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巷道与硐室支护

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1 巷道与硐室支护
2 正文
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巷道与硐室支护 - 巷道与硐室支护

 

巷道与硐室支护 - 正文

  为保持围岩稳定,对巷道和硐室进行支护的作业。早在2500年前,中国矿山就曾用木材、竹材、荆芭等制成的简易支架,支护巷道。20世纪50年代后期,为节约木材,大量采用金属、混凝土、钢筋混凝土支架。20世纪60年代,新型的锚喷支护得到广泛应用。目前常用的支架,有以下几种:
  梯形支架  多用在地压小、服务年限短的巷道中,由木材、金属或钢筋混凝土构成。
  木支架  由顶梁、两柱和背板组成,为最古老的支架方式。强度小,不防水,易腐朽,应用日益减少。
  金属支架  一般以矿用工字钢(见型材)制成,为一梁二柱。支架外围用木或钢筋混凝土背板楔紧。强度大,能防火,使用时间较长,可回收复用,是一种较经济实用的支架。
  装配式钢筋混凝土支架  用钢筋混凝土制成可装配的立柱和预应力顶梁。构件截面为矩形,梁和柱用亲口连接,接头处应垫有防腐的木板,以增大支架的可缩性。在梁柱和围岩之间还应装钢筋混凝土背板,支架间设撑杆,以增加支架在巷道轴线方向的稳定性。
  拱形支架  由抗压大的材料,如料石、混凝土、特制型钢等制成,用于地压大,服务年限长的巷道与硐室中。支架顶部呈拱形,受力以压应力为主,弯矩较小,可更好地发挥拱形支架抗压能力大的特点。
  石材支架()  用料石或混凝土砌筑,由拱、墙和基础组成,又名。拱有半圆拱、圆弧拱和三心拱三种。半圆拱属高顶拱,抗压能力大,施工方便,但开掘量大,断面利用率低。圆弧拱受力性能和半圆拱相近,开掘量较小,用于岩石较稳定、断面较大的巷道和硐室中。三心拱属低顶拱,易在大圆和小圆接茬处破裂。
  可缩性金属支架  用特殊型钢做成的可缩性拱形支架。这种支架由三节(或多节)U形钢构件组成,并用螺栓箍紧(图1)。顶压较大时,顶部构件的曲率半径r应小于两帮柱腿的曲率半径R。在地压作用下,r 逐渐增大,在搭接处的轴向力大于螺栓箍紧所产生的摩擦力时,构件间便相对滑移,产生可缩性。除具有金属梯形支架优点外,特别适用于在动压影响下围岩变形大的巷道。

巷道与硐室支护巷道与硐室支护

  圆形与马蹄形支护  巷道通过松软和具有膨胀性的岩层,四周地压均较大时,可用料石、混凝土砌块或现浇混凝土砌筑受力好的圆形或马蹄形。地压特大时,在掘进巷道过程中向岩帮挖若干压力释放槽,在支架与围岩间充填一定厚度的锯末或炉渣,或在体砌块间加木板,使作用到支架上的应力得到缓减。中国矿山应用这种让压技术,获得良好的支护效果。
  锚喷支护  由锚杆与喷射混凝土(或砂浆)联合支护,使支架与围岩结合成整体的承载结构,也可单独使用锚杆或喷射混凝土进行支护。锚喷支护结构简单,巷道断面利用率高,易机械化施工,进度快,造价低,有利于快速施工,是中国普遍采用的支护方式。常用的有:①锚杆支护;②喷射混凝土支护;③锚杆与喷射混凝土联合支护;④锚杆加金属网与喷射混凝土联合支护。
  锚杆支护  用凿岩机或锚杆打眼机在围岩中钻眼,在眼内安装锚杆,加固岩体。锚杆长度一般为1.4~1.8m,间距 0.6~1.0m。有矩形和梅花形布置。锚入方向应尽量垂直岩石层理面。锚杆的作用机理(图2)包括:①悬吊作用,用锚杆将厚度不大的软岩层吊挂在上部坚硬的岩层上;②组合梁作用,用锚杆将层状岩石穿锚组合成梁,提高岩层承载能力;③挤压加固作用,围岩松软、破碎时,用施加预应力的锚杆把碎裂的围岩加固,形成岩石挤压带。

巷道与硐室支护巷道与硐室支护

  锚杆按材料可分:金属锚杆、木锚杆、压缩木锚杆、砂浆锚杆、树脂锚杆等。金属锚杆按锚固形式又分为楔缝式、倒楔式、涨壳式和管缝式锚杆等。中国研制的CGM-140锚杆钻装机见图3。

巷道与硐室支护巷道与硐室支护

  喷射混凝土支护  按混凝土级配要求,将水泥、砂、碎石和速凝剂,搅拌均匀后装入混凝土喷射机,用压缩空气沿管路送至喷嘴加水混合,喷射到围岩表面,凝结、硬化后形成混凝土层,此法通称干喷法。采用干喷法的混凝土喷射机,有双罐式、转盘式(图4)和螺旋式三种。中国目前多用干喷法。为减少粉尘浓度,降低回弹量,提高喷层质量,正在研究改进湿喷法。

巷道与硐室支护巷道与硐室支护

 

巷道与硐室支护 - 配图

为了操作人员的健康,为了降低劳动强度,目前国内的矿山,例如宝钢、首钢、武钢等国内大型钢铁企业,已开始采用技术成熟可靠,来自芬兰NORMET的湿喷技术。使用该设备有以下优点:

1、减少粉尘,改善工作环境;

2、提高喷射效率,喷射混凝土流量理论上可以达到33立方/小时;

3、提高喷射质量;

4、降低回弹;

5、速凝剂自动配料,节约速凝剂;

6、新技术引用,促进矿山企业机械化施工,始终走在时代的前列。

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  1. 创建者:恨月
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