锚喷支护

• 〈5〉按常规经验确定锚杆参数 • A、锚杆长度和直径 • 锚杆长度最好能使其头部进入稳定岩层，以提高 其支护效果。但如长度相当或大于巷道高度，给打眼、 安装带来困难。故锚杆长度要适当。 • 锚杆直径和长度参数 • 锚杆直径mm 16 18 20 22 24 • 锚杆长度m 1.4 1.6 1.8 2.0 2.2 2.4 • B、锚杆的间、排距 • 锚杆的间、排距根据顶板条件决定：一般选取 0.6m，0.7m，0.8m，1.0m。顶板条件良好，可采 用1.1m，1.2m。巷帮锚杆参照顶板锚杆，可适当放 宽。
• 〈3〉主要工艺参数： • A、工作风压：干喷0.1MPa,湿喷0.150.18MPa,0.1MPa=1公斤/cm2，水平输料每+100米， 工作风压+0.08-0.1MPa,向上+10米，+0.020.03MPa(1 M Pa =106Pa) • B、水压：水压应比风压大0.1MPa • C、水灰比：0.4-0.45最宜。水量不足，表面出 现干斑，回弹率高，粉尘飞扬；水量过大，滑移，流淌。 • D、喷头与受喷面的距离与倾角。距离：0.81.2m为宜，夹角，越大越好，垂直时，回弹最低。 • E、一次喷厚，墙50-100mm，拱30-60mm为 宜。 • F、分层喷射的间歇时间：常温15-20℃，掺有速 凝剂时15-20min。 • G、混合料的存放时间：不超过2小时，掺有速凝 剂时，不超过20min，最好随拌随用。
• 〈2〉金属倒楔式锚杆，端头锚固型，可立即承 载。 • 金属倒楔式锚杆有固定楔和活动楔，固定楔 与钢筋一端连成一体，另一端有螺纹。安装时， 把活动倒楔绑在固定楔下部一同送入锚杆眼的底 部，再用一专用的锤击杆顶住活动倒楔进行锤击， 直到击不进去为止，最后套上垫板拧紧螺帽。 （较少用）
• 〈3〉竹、木锚杆（少用） • 〈4〉树脂锚杆：端头锚固型（即用树脂为粘 结剂，在固化剂和加速剂的作用下，将锚杆头部 粘结在锚杆孔内） • 树脂锚杆分药包和杆体两部分：药包为粘结 剂，杆体有金属和木杆，杆体头部加工成反麻花 型，增加粘结和搅破药包。 • 安装时：药包用锚杆体送入孔底后，转动杆 体将药包捣破，使化学药剂进行化学反应，将锚 头与孔壁岩石粘结在一起。（现在使用量大，较 广泛）
• 3、锚喷支护及锚喷网联合支护： • （1）锚喷支护：锚杆+喷浆支护，使锚杆支 护、喷浆支护二者相互取长补短，互为补充。 • （2）锚喷网联合支护：锚杆+金属网+喷， 锚+喷+网+喷，喷浆后形成钢筋混凝土层，提高 了喷层的整体性，改善了喷层的抗拉性能，能有 效地支护松散破碎的软弱岩层。
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• （4）锚杆支护的施工： • 〈1〉锚杆施工要求： • A、锚杆布置在巷道断面图上呈放射状，大体上均 匀布置。展开图可为 矩形，三花形，五花形。矩形， 三花形适用于比较稳定的岩层，五花形适应于稳定较差 的岩层。 • B、锚杆的锚入方向。应与岩层面或主要裂隙面成 较大的角度相交，尽可能与它垂直；围岩的层面与裂隙 面不明显时，锚杆应垂直于巷道轮廓线锚入。凡角度小 于750为不合格。 • C、锚杆眼深度要符合要求。小于设计，锚杆外露 大长，大于设计，不利于锚固。 • D、安装锚杆前，用压风吹净锚杆眼内余碴，保证 锚固质量。 • E、保证锚杆有足够的锚固力。
• 〈4〉喷射操作： • A、施工前准备工作：检查断面规格，拉好基础， 设好喷厚标志，检查好机具、风、水、电、管线、照明 及防尘设施。 • B、操作程序：作业开始先开风后开水，再送电给 料。作业结束，先停止给料，待机内料用完后，再停电， 然后关水，最后停风。 • C、喷射程序：先用高压风水清洗掉岩面上的粉尘， 以保证混凝土与岩面牢固粘结。喷射顺序：先基础后墙、 再拱。 • D、喷射时，喷头要保持不断移动，减少回弹和保 持喷厚均匀。 • E、喷射时，给料工对混合料要搅拌均匀，喷射手 并随时观察围岩，喷层表面、回弹、粉尘等情况，及时 调整和严格控制水灰比，掌握好工作风压，喷射距离和 角度，尽可能地降低回弹率。
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兰格光弹性实验：在弹性体上安装具有预 张力的锚杆，对岩体产生压应力，增加岩体节理 裂隙面的摩擦阻力，将岩块夹在一起防止岩块转 动滑动和裂隙张开，保证了裂隙面间的挤压结合。
• 〈5〉减小跨度作用 • 一根锚杆相当于一个点柱，减小了顶板垮度， 从而增强了顶板岩石的稳定性，使岩石不易变形 和破坏。 • 锚杆支护的各种作用，不是各自孤立存在， 往往是同时并存互为补充，各占主次地位而已。 如：巷道中围岩是块状或破碎状加固拱作用为主 要，支护平顶层状顶板，则组合梁为主要。等等。
• （2）锚杆支护作用原理： • 〈1〉悬吊作用（悬吊软弱层状顶板、悬吊危岩） • 指锚杆将软弱的直接顶吊挂在其上的坚固老顶上， 或将松动的岩块连结在松动区外的完整坚固岩体上，使 松动岩块不致冒落。
• 〈2〉组合梁作用 • 指将层状岩体各层用锚杆连结并紧固，锚杆把数层 薄的岩层组合成类似铆钉加固的组合梁，提高了岩层的 整体抗弯能力。在相同载荷作用下，组合梁在板梁的挠 度和内应力大为减少。
• （2）喷射混凝土与普通混凝土相比。优点有： • 〈1〉支护厚度薄，是普通混凝土支护的1/2 或1/3，掘进面积减少10-20%。 • 〈2〉施工工艺简单，机械程度高。普通混 凝土支护需拌、运、浇、捣等工序。 • 〈3〉施工速度快，可提高单进进度。（等 级队上纲要） • 〈4〉成本可降低1/3-1/2，工效减小2580%。 • 注意：锚喷支护在没有粘结力，含饱和水， 腐蚀性水和塑性膨胀的岩石中暂不能使用
• 〈2〉加强技术管理和质量检查。 • 对锚杆的加工，制作，存放，安装，检验等 工作必须加强管理。安装好的锚杆应在二、三天 内检查其垫板螺母是否由于爆破震动或端头蠕变 而发生松驰。如有松动应及时拧螺母，或打紧外 楔。 • 〈3〉对锚杆进行锚固力试验（用锚杆拉力计 操作简单） • 〈4〉注意观察工作，掌握围岩活动情况。如 发现岩层下沉量忽然增加，加剧时，应采取补充 支护进行加固。
第五章 巷道支护
• 二、锚喷支护： • 锚喷支护是锚杆和喷射混凝土联合支护的简 称。两者也可单独使用。即：锚杆支护（适应于 强度高，不易风化的岩层），喷浆支护（适应于 易风化的稳定性岩层）。 • 其优点是：施工速度快，施工机械化程度高， 成本低，及节约材料等。
• 1、锚杆支护： • （1）锚杆的结构类型： • 〈1〉钢筋或钢丝绳砂浆锚杆：全长锚固型锚 杆，锚固力为30-50KN,不可立即承载。 • A、钢筋砂浆锚杆是先在孔内注满砂浆，再 扦入钢筋而成，利用砂浆与钢筋，砂筋与孔壁的 粘结力锚固岩层。 • B、钢丝绳砂浆锚杆，是利用直径1014mm的废旧钢丝绳代替钢筋扦入孔内再注砂 浆而成。废旧钢丝绳在使用前要进行处理，截断， 火烧（去油、退火），破股，除锈，平直。
4、组合锚杆支护 （1）锚网支护：锚杆+金属网 （2）锚带网支护：锚杆+钢带+金属网 （3）锚杆桁架支护：锚杆+拉杆（拉紧器）
• 〈5〉管缝式锚杆：全长锚固型锚杆 • 管缝式锚杆是采用高强度钢板卷压成带纵缝 的管状杆体。用推进器强行压入比杆径小的眼孔。 由于管壁弹性恢复力挤压孔壁而产生锚固力。围 岩强度越大，锚固力越大，反之小。同时注意： 锚杆管径要求比孔径要大否则不产生锚固力，在 使用时不得人为破坏管径。
• 〈6〉可伸缩式锚杆，用松软，破碎，膨胀性 围岩中。 • 〈7〉快硬水泥锚杆 • 〈8〉快硬膨胀水泥锚杆 • 与树脂性质相似
• 〈3〉按加固拱原理确定锚杆参数(适应宽10米以下的 巷道硐室)。 • 经验公式： • A、锚杆长度： • L=N（1.1-w/10） • L﹥2dz • 式中 w：巷道垮度 • dz：岩石节理间距 • B、锚杆间距： • D≤0.5L • D﹤3dz • C、锚杆直径： • d=L/110
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• 〈2〉按悬吊理论设计锚杆支护参数： • A、锚杆长度： • L=L1+L2+L3 • 式中 L为锚杆长度 • L1：锚杆外露长度 一般为0.15m • L2：有效锚固长度 • L3：锚固段长度 端头L3=0.3-0.4m • B、锚杆杆体直径： • d=35.52﹙Q/δ﹚1/2 • 式中 Q：锚固力=KHD2r • δ：锚杆材料抗拉强度 • K：安全系数 • H：抗弱岩层厚度 • C、锚杆间、排距 • a=(Q/krL)1/2 • 式中 r：岩石体积（密度） • k：安全系数1.5-2
• 〈3〉楔固作用（补强作用） • 靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，易于
破坏而表失稳定性，巷道周围安设锚杆后，岩石又部分 恢复三向受力状态，增大了它本身的强度。 • 在围岩中存在一组或几组不同产状的不连续面的情 况下，锚杆穿过些不连续面，防止或减小了围岩沿不连 续面的移动。
• 〈4〉挤压加固拱作用 • 对于被纵横交错的弱面所切割成块状或破裂状围岩， 如及时用锚杆加固，就能提高岩体结构弱面的抗剪强度， 在围岩周边一定厚度的范围内形成一个不仅能维持自身 稳定，而且能阻止其上部围岩松动和变形的加固拱，从 而保持巷道的稳定。
N取值范围： Ⅱ类（稳定性较好）围岩：N=0.9 Ⅲ类（中等稳定）围岩：N=1.0 Ⅳ类（稳定性较差）围岩：N=1.1 Ⅴ类（不稳定）围岩：N=1.2
• 〈4〉冒落拱理论法设计锚杆支护参数：P127-129 • A、锚杆根数：Ny=K3QHNy/P • B、锚杆排距： Ly=NyP/ K3Q • 式中 K3：安全系数2 • Q：锚固力 • P：锚杆强度 P=(2d2fnδR)/(4f+8) • Ny=(a+b)z/ab • a：巷道半跨距 • b：岩层离层厚度 b=（a+c）cosα/Kyfn • α:煤层倾角 • fn：锚固岩层的硬度系数 • z：锚杆埋入平稳拱深度0.35m
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• 2、喷射混凝土（喷浆）支护 • 是利用喷浆机将混凝土混合物喷射到岩面上凝结硬化而成的 一种支护。 • （1）喷射混凝土支护的作用原理：P131 • 〈1〉支撑作用： • 混凝土中加有速凝剂，使之凝结快，早期强度高，能起到支 撑围岩作用，有效地控制围岩的变形和破坏。（保持围岩的稳定 性） • 〈2〉隔绝作用：封闭了围岩表面，隔绝了空气、水与围岩的 接触，有效地防止了风化潮解作用而使围岩破坏与剥落。(改变 围岩水理性质) • 〈3〉充填作用：由于高速射流作用，能很好充填围岩的裂隙， 节理和凹面，（倒楔）提高了围岩的强度。(取到了倒楔作用， 增加围岩自身强度) • 〈4〉转化作用：由于喷射混凝土支护具有支撑、隔绝和充填 作用，从而使混凝土与围岩形成一个共同工作的力学统一体，把 岩石载荷转化为岩石承载结构。从根本上改变了支架消极承压的 弱点。（改变支护特性） • 四种原理互为补充，互相联系，共同作用。
• （3）锚杆支护技术参数的确定 • 〈1〉锚杆选用原则 • A、技术先进，质量可靠。选择时考虑结构是否先 进，是否适用当地条件，能否达到安全可靠、支护有效 的目的。 • B、价格合理。选用价廉物美的产品。不要贪大求 洋，但决不能用便宜次货。 • C、安装方便。优先选用机械化安装的锚杆，有利 于提高安装效率，保证工程质量，加快施工进度。 • D、货源充足，供应有保证。选择时考虑供方产量， 运输条件。原则是不能影响生产。 • 总之，选用锚杆要全面考虑。优先选用树脂锚杆、 管缝锚杆和泵注砂浆锚杆。煤巷不宜用砂浆锚杆倒楔式 和涨壳式锚杆。
• （3）喷射混凝土厚度： • 当岩体变形小，岩层稳定性较好时， 巷道为拱形断面，喷浆厚度一般为50150mm，不必打锚杆。 • 厚度计算法。按冲切破坏计算，按 粘结破坏计算等。 • （4）喷射混凝土施工 • 〈1〉喷射机具 • A、喷浆机 B喷头
• 〈2〉喷浆的材料及配合比 • A、材料：水泥标号不得低于325号，细骨 料为坚硬干净的中砂或粗砂，粗骨料粒径不大于 15mm。 • B、配合比：1：2：2 • C、水灰比0.4-0.5 • D、速凝剂，水泥量的2.5-5%,一般取3%.