岩石巷道的锚喷支护ppt课件

井巷设计优化与施工新技术第二讲 岩石巷道的锚喷支护湖湖 南南 工工 程程 学学 院院 曾曾 宪宪 桃桃博士、教授、博士生导师博士、教授、博士生导师二零一零年八月二零一零年八月 井巷维护目的在于保证井巷稳定性井巷维护目的在于保证井巷稳定性 前提是经济合理，稳定与经济兼顾，不可偏废前提是经济合理，稳定与经济兼顾，不可偏废 围岩应力超越围岩强度时，井巷处于不稳定形状围岩应力超越围岩强度时，井巷处于不稳定形状 当围岩应力恰等于围岩强度时，井巷处于极限平衡形状当围岩应力恰等于围岩强度时，井巷处于极限平衡形状 当围岩应力小于围岩强度时，井巷才得以稳定当围岩应力小于围岩强度时，井巷才得以稳定 提高围岩强度，降低围岩应力提高围岩强度，降低围岩应力v围岩岩性、井巷位置、所处深度、巷道轴线围岩岩性、井巷位置、所处深度、巷道轴线方位、断面外形尺寸、掘进破岩方法、掘进方位、断面外形尺寸、掘进破岩方法、掘进时间、掘进方案、巷道布置与采动影响、以时间、掘进方案、巷道布置与采动影响、以及支护类型与特征等。及支护类型与特征等。v在以上要素中，巷道断面外形尺寸、掘进方在以上要素中，巷道断面外形尺寸、掘进方案方法、巷道布置和支护类型与特性等，有案方法、巷道布置和支护类型与特性等，有很广泛的选择调理余地。很广泛的选择调理余地。将井巷置于最巩固的岩层中将井巷置于最巩固的岩层中 选择井巷位置选择井巷位置 调整岩性以提高或降低围岩强度调整岩性以提高或降低围岩强度 调整与相邻巷道或采场的间隔调整与相邻巷道或采场的间隔 调整和采空区的相对关系调整和采空区的相对关系 巷道轴线方向巷道轴线方向 断面外形与轴比断面外形与轴比(跨高比跨高比)断面尺寸断面尺寸 掘进破岩方法掘进破岩方法 掘进时间与沿空护巷掘进时间与沿空护巷 选择合理的支护方式选择合理的支护方式锚喷支护锚喷支护锚杆与喷锚杆与喷(射射)混凝土结合支护混凝土结合支护锚杆和喷混凝土都可独立运用锚杆和喷混凝土都可独立运用结合运用，支护效果更加完善结合运用，支护效果更加完善锚杆的最大特点是置入围岩内部，发扬其本身支护作用锚杆的最大特点是置入围岩内部，发扬其本身支护作用锚杆的支护效果良好，且用料省锚杆的支护效果良好，且用料省同样支护效果条件下，锚杆的用钢量只需同样支护效果条件下，锚杆的用钢量只需U型钢支架的型钢支架的112115v国内外锚杆的构造类型不下数十种国内外锚杆的构造类型不下数十种v最常用的有：倒楔式钢锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚最常用的有：倒楔式钢锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚 v 杆、木锚杆、树脂锚杆、竹锚杆等杆、木锚杆、树脂锚杆、竹锚杆等v最近开展的有：快凝水泥砂浆锚杆最近开展的有：快凝水泥砂浆锚杆v 膨胀水泥砂浆锚杆膨胀水泥砂浆锚杆v 管缝式锚杆等管缝式锚杆等v各种锚杆各有特点各种锚杆各有特点v悬吊作用，减跨作用，组合梁作用，组合拱作悬吊作用，减跨作用，组合梁作用，组合拱作用，加固作用，改善围岩周边应力形状用，加固作用，改善围岩周边应力形状(改双轴改双轴为三轴应力形状为三轴应力形状)作用等。作用等。v有的能解释特定情况下锚杆的作用，有的那么有的能解释特定情况下锚杆的作用，有的那么非锚杆所特有的作用非锚杆所特有的作用(如改善周边应力形状，别如改善周边应力形状，别的支护也有这种功能的支护也有这种功能)，但都未能阐明或明确解，但都未能阐明或明确解释为什么锚杆用料极省。释为什么锚杆用料极省。v锚杆长度计算公式为锚杆长度计算公式为v ll1+l2+l3 v式中：式中：l1外露长度；外露长度；v l2 有效长度；有效长度；vl3 锚入巩固稳定岩层内锚入巩固稳定岩层内的长度。的长度。v按杆体承载力与锚固力等强度原那么确按杆体承载力与锚固力等强度原那么确定杆体直径定杆体直径v按锚杆所能悬吊的岩体分量计算杆间、按锚杆所能悬吊的岩体分量计算杆间、排距。排距。喷混凝土最突出的支护特点，是在施工过程中外表一经暴露喷混凝土最突出的支护特点，是在施工过程中外表一经暴露可以立刻放射，除了起暂时支护作用以外，还及时将岩面加以封可以立刻放射，除了起暂时支护作用以外，还及时将岩面加以封锁，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低，锁，隔绝水、湿气和风化对岩体的不利作用，防止岩体强度降低，起到间接提高举岩强度的作用。这一点对于易风化遇水崩解膨胀起到间接提高举岩强度的作用。这一点对于易风化遇水崩解膨胀的软岩，意义非常重要。的软岩，意义非常重要。喷混凝土配和锚杆运用，可以抑制锚杆的最大弱点，起着防喷混凝土配和锚杆运用，可以抑制锚杆的最大弱点，起着防止杆间活石风化、冒落作用。止杆间活石风化、冒落作用。喷混凝土有时也可以单独作为一种支护方式，或在锚喷结合支护中喷混凝土有时也可以单独作为一种支护方式，或在锚喷结合支护中起主要作用。起主要作用。性质性质本质是脆性的，岩体变形较大时，喷层容易开裂、剥落本质是脆性的，岩体变形较大时，喷层容易开裂、剥落缺陷：回弹率和粉尘浓度大缺陷：回弹率和粉尘浓度大v岩体变形小时，只需素喷混凝土，不用锚杆，岩体变形小时，只需素喷混凝土，不用锚杆，喷厚可为喷厚可为50150mm。v岩体变形大时，应以锚杆为主，喷层为辅。岩体变形大时，应以锚杆为主，喷层为辅。这时喷厚有这时喷厚有2050mm即可。即可。v围岩变形在围岩变形在25cm时，用素喷混凝土，变形时，用素喷混凝土，变形较大时用喷混凝土和锚杆结合支护。较大时用喷混凝土和锚杆结合支护。该方法最简单，但意义很重要。例如，将该方法最简单，但意义很重要。例如，将岩体外表位移量测资料，构成位移与时间的关岩体外表位移量测资料，构成位移与时间的关系曲线，最常见的三种情况。其本质就是蠕变系曲线，最常见的三种情况。其本质就是蠕变曲线。对于斜率继续不变或不断增长，可以预曲线。对于斜率继续不变或不断增长，可以预见趋向不稳定的情况，经过采取适当措施，如见趋向不稳定的情况，经过采取适当措施，如加强支护，改善排水条件等，使位移时间曲线加强支护，改善排水条件等，使位移时间曲线斜率减小或趋于稳定。斜率减小或趋于稳定。一、巷道围岩收敛测试一、巷道围岩收敛测试围岩收敛关系曲线收敛计及测点布置v围岩位移是指围岩的绝对位移，该项测试可以反围岩位移是指围岩的绝对位移，该项测试可以反映围岩的时空变化情况。映围岩的时空变化情况。二、围岩位移丈量v围岩松动圈是反映巷道围岩破坏范围的重要参数，普通围岩松动圈是反映巷道围岩破坏范围的重要参数，普通用声波方法测试。目前多采用单孔一发双收的方法测试。用声波方法测试。目前多采用单孔一发双收的方法测试。根据声波的速度变化来判别巷道围岩的破坏情况。根据声波的速度变化来判别巷道围岩的破坏情况。三、围岩松动圈的丈量F当岩石破碎时，岩石存在大量当岩石破碎时，岩石存在大量F 的缝隙，其密度变小，声波的缝隙，其密度变小，声波在在 F 破碎岩体中传播的速度与岩破碎岩体中传播的速度与岩体体F 的破碎程度有直接关系。声的破碎程度有直接关系。声波波F 测试围岩松动圈，就是根据测试围岩松动圈，就是根据这这F 一原理进展的。一原理进展的。根本原理 声速沿孔深添加根本坚持不变，这阐声速沿孔深添加根本坚持不变，这阐明岩体完好、节理裂隙不发育，可以以为明岩体完好、节理裂隙不发育，可以以为松动圈厚度等于零。松动圈厚度等于零。在巷道外表一定范围内，声速值下降在巷道外表一定范围内，声速值下降，但随着孔深添加，声速坚持不变，此时，但随着孔深添加，声速坚持不变，此时松动圈厚度可由松动圈厚度可由A确定。确定。v 在巷道围岩一定深度内，声速添加，然后随孔在巷道围岩一定深度内，声速添加，然后随孔v 深加大声速逐渐下降趋于稳定，这阐明巷道围深加大声速逐渐下降趋于稳定，这阐明巷道围v 岩存在应力集中区，但应力值并未到达岩石的岩存在应力集中区，但应力值并未到达岩石的v 抗压强度，岩体依然坚持完好。此时围岩松动抗压强度，岩体依然坚持完好。此时围岩松动v 圈等于零。圈等于零。v 在巷道围岩一定范围内，声速值降低，随孔深在巷道围岩一定范围内，声速值降低，随孔深v 添加声速添加，一定间隔后，开场下降并逐渐添加声速添加，一定间隔后，开场下降并逐渐v 趋于稳定。此时巷道围岩松动圈的大小由图中趋于稳定。此时巷道围岩松动圈的大小由图中v 的的A点确定，图中声速增大处阐明应力集中区点确定，图中声速增大处阐明应力集中区v 的存在。的存在。测试结果的运用v随时检测巷道变形情况，以便在巷道失稳之随时检测巷道变形情况，以便在巷道失稳之前采取措施；前采取措施；v检验支护设计方案的正确与否，以便即时更检验支护设计方案的正确与否，以便即时更改；改；v掌握巷道端头效应，制定合理的永久支护时掌握巷道端头效应，制定合理的永久支护时间；间；v效力支护参数设计。效力支护参数设计。