(diǎn)

1.初期支護(hù)施工步驟

(1)鉆孔：角度偏差≤±5°，深度誤差≤±50mm

(2)安裝錨桿：托盤緊貼巖面，外露長(zhǎng)度≤100mm

(3)噴射混凝土：分層噴射，每層間隔時(shí)間≥10min

2.二次支護(hù)施工要點(diǎn)

(1)鋼架安裝：垂直度偏差≤2%

(2)錨索張拉：預(yù)緊力控制范圍：80%-100%設(shè)計(jì)值

四、質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)

（一）質(zhì)量控制措施

1.材料檢驗(yàn)

(1)錨桿：每批抽檢5%，抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)

(2)混凝土：每100m3取樣1組，抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

2.施工過程檢查

(1)錨桿角度：使用測(cè)角儀逐根檢測(cè)

(2)噴射混凝土厚度：超聲波檢測(cè)

（二）圍巖監(jiān)測(cè)方案

1.監(jiān)測(cè)內(nèi)容

(1)位移監(jiān)測(cè)：拱頂、兩幫位移，使用全站儀

(2)應(yīng)力監(jiān)測(cè)：應(yīng)力計(jì)布設(shè)，每15天讀數(shù)一次

2.閾值設(shè)定

(1)位移速率：>5mm/月時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急措施

(2)應(yīng)力變化率：>10%時(shí)，調(diào)整支護(hù)參數(shù)

五、安全注意事項(xiàng)

（一）施工安全

1.通風(fēng)要求：風(fēng)速≥0.15m/s，粉塵濃度≤10mg/m3

2.作業(yè)防護(hù)：錨桿安裝時(shí)佩戴安全帽、護(hù)目鏡

（二）應(yīng)急措施

1.坍塌預(yù)案

(1)立即停止作業(yè)，撤離人員

(2)啟動(dòng)備用支護(hù)方案

2.水害預(yù)案

(1)排水溝保持暢通，水壓超限時(shí)啟動(dòng)備用水泵

六、經(jīng)濟(jì)性分析

（一）成本構(gòu)成

1.初期支護(hù)：錨桿+混凝土+鋼筋網(wǎng)，單位成本≤500元/m2

2.二次支護(hù)：鋼架+錨索，單位成本≤800元/m2

（二）效益評(píng)估

1.巷道服務(wù)年限：設(shè)計(jì)使用年限10年

2.節(jié)約率：相比傳統(tǒng)支護(hù)方案，成本降低20%

七、結(jié)論

本方案通過科學(xué)選型與參數(shù)計(jì)算，確保煤矛石礦山水平巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)滿足安全與穩(wěn)定要求。施工過程中需嚴(yán)格把控質(zhì)量，并加強(qiáng)圍巖監(jiān)測(cè)，以應(yīng)對(duì)突發(fā)情況。綜合來(lái)看，該方案具有技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠的特點(diǎn)，可為類似工程提供參考。

一、概述

煤矛石礦山水平巷道支護(hù)方案設(shè)計(jì)是保障礦山安全生產(chǎn)和巷道穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。該方案需綜合考慮地質(zhì)條件、巷道用途、支護(hù)材料特性及施工工藝等因素，確保支護(hù)結(jié)構(gòu)具有足夠的承載能力、抗變形能力和耐久性。本方案設(shè)計(jì)遵循安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、施工便捷的原則，通過科學(xué)計(jì)算和合理選型，實(shí)現(xiàn)巷道的長(zhǎng)期穩(wěn)定。詳細(xì)闡述支護(hù)方案的選擇依據(jù)、設(shè)計(jì)參數(shù)的確定方法、施工工藝的要點(diǎn)以及質(zhì)量監(jiān)控與監(jiān)測(cè)措施，旨在為煤矛石礦山水平巷道的建設(shè)與維護(hù)提供技術(shù)指導(dǎo)。

二、地質(zhì)條件分析

（一）地質(zhì)特征

1.巖體力學(xué)參數(shù)

(1)巖石單軸抗壓強(qiáng)度：60-90MPa。該參數(shù)直接影響圍巖的穩(wěn)定性及支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)荷載。強(qiáng)度較低（<60MPa）的區(qū)域可能需要加強(qiáng)支護(hù)或采用更柔性的支護(hù)體系；強(qiáng)度較高（>80MPa）的區(qū)域則可適當(dāng)降低支護(hù)強(qiáng)度。需通過現(xiàn)場(chǎng)巖心試驗(yàn)獲取準(zhǔn)確數(shù)據(jù)。

(2)彈性模量：15-25GPa。彈性模量反映了巖體的變形特性。模量較低（<20GPa）的巖體更容易變形，對(duì)支護(hù)結(jié)構(gòu)的彈性支撐要求更高；模量較高（>25GPa）的巖體則更能自承，支護(hù)可側(cè)重于約束變形。該參數(shù)用于計(jì)算圍巖變形量和支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。

(3)泊松比：0.20-0.25。泊松比表示巖體受壓時(shí)橫向膨脹的傾向。較高的泊松比（如0.25）意味著巖體橫向變形較大，在設(shè)計(jì)和安裝支護(hù)時(shí)需考慮此變形對(duì)空間的影響，尤其是在安裝需要緊密貼合的支護(hù)構(gòu)件時(shí)。

2.地應(yīng)力分布

(1)最大主應(yīng)力：5-8MPa。最大主應(yīng)力是決定巷道圍巖應(yīng)力狀態(tài)的關(guān)鍵因素，直接影響支護(hù)結(jié)構(gòu)所需承受的應(yīng)力。應(yīng)力較高（>7MPa）的區(qū)域需設(shè)計(jì)更具承載能力的支護(hù)結(jié)構(gòu)，可能需要增加支護(hù)強(qiáng)度等級(jí)或采用組合支護(hù)形式。

(2)水平應(yīng)力：3-6MPa。水平應(yīng)力的大小決定了巷道圍巖垂直方向和水平方向的主要變形趨勢(shì)。水平應(yīng)力較高（>5MPa）時(shí)，巷道頂板和兩幫的變形會(huì)以水平擠壓力為主，錨桿的支護(hù)效果會(huì)更好，且可能需要配合鋼架等剛性支護(hù)來(lái)約束水平變形。

3.地質(zhì)構(gòu)造

(1)節(jié)理發(fā)育密度：5-10條/m2。節(jié)理（裂隙）是巖體結(jié)構(gòu)面的重要組成部分，直接影響巖體的完整性、強(qiáng)度和滲透性。密度較高（>8條/m2）的區(qū)域，巖體完整性較差，穩(wěn)定性降低，需加強(qiáng)錨桿支護(hù)，并可能需要采用錨索進(jìn)行深部加固，同時(shí)鋼筋網(wǎng)應(yīng)加密。

(2)節(jié)理傾角：30°-60°。節(jié)理傾角決定了節(jié)理面是主要剪切破壞面還是次要面。陡傾角（如>45°）的節(jié)理通常構(gòu)成主要的潛在滑動(dòng)面，需特別注意。當(dāng)節(jié)理傾角接近巷道走向時(shí)，節(jié)理對(duì)巷道穩(wěn)定性的影響更為顯著，錨桿的布置角度需考慮與節(jié)理面的關(guān)系，以提供最優(yōu)的支護(hù)效果。需進(jìn)行系統(tǒng)的地質(zhì)羅盤測(cè)量。

（二）水文地質(zhì)條件

1.含水層分布：淺部存在1-2層薄含水層，富水性中等。需查明含水層的具體位置、厚度、巖性及富水特征。對(duì)富水性中等的含水層，應(yīng)考慮在開挖過程中可能遇到的涌水量，并在支護(hù)設(shè)計(jì)中預(yù)留排水能力或考慮預(yù)注漿加固措施。必要時(shí)，需設(shè)置臨時(shí)或永久性排水設(shè)施，如水溝、滲水孔等。

2.水壓：0.2-0.5MPa。水壓是影響巷道圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)結(jié)構(gòu)受力的重要外部因素。水壓較高（>0.4MPa）時(shí)，水對(duì)圍巖可能產(chǎn)生軟化作用，并增加支護(hù)結(jié)構(gòu)的靜水壓力，特別是在噴射混凝土和錨桿的錨固性能方面需考慮水的影響。可能需要進(jìn)行圍巖注漿，提高圍巖的抗?jié)B性和承載能力。

三、支護(hù)方案設(shè)計(jì)

（一）支護(hù)類型選擇

1.初期支護(hù)

(1)型號(hào)：錨桿+噴射混凝土+鋼筋網(wǎng)。初期支護(hù)通常采用此組合形式，利用錨桿提供點(diǎn)錨固力，約束圍巖變形；噴射混凝土作為柔性支護(hù)，能較好地適應(yīng)圍巖的小變形，并與圍巖緊密結(jié)合，同時(shí)封閉圍巖表面，防止風(fēng)化和水汽侵入；鋼筋網(wǎng)則增強(qiáng)了支護(hù)結(jié)構(gòu)的整體性和抗裂性。

(2)錨桿規(guī)格：?22×2400mm，強(qiáng)度等級(jí)：Grade5。選擇?22mm的鋼質(zhì)樹脂錨桿，公稱長(zhǎng)度2400mm，滿足錨固深度要求。Grade5表示錨桿桿體材料強(qiáng)度等級(jí)，確保足夠的抗拉承載力。樹脂錨固能提供較高的錨固強(qiáng)度和快速安裝的特點(diǎn)。需根據(jù)巖體強(qiáng)度和應(yīng)力狀態(tài)校核錨桿的承載力。

(3)噴射混凝土厚度：150-200mm，強(qiáng)度等級(jí)：C25。噴射混凝土厚度需保證足夠的覆蓋和支護(hù)效果，同時(shí)避免過厚增加材料消耗和施工難度。C25強(qiáng)度等級(jí)能滿足初期支護(hù)對(duì)混凝土抗壓強(qiáng)度的要求。噴射混凝土應(yīng)采用濕噴工藝，以提高質(zhì)量和降低粉塵。

(4)鋼筋網(wǎng)間距：200×200mm，鋼筋型號(hào)：B500。鋼筋網(wǎng)網(wǎng)格尺寸200×200mm，鋼筋直徑選擇B500（通常指屈服強(qiáng)度不低于500MPa的鋼筋，如鋼筋牌號(hào)HRB500），確保足夠的抗拉強(qiáng)度和網(wǎng)格剛度，能有效約束混凝土裂縫，并與錨桿、噴射混凝土共同作用。鋼筋網(wǎng)應(yīng)與錨桿牢固連接。

2.二次支護(hù)

(1)類型：鋼架+錨索。當(dāng)初期支護(hù)不足以控制圍巖較大變形或圍巖穩(wěn)定性較差時(shí)，需要施作二次支護(hù)（通常稱為永久支護(hù)或加強(qiáng)支護(hù)）。鋼架提供整體性的剛性支撐，有效控制圍巖的大變形；錨索（通常為預(yù)應(yīng)力錨索）能提供強(qiáng)大的深層錨固力，補(bǔ)償初期支護(hù)的不足，并有效控制圍巖深部變形和離層。

(2)鋼架規(guī)格：H型鋼，截面尺寸：200×200mm。選擇H型鋼（如工字鋼）作為鋼架，具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能抵抗圍巖的變形和壓力。截面尺寸200×200mm是根據(jù)圍巖壓力和鋼架受力計(jì)算確定的。鋼架應(yīng)與圍巖和初期支護(hù)緊密接觸，必要時(shí)需加設(shè)墊板。

(3)錨索規(guī)格：?17.8×7000mm，強(qiáng)度等級(jí)：1860MPa。選擇?17.8mm的鋼絞線作為錨索索體，公稱長(zhǎng)度7000mm，提供足夠的錨固長(zhǎng)度。1860MPa是錨索鋼絞線的抗拉強(qiáng)度級(jí)別，能提供極高的預(yù)緊力，有效控制圍巖變形。錨索通常需要配合注漿錨固，確保錨固效果。

（二）支護(hù)參數(shù)計(jì)算

1.錨桿支護(hù)計(jì)算

(1)承載力計(jì)算公式：

單根錨桿極限承載力P=π×(d/2)2×f

其中：P為單根錨桿極限承載力，d為錨桿直徑，f為巖石單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值。

對(duì)于?22mm錨桿，P=π×(22/2)2×f=380.13×fmm2。

若f取60MPa（安全分項(xiàng)后），P≈22.81kN。

考慮錨固效率系數(shù)η（通常0.85-0.95），實(shí)際單根錨桿承載力P'=η×P。

若η取0.9，P'≈20.43kN。

為確保安全，單根錨桿設(shè)計(jì)承載力應(yīng)≥150kN，因此需要采用組合錨固（如中空注漿錨桿）、增加錨桿長(zhǎng)度或數(shù)量，或選用更高強(qiáng)度的錨桿。此處的示例數(shù)據(jù)（≥150kN）可能基于更復(fù)雜的計(jì)算或經(jīng)驗(yàn)，需結(jié)合具體工程情況調(diào)整。

(2)數(shù)量計(jì)算：根據(jù)巷道寬度、圍巖壓力分布，計(jì)算所需錨桿數(shù)量N。

N=(總圍巖壓力P_rock)/(單根錨桿設(shè)計(jì)承載力P'_design)

需要考慮圍巖壓力分布、錨桿布置方式（間排距）等因素。實(shí)際布置時(shí)，間排距不宜過大，通常在1.0-1.5m范圍內(nèi)。

2.噴射混凝土厚度確定

(1)根據(jù)圍巖變形量計(jì)算：

采用有限元數(shù)值模擬或理論公式估算圍巖在無(wú)支護(hù)或僅有初期支護(hù)情況下的變形量δ。

根據(jù)允許的最大變形量[δ]和噴射混凝土的彈性模量E_concrete，以及圍巖的彈性模量E_rock和泊松比ν，可以估算所需的混凝土厚度t來(lái)提供一定的支撐剛度。

簡(jiǎn)化估算：t≈(σ允許-σ0)×(1+ν)/(E_concrete×Δε允許)

其中：σ允許為允許的支護(hù)壓力，σ0為圍巖初始應(yīng)力，Δε允許為允許的圍巖變形率。

此計(jì)算較為復(fù)雜，通常通過經(jīng)驗(yàn)公式或模型計(jì)算。例如，可以參考類似工程的支護(hù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，或使用Boltzmann公式估算變形沿深度的分布，進(jìn)而確定支護(hù)厚度。

(2)確定厚度：δ≤20mm時(shí)，噴射混凝土厚度150mm。這意味著在圍巖變形控制較好的情況下（如巖體較完整、應(yīng)力較低），150mm厚的噴射混凝土即可滿足要求。當(dāng)預(yù)計(jì)變形較大時(shí)，厚度應(yīng)適當(dāng)增加至200mm。此厚度也需考慮覆蓋鋼筋網(wǎng)和滿足構(gòu)造要求。

（三）施工工藝要點(diǎn)

1.初期支護(hù)施工步驟

(1)鉆孔：

a.使用專用鉆機(jī)按設(shè)計(jì)角度（垂直或微傾斜，根據(jù)節(jié)理情況調(diào)整）和間距鉆孔。

b.鉆孔直徑應(yīng)大于錨桿直徑，以便順利插入錨桿和樹脂藥卷。

c.鉆孔深度應(yīng)等于錨桿長(zhǎng)度加上一定的錨固長(zhǎng)度余量。

d.鉆孔完成后，應(yīng)清理孔內(nèi)粉塵，確保與樹脂藥卷充分接觸。角度偏差≤±5°，深度誤差≤±50mm。

(2)安裝錨桿：

a.將樹脂藥卷和錨桿依次推入孔底。

b.使用專用錨桿安裝器將錨桿頂入，使樹脂藥卷充分?jǐn)D壓。

c.安裝錨桿托盤，并用螺母緊固。緊固力矩需達(dá)到要求，確保錨桿有效受力。

d.托盤必須緊貼巖面，確保錨桿受力面積最大。外露長(zhǎng)度應(yīng)適當(dāng)，便于安裝噴射混凝土和鋼筋網(wǎng)，一般控制在100mm以內(nèi)。

(3)噴射混凝土：

a.安裝鋼筋網(wǎng)：在錨桿安裝完畢后，將鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)在巷道斷面，并固定在錨桿托盤上。確保網(wǎng)格連接牢固。

b.攪拌：嚴(yán)格按照配合比攪拌噴射混凝土拌合物，濕噴工藝尤為重要。

c.噴射：采用濕噴機(jī)進(jìn)行噴射，分段、分層進(jìn)行，每次噴射厚度不宜過大（如第一層50-80mm）。

d.控制參數(shù)：控制好噴射壓力、風(fēng)量、料流速度等參數(shù)，確保混凝土密實(shí)、均勻。

e.養(yǎng)護(hù)：噴射完成后，及時(shí)進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，保證混凝土強(qiáng)度正常發(fā)展。分層噴射時(shí)，后一層噴射需在前一層初凝前完成，確保結(jié)合良好。噴射混凝土厚度應(yīng)測(cè)量檢查，確保達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

2.二次支護(hù)施工要點(diǎn)

(1)鋼架安裝：

a.在初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定后（通常根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果確定）進(jìn)行安裝。

b.使用吊裝設(shè)備或人工配合，將鋼架吊運(yùn)至安裝位置。

c.對(duì)準(zhǔn)錨桿孔位和初期支護(hù)表面，用墊板和螺栓將鋼架固定在錨桿上。

d.確保鋼架垂直（或按設(shè)計(jì)角度）且居中，垂直度偏差≤2%。鋼架與圍巖、初期支護(hù)必須緊密接觸，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整或加設(shè)墊板。

e.檢查鋼架連接是否牢固，所有螺栓是否按要求擰緊。

(2)錨索張拉：

a.鉆孔：按設(shè)計(jì)位置和角度鉆設(shè)錨索孔，孔徑需大于錨索直徑。

b.安裝錨索：將錨索體、錨固劑（如樹脂漿）和托盤等依次送入孔內(nèi)。

c.注漿：使用專用注漿機(jī)進(jìn)行壓力注漿，確保錨固劑充滿整個(gè)孔徑與錨索之間的空間，形成可靠的錨固端頭。注漿壓力和飽滿度需符合要求。

d.張拉：待錨固劑達(dá)到規(guī)定強(qiáng)度后，使用千斤頂進(jìn)行張拉。

e.預(yù)緊力控制：張拉力應(yīng)控制在設(shè)計(jì)值的80%-100%范圍內(nèi)。張拉順序通常從中間向兩側(cè)進(jìn)行。

f.錨固：張拉到設(shè)計(jì)荷載后，持荷一段時(shí)間（如5-10分鐘），然后逐漸放松千斤頂，使錨索荷載通過錨具傳遞給鋼架和圍巖。

四、質(zhì)量控制與監(jiān)測(cè)

（一）質(zhì)量控制措施

1.材料檢驗(yàn)

(1)錨桿：每批進(jìn)場(chǎng)錨桿抽取5%進(jìn)行外觀檢查和力學(xué)性能試驗(yàn)（抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)量）。試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。不合格材料嚴(yán)禁使用。

(2)噴射混凝土：每100m3混凝土拌合物取樣1組，進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。同時(shí)檢查噴射混凝土的回彈率、厚度、強(qiáng)度均勻性等。試塊養(yǎng)護(hù)條件和齡期需符合標(biāo)準(zhǔn)。

(3)鋼筋網(wǎng)：檢查鋼筋的材質(zhì)證明、規(guī)格、尺寸是否符合設(shè)計(jì)要求。焊接質(zhì)量（如焊接網(wǎng)）或綁扎質(zhì)量（如綁扎網(wǎng)）需檢查。

(4)鋼架：檢查鋼架的材質(zhì)、尺寸、焊縫質(zhì)量（如為焊接鋼架）或連接件（如螺栓、墊板）的合格性。

(5)錨索：檢查鋼絞線、錨具、注漿材料的合格證和性能指標(biāo)。

2.施工過程檢查

(1)錨桿：使用測(cè)角儀、卷尺逐根檢查錨桿的鉆孔角度、深度、安裝外露長(zhǎng)度、托盤安裝質(zhì)量。

(2)噴射混凝土：使用測(cè)厚儀分段、多點(diǎn)測(cè)量噴射混凝土的厚度，檢查表面平整度、密實(shí)性（如回彈率、掉渣情況）。

(3)鋼筋網(wǎng)：檢查鋼筋網(wǎng)鋪設(shè)的網(wǎng)格尺寸、間距、與錨桿的連接情況。

(4)鋼架：使用水平尺、吊線檢查鋼架的安裝垂直度、位置、連接緊固情況。

(5)錨索：檢查鉆孔位置、角度、深度，注漿飽滿度，張拉設(shè)備是否完好，張拉記錄是否完整。

（二）圍巖監(jiān)測(cè)方案

1.監(jiān)測(cè)內(nèi)容

(1)位移監(jiān)測(cè)：

a.拱頂：布設(shè)位移傳感器（如多點(diǎn)位移計(jì)、測(cè)距儀），監(jiān)測(cè)拱頂垂直位移隨時(shí)間的變化。

b.兩幫：布設(shè)位移傳感器，監(jiān)測(cè)兩幫水平位移和垂直位移。

c.底板：根據(jù)需要，監(jiān)測(cè)底板鼓起或下沉情況。

d.監(jiān)測(cè)頻率：初期（支護(hù)后1個(gè)月內(nèi)）加密監(jiān)測(cè)（如每天或每?jī)商煲淮危€(wěn)定后逐漸減少頻率（如每周一次）。

(2)應(yīng)力監(jiān)測(cè)：

a.在巷道周邊布設(shè)應(yīng)力計(jì)（如應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)），監(jiān)測(cè)圍巖應(yīng)力變化，特別是圍巖松弛和應(yīng)力重分布情況。

b.錨桿/錨索應(yīng)力監(jiān)測(cè)：在部分錨桿或錨索上安裝應(yīng)力計(jì)，監(jiān)測(cè)支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)和預(yù)緊力損失情況。

c.監(jiān)測(cè)頻率：初期加密監(jiān)測(cè)，后期根據(jù)情況調(diào)整。

(3)表面裂縫監(jiān)測(cè)：

a.定期對(duì)巷道表面進(jìn)行裂縫檢查，記錄裂縫的位置、長(zhǎng)度、寬度、深度和發(fā)展趨勢(shì)。

b.可使用裂縫寬度計(jì)、相機(jī)等進(jìn)行量測(cè)和記錄。

2.閾值設(shè)定

(1)位移速率：設(shè)定位移變化速率的警戒值，如拱頂或兩幫位移速率連續(xù)三天超過5mm/月，應(yīng)立即啟動(dòng)應(yīng)急措施，如加強(qiáng)臨時(shí)支護(hù)、調(diào)整二次支護(hù)參數(shù)等。

(2)應(yīng)力變化率：設(shè)定應(yīng)力變化率的警戒值，如圍巖應(yīng)力或錨桿應(yīng)力出現(xiàn)異常大幅度下降或升高，可能預(yù)示著圍巖狀態(tài)發(fā)生不利變化，需查明原因并采取應(yīng)對(duì)措施。

(3)裂縫寬度：設(shè)定表面裂縫寬度的警戒值，如出現(xiàn)新的較大裂縫或原有裂縫寬度顯著擴(kuò)展，表明圍巖穩(wěn)定性下降，需加強(qiáng)監(jiān)測(cè)和支護(hù)。

五、安全注意事項(xiàng)

（一）施工安全

1.通風(fēng)要求：

a.確保巷道內(nèi)空氣流通，風(fēng)速不低于0.15m/s，以稀釋粉塵和降低有害氣體濃度。

b.定期檢測(cè)空氣質(zhì)量（如粉塵濃度、CO濃度），超標(biāo)時(shí)必須采取強(qiáng)制通風(fēng)措施。

c.噴射混凝土作業(yè)時(shí)，加強(qiáng)局部通風(fēng)，防止粉塵飛揚(yáng)影響作業(yè)人員健康和視線。

2.作業(yè)防護(hù)：

a.所有進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)的人員必須佩戴安全帽、防護(hù)眼鏡、防塵口罩、手套等個(gè)人防護(hù)用品（PPE）。

b.錨桿安裝作業(yè)時(shí)，操作人員應(yīng)站在安全位置，防止落物傷人。使用鉆機(jī)等設(shè)備時(shí)，應(yīng)遵守設(shè)備操作規(guī)程。

c.噴射作業(yè)人員應(yīng)佩戴防塵口罩和護(hù)目鏡，并盡量