井巷工程第六章巷道支護.ppt

2. 噴射材料和配合比 水泥硅酸鹽水泥或普通硅酸鹽水泥，標號大于325 細骨料中砂或粗砂，細度模數(shù)大于2.5 粗骨料粒徑小于20mm 速凝劑初凝小于5min，終凝小于10min 配合比水灰比0.40.45,3. 工藝參數(shù) 工作風壓噴層質量和回彈率 工作風壓= 0.1 + 0.001輸料管長度（m） 水壓拌和效果 水灰比噴層質量和回彈率 噴射距離與傾角回彈率 一次噴射厚度回彈率 分次噴射間隔時間及拌和料的存放時間（20min，2h）,高性能噴射混凝土在各階段的性能特點要求如下 ： (1)噴射階段。具有高粘聚性、附著性，回彈率低、粉塵?。?(2)硬化早期。早凝、早強，化學縮減小，干縮小； (3)硬化后期。強度適應，高抗?jié)B、高抗碳化、高耐腐蝕。,在西班牙某隧道現(xiàn)場采用的Sika- Pm500型移動式噴射混凝土機,施工與驗收規(guī)范第6.4.2條 噴射混凝土支護應符合下列規(guī)定： 一、噴射混凝土的原材料： 二、混合料的配比應準確。稱量的允許偏差：水泥和速凝劑應為2，砂、石應為3。 三、混合料應采用機械攪拌。 四、混合料應隨拌隨用，不摻速凝劑時存放時間不應超過2h，摻速凝劑時存放時間不應超過20min。 五、噴射前應清洗巖面，水灰比0.40.45。 六、速凝劑的摻量應通過試驗確定?；炷恋某跄龝r間不應大于5min，終凝時間不應大于10min。 七、當混凝土采取分層噴射時，第一層噴射厚度：墻50100mm，拱3060mm；下一層的噴射應在前一層混凝土終凝后進行，當間隔時間超過2h，應先噴水濕潤混凝土的表面. 八、噴射前應埋設控制噴厚的標志.,五. 噴射混凝土工程質量檢測技術與方法,強度：常采用現(xiàn)場檢測方法，包括預留試樣（噴大板法或噴模法）、現(xiàn)場取樣（鑿方法或鉆取并點荷載試驗方法）以及拔出試驗法等。 厚度：有針探法、打孔尺量或取芯法檢測。 工程規(guī)格尺寸：包括掛線尺量法、激光測距法、超聲波測距法等. 觀感質量：觀感質量檢測包括噴射混凝土有無漏噴、離鼓現(xiàn)象；有無仍在擴展或危及使用安全的裂縫；漏水量；鋼筋網(wǎng)有無外露；噴射混凝土表面平整密實。 工程基礎深度檢測：錨桿噴射混凝土支護技術規(guī)范規(guī)定，噴射混凝土支護工程應設基礎，基礎深度不小于100mm。,采用光爆錨噴技術施工的大巷,王莊礦+630水平運輸大巷，斷面18m2， 長1200m，光爆工藝，錨噴支護,一錨噴支護 支護主體錨桿； 噴射混凝土封閉圍巖、防止危巖掉落,第四節(jié) 錨桿聯(lián)合支護,二錨噴網(wǎng)支護, 支護主體錨桿 噴射混凝土封閉圍巖、防止危巖掉落 增加抗裂性能和韌性 鋼纖維混凝土 網(wǎng)鐵絲網(wǎng)和鋼筋網(wǎng)均勻分布噴層應力，提高噴層的抗拉能力和變形能力,驗收規(guī)范第6.4.4條 鋼筋網(wǎng)噴射混凝土支護，應符合下列規(guī)定： 一、鋼筋使用前應清除污銹 二、鋼筋網(wǎng)與巖面的間隙不應小于30mm，鋼筋保護層的厚度不應小于20mm 三、鋼筋網(wǎng)應與錨桿或其它錨定裝置聯(lián)結牢固； 四、當采用雙層鋼筋網(wǎng)時，第二層鋼筋網(wǎng)應在第一層鋼筋網(wǎng)被混凝土覆蓋后鋪設。 五、鋼筋網(wǎng)應與錨桿或其他錨定裝置聯(lián)結牢固，噴射時鋼筋不得晃動。,Figure 15.8: Welded wire mesh, firmly attached to the rock surface, provides excellent reinforcement for shotcrete.,三錨網(wǎng)支護,錨網(wǎng)支護是以錨桿為主要構件并輔以其他支護構件而組成的錨桿支護系統(tǒng)，是近幾年來發(fā)展起來并得到廣泛應用的新的錨桿支護形式，主要用于煤巷支護，其類型主要有錨網(wǎng)支護、錨帶（梁）網(wǎng)支護等。 1.錨網(wǎng)支護 錨網(wǎng)支護是將鐵絲網(wǎng)或鋼筋網(wǎng)、塑料網(wǎng)等用托盤固定或綁扎在錨桿上所組成的復合支護形式。 各種網(wǎng)主要用來維護錨桿間的圍巖，防止小塊松散巖石掉落，也可用作噴射混凝土的配筋；同時，被錨桿拉緊的網(wǎng)還能起到聯(lián)系各錨桿組成支護整體的作用。各種網(wǎng)負擔的松散巖石的荷載主要取決于錨桿間距大小。,常用于錨網(wǎng)支護的網(wǎng)有鐵絲網(wǎng)、鋼筋網(wǎng)與塑料網(wǎng)等。 （1）鐵絲網(wǎng)一般采用34mm的鍍鋅鐵絲編織而成。菱形網(wǎng)網(wǎng)孔尺寸為40mm40mm100mm100mm。 （2）鋼筋網(wǎng)是由鋼筋焊接而成的大網(wǎng)格金屬網(wǎng)。直徑約610mm，網(wǎng)格約150mm150mm。這種網(wǎng)強度和剛度都比較大，不僅能阻止松動巖塊掉落，而且能夠有效地增加錨桿支護的整體效果，適用于大變形、高應力巷道支護。 （3）塑料網(wǎng)具有成本低、輕便、抗腐蝕等特點，但是強度和剛度較低。目前國外已用聚酯網(wǎng)代替塑料網(wǎng)，聚酯網(wǎng)具有強度大、重量輕、剛度大等優(yōu)點，但這種網(wǎng)的價格相對較高。,2錨帶網(wǎng)支護 錨帶網(wǎng)支護是由錨桿、鋼帶（鋼筋梯）及金屬網(wǎng)等組成。其中鋼帶是錨帶網(wǎng)支護系統(tǒng)的關鍵部件。它將單根錨桿聯(lián)接起來，組成一個整體承載結構，提高錨桿支護的整體效果。鋼帶是由23mm的薄鋼板制成，鋼帶上有錨桿安裝孔，使打眼、安裝極其方便。根據(jù)制作鋼帶的材料不同，主要有平鋼帶、W鋼帶及鋼筋梯等型式。,四、小孔徑預應力錨索支護,預應力錨索加強支護在煤巷支護中占有重要地位。具有錨固深度大，可將下部不穩(wěn)定巖層錨固在上部穩(wěn)定的巖層中；且可施加預應力，實現(xiàn)主動支護。因而在大斷面、地質構造破壞地段、頂板軟弱且較厚、高地應力、綜放巷道等困難、復雜的巷道中，得到廣泛應用。 采用錨桿鉆機打2832mm的小鉆孔、樹脂藥卷加長錨固、單根鋼絞線的小孔徑預應力錨索加強支護技術，簡化了施工工藝及施工設備、縮短了錨固體養(yǎng)護和施工時間，實現(xiàn)錨索快速承載，提高了工效，是煤巷推廣錨桿支護中一項重要的保證措施。,1小孔徑預應力錨索材料及結構 （1）錨索材料 小孔徑預應力錨索主要材料為：鋼絞線、鎖具、錨固劑。 目前較為廣泛采用7股5mm高強度鋼絞線?？杀P成卷便于運輸，又能自身攪拌樹脂藥卷快速安裝，適合在空間尺寸較小的巷道中使用。 采用普通樹脂藥卷加長錨固，使用錨桿鉆機帶動鋼鉸線攪拌樹脂藥卷，安裝工序簡單。一般等待1h后即可安裝鎖具進行張拉，有利于巷道快速施工和圍巖穩(wěn)定。,（2）錨索結構 小孔徑預應力錨索結構可分為三大部分：內錨固段、鋼絞線自由段、外錨固段。內錨固段外徑D的最大尺寸以不影響錨索在鉆孔中攪拌樹脂藥卷為宜，一般比鉆孔直徑小68mm較好，可確保樹脂藥卷攪拌均勻。,毛刺,鎖具,槽鋼,鋼墊板,圍巖表面,鉆孔,鋼絞線,2小孔徑預應力錨索施工工藝 小孔徑預應力錨索施工可分為地面準備、鉆孔、錨固、張拉4個主要工序。,27mm鉆頭,鉆桿,錨桿鉆機,快速藥包,中速藥包,鋼絞線,驅動器,錨固段,托盤,鎖具,張拉器,切割器,超高壓隔油泵,MQY-180礦用錨索張拉機具適用于安全要求所必須的場合，如具有爆炸性瓦斯的煤礦井下作業(yè)。,MSY-180型礦用手動錨索張拉機具由YCD-180型預應力張拉千斤頂、SDB-63型手動油泵以及高壓油管等組成，構成一組煤礦巷道錨索預應力張拉的必備設備。,對于節(jié)理、裂隙發(fā)育，斷層破碎帶等圍巖松散、破碎的情況，可利用錨桿注漿技術，改變圍巖松散破碎結構，提高其粘結力、內摩擦角和圍巖的整體性，使圍巖為錨桿提供可靠的著力基礎，充分發(fā)揮錨桿對松散破碎巖層的錨固作用。注漿錨桿既是錨桿，又能用其進行注漿。,1普通金屬錨桿；2注漿錨桿；3噴層與金屬網(wǎng)； 4注漿擴散范圍；5錨桿作用形成的巖石拱； 6噴層作用形成的組合拱,五、錨注支護,對穿過斷層破碎帶、淋水帶超前注漿，巷道注漿加固要求一定初錨力和需控壓注漿的巷道，可采用可控壓內注漿錨桿。,對于不考慮初錨力，不需控壓注漿的巷道施工、修復和加固，可采用普通內注式注漿錨桿。,進漿管,逆止閥,錨桿螺母,托盤,止?jié){塞,錨桿體,活塞,分漿塞,彈簧,水泥藥卷擋板,錨桿尾,倒楔,巷道斷面設計作業(yè),某煤礦，年設計生產能力90萬噸，采用立井開拓方式，屬高沼氣礦井，采用中央分列式通風，井下最大涌水量為450m3/h；第二水平東運輸大巷長度1600m，服務年限為25年；通過的流水量為 ，風量為 ；采用 直流架線電機車 牽引 礦車運輸。巷道內鋪設一趟200mm的壓氣管和一趟100mm的供水管。大巷穿過的巖層有砂巖、泥巖，主要以泥巖為主，巖層傾角14o，實測圍巖松動圈：砂巖為0.40.5m，泥巖為1.01.3 m。 試設計運輸大巷直線段的斷面，并計算單位工程掘進工程量和材料消耗量，繪制巷道斷面施工圖。,單號：半圓拱，藥卷規(guī)格32mm100g150mm 1： 3 t礦車 1、 3、 5： ZK109/250 3： 1.5 t礦車 5： 1 t礦車 7： 3 t礦車 7、 9、 11： ZK106/5507c 9： 1.5 t礦車 11：1 t礦車 13：3 t礦車 13、15、17：ZK106/250 15：1.5 t礦車 17：1 t礦車 19：3 t礦車 19、21、23： ZK149/550 21：1.5 t礦車 23：1 t礦車 25：3 t礦車 25、27、29： ZK76/250 27：1.5 t礦車 29：1 t礦車 31: 3 t礦車 、33、35 XK86/110 33: 1.5 t礦車 35：1 t礦車,雙號：圓弧拱，藥卷規(guī)格35mm150g170mm 2：3 t礦車 2、 4、 6： ZK109/250 4：1.5 t礦車 6：1 t礦車 8：3 t礦車 8、 10、12： ZK106/5507c 10：1.5 t礦車 12：1 t礦車 14：3 t礦車 14、16、18： ZK106/250 16：1.5 t礦車 18：1 t礦車 20：3 t礦車 20、22、24： ZK149/550 22：1.5 t礦車 24：1 t礦車 26：1 t礦車 26、28、30： ZK76/250 28：1.5 t礦車 30：3 t礦車 32: 3 t礦車 32、34、36 XK86/110 34: 1.5 t礦車 36：1 t礦車,1班：水量160m3/h，風量40 m3/s。 2班：水量200m3/h，風量55 m3/s。 3班：水量180m3/h，風量70 m3 /s。 4班：水量240m3/h，風量50m3 /s。,第五節(jié) 普通支護,一棚式支架不能阻止圍巖風化 1. 木支架 組成： 兩腿（承受側壓） + 梁（承受頂壓） 適用性：地壓不大，服務年限短（2年左右），斷面小的采區(qū)巷道 優(yōu)缺點：,2. 金屬支架破壞形式主要為失穩(wěn) 梯形金屬支架適用于回采巷道 輕便鋼軌（18kg24kg） 或礦用工字鋼（1620號）,（2） 拱型可縮金屬支架軟巖、地壓大且不穩(wěn)定（動壓）、圍巖變形量大，斷面小于12m2，礦用特殊型鋼制作 間距一般在0.7m左右，縱向通過金屬拉桿拉緊提高穩(wěn)定性。,梁腿搭接長度300400mm，采用兩個卡箍固定,采用U型鋼支護的常村礦N2軌道上山,3. 鋼筋混凝土支架 12m2，地壓穩(wěn)定、服務年限長，不適用于動壓 支架間距0.51.0m，圓木支撐，,規(guī)程第四十二條 支架間應設牢固的撐木或拉桿。可縮性金屬支架應用金屬支拉桿，并用機械或力矩扳手擰緊卡纜。支架與頂幫之間的空隙必須塞緊、背實。巷道砌碹時，碹體與頂幫之間必須用不燃物充滿填實；巷道冒頂空頂部分，可用支護材料接頂，但在碹拱上部必須充填不燃物墊層，其厚度不得小于0.5m。,二石材整體支護 施工工序復雜，勞動強度大，施工速度慢，效率低。 有化學腐蝕性的含水圍巖段，或大面積淋水和局部涌水處理無效，或不宜采用錨噴支護時采用。 1. 臨時支護錨噴臨時支護 2. 立碹胎搭摸板澆混凝土 從墻角立起，逐步向上。拱部摸板依次立起，澆灌從兩幫開始，在頂部逐步匯合,驗收規(guī)范第6.4.8 砌筑碹墻基礎，應清理浮矸石直至實底，基礎槽內不得有流水或有危害砌筑質量的積水。,第6.4.9 砌筑墻、拱，應符合下列規(guī)定: 一、支模前應對中、腰線進行檢查，嚴格按中、腰線進行支模。當采用砌塊砌墻時，應掛邊線；兩邊線之間的距離不宜大于5m，并予固定； 二、墻模板應安設牢固，板面應平整； 三、碹胎的架設應與巷道中心線垂直； 四、碹胎兩邊拱的基點應在同一水平上。碹胎架設的坡度應與巷道坡度一致， 五、碹胎的間距，宜為11.5m。拱模板的強度，應能滿足荷載要求； 六、碹胎的架設，必須牢固，碹胎的下弦不得用作工作臺； 七、碹胎、模板重復使用時，應進行檢查和整修； 八、在傾斜巷道中架設碹胎，應有2o 3o的迎山角。碹胎之間應設支撐和拉條； 九、砌拱時，應同時由兩側起拱線向中心對砌。當采用砌塊砌拱時。最后封頂?shù)钠鰤K座位于正中，砌塊間應灰漿飽滿。,第6.4.10 砌體與巖幫之間的空間應充填嚴實。當拱部砌體與巖幫之間的空間不超過0.5m時，可采用矸石充填；等于或小于2.0m時，應砌0.5m厚的緩沖層；大于2m時，應砌0.8m厚的緩沖層。其余空間部分可用矸石、木垛或其它材料充填。,第6.4.12 位于軟巖中的巷道和受動壓影響的巷道，宜采用柔性或可縮性支護。 第6.4.13條 有底鼓的巷道，應采取砌筑底拱，底部打錨桿、噴射混凝土或設置底梁等措施，并應符合下列規(guī)定： 一、邊墻或支架的立柱，必須座落在底拱或底梁上； 二、砌筑底拱或錨噴之前，應將浮矸清理干凈，直至實底，坑內的積水應排除干凈； 三、底鼓的地段宜先砌筑底拱，當施工條件不允許時，可先砌墻及拱，砌墻時，應在墻基部留出不小于100mm的倒臺階和接茬鋼筋； 四、砌筑底拱或錨噴后，應經(jīng)過適當?shù)酿B(yǎng)護，方可鋪軌。,主要產煤國煤礦錨桿支護技術分析 中國煤炭 第25卷第期（總第277期） 1999 年第 8 期Werld Coal,1999, No5, 4447 李孝尚譯 本刊校 1 概述 大多數(shù)采用長壁工作面開采的煤礦面臨的主要障礙是采區(qū)巷道掘進和支護問題。錨桿支護過程是妨礙煤炭開采進度的“瓶頸”，在一個工作面采煤循環(huán)中所占的時間最長。房柱式開采煤礦面臨同樣的問題。當錨桿支護密度較大時，如果將錨桿支護的時間縮少一半，工作面煤炭產量幾乎可以提高1倍。,連續(xù)采煤機的設計開機率一般超過95%，但一天內的實際開機時間只有4.77.2h。為了改變這種狀況，需要采用一種綜合系統(tǒng)方法，該方法將煤炭開采、頂板支護、煤炭運輸、通風、設備維修和材料供應各環(huán)節(jié)進行合理配置、系統(tǒng)優(yōu)化，以提高采煤設備的開機率。同時，新設備、新材料和新工藝的采用也有利于采煤設備開機率的提高。 美國、南非、澳大利亞和英國等國的煤礦已經(jīng)采用了良好的頂板支護設備和技術，但目前仍需要及時引進這種系統(tǒng)方法。中國、俄羅斯、波蘭和印度等國煤礦支護技術相對落后，為了增強自身在國際煤炭市場上的競爭能力，這些國家今后將不得不采用綜合機械化頂板支護設備和技術。 作為這種新型系統(tǒng)方法的一個組成部分，久益采礦設備公司（Joy Mining Machinery）研制了一種移動式頂板錨桿鉆車JOY型多鉆機平臺操作錨桿鉆車。該鉆車已在澳大利亞和美國的煤礦創(chuàng)造了頂板錨桿鉆進的的新紀錄。,2 錨桿鉆機 國際錨桿鉆機市場上的錨桿鉆機可分為三類：（1）手持式鉆機，如gophers、wombats和superoo鉆機。（2）移動式鉆機。這種鉆機采用履帶或橡膠輪，可安裝1臺、2臺、3臺或4臺鉆機。（3）機載鉆機，即鉆機被固定在連續(xù)采煤機和巷道掘進機上。由于錨桿機不斷易主，維修量大和報廢率高，因此很難精確統(tǒng)計世界各國煤礦使用的錨桿機總數(shù)量。但據(jù)估計，世界各國煤礦可使用的移動式或機載式錨桿安裝機（包括正在使用的、閑置、維修和轉讓的錨桿機）的數(shù)量如下表所示。,3 世界各國錨桿支護技術 數(shù)值錨桿安裝技術是目前世界上最常用的方法，占已安裝錨桿的70%以上。使用該技術時，整個桿體均承受載荷，可以抵制分層煤體對錨固桿體的剪切力。另外30%的錨桿使用量大部分為機械點固錨桿，水泥錨桿、樹脂點固錨桿和Swellex型錨桿僅在個別煤礦使用。一般地，錨桿長度為1.22.4m，直徑為1622mm。每年世界各國煤礦安裝約1.41億根錨桿，其中美國煤礦的使用量占88%。 錨桿安裝過程分4個步驟：鉆眼；插入樹脂膠卷；插入桿體，攪拌樹脂；旋緊和固定錨桿。想減少錨桿安裝時間是相當困難的，除非取消某些步驟。錨桿制造商嘗試了各種改進技術，如：采用組合錨桿、一端帶鉆頭的錨桿、樹脂包在桿體內的錨桿、樹脂注射以及其他技術。到目前為止，這些技術還沒有得到完善。,3.1 美國 美國是世界第二大煤炭生產國（僅次于中國），但按連續(xù)采煤機和頂板錨桿機的數(shù)量來分析，它的煤礦機械化程度最高。美國840個井工礦幾乎全部采用連續(xù)采煤機采煤、機械化運煤（梭車批量運輸或帶式連續(xù)輸送）方式和頂板錨桿機支護設備。美國一半多的煤炭產量來自房柱式開采工作面。 采用位置變換法時，連續(xù)采煤機在煤巷中掘進，當超過最后一排頂板錨桿15m時（操作人員在安全位置使用無線電遙控設備操縱連續(xù)采煤機），連續(xù)采煤機被開進另一條煤巷，此時使用一臺移動式錨桿機在15m長的煤巷頂板上安裝錨桿。在美國，即使是長壁工作面也采用多巷掘進系統(tǒng)，但在歐洲一般采用單巷掘進系統(tǒng)。這是美國大量采用移動式錨桿機的原因。 在加強錨桿安裝作業(yè)安全的同時，美國重點注意提高錨桿安裝的速度和質量。,3.2 澳大利亞 澳大利亞的51座井工礦中，有34座至少擁有1個長壁工作面。長壁工作面采用雙巷掘進系統(tǒng)。長壁工作面采區(qū)煤巷掘進速度滯后是影響澳大利亞煤炭工業(yè)發(fā)展的一個主要因素。每掘進1m煤巷，安裝6根頂板錨桿和2根煤壁錨桿，每班安裝錨桿100120根。根據(jù)不同地質條件，安裝錨桿的根數(shù)也會變化。目前一些煤礦采用了安設有錨桿機的連續(xù)采煤機，但由于錨桿安裝速度跟不上工作面回采速度，一些煤礦逐漸采用了位置變換開采法。 3.3 南非 一般地講，南非大部分井工礦煤層是硬砂巖頂板，開采條件良好。南非57個井工礦均采用了不同的頂板錨桿安裝形式，由于地質條件良好，錨桿安裝作業(yè)并不構成采煤作業(yè)的“瓶頸”。為了阻止頂板巖層的局部冒落，一些煤礦安裝了嚴格的頂板巖層監(jiān)控系統(tǒng)。大部分煤礦采用了房柱式開采方式，長壁工作面所占的比重不足10%。,3.4 英國 英格蘭剩下的17座井工礦和蘇格蘭的Castlebridge煤礦均采用頂板錨桿作為長壁工作面的主要支護方式。英國幾乎不采用房柱式開采方式，由于開采深度大，長壁工作面采用單巷掘進，各工作面之間留有足夠寬的煤柱。開采深度在7001200m的煤巷的頂板錨桿安裝密度比大部分其它西部井工礦大，一般每掘進2.4m安裝712根頂板錨桿，沿每側煤壁每隔1.8m安裝23根錨桿。 3.5 俄羅斯 俄羅斯煤炭工業(yè)正在發(fā)生重大改革和重組，一些虧損的煤礦被迫關閉。俄羅斯目前約有200座井工礦，全部采用單巷長壁開采系統(tǒng)。西伯利亞庫茲巴斯礦區(qū)的一些煤礦采用頂板錨桿（點固錨桿或點固樹脂錨桿）支護形式，錨桿長度1.61.8m，承載能力68t。隨著經(jīng)驗的積累，這種支護系統(tǒng)將不斷得到完善。但由于缺乏資金，對現(xiàn)代化錨桿支護設備的維護和改進工作進展非常緩慢。,3.6 波蘭 盡管波蘭是世界第4大井工礦煤炭生產國（年產量約120Mt，位居中國、美國和獨聯(lián)體之后），但是波蘭沒有一個煤礦將錨桿支護用作永久頂板支護技術。所有井工礦采用被動受力的鋼型（U型鋼）支架。隨著高產高效長壁工作面的采用，工作面端頭的U型鋼支架的緩慢拆除速度和緩慢、昂貴的采區(qū)煤巷掘進速度嚴重阻礙了工作面的回采速度。 由于缺乏操作經(jīng)驗、作業(yè)標準和地質條件差（盡管其它國家在相同地質條件下取得了錨桿支護作業(yè)的成功），波蘭向錨桿支護技術的轉變過程最緩慢。為了獲得最大的煤炭回采率，采區(qū)巷道需要重復使用，這導致了頂板支護條件惡劣，不利于巷道快速掘進和工作面快速回采。,3.7 印度 印度井工礦年產煤炭80Mt，其中90%來自非機械化和半機械化（鉆眼、爆破和采用側卸式裝載機裝載）房柱式開采工作面。大多數(shù)井工礦采用錨桿支護方式，采用點固錨桿或承載能力為68t的水泥錨桿。目前一些井工礦對連續(xù)采煤機和全部機械化房柱式開采系統(tǒng)感興趣，可能2000年這樣一套系統(tǒng)將進行安裝。同時樹脂錨桿也將得到使用。 3.8 中國 作為世界上最大的井工礦煤炭生產國，中國采用了各種各樣的頂板支護技術，從梯形支架到U型鋼支架、鋼梁，其中大多數(shù)主要煤礦采用了錨桿支護技術。全部機械化頂板錨桿安裝技術（采用位置變換系統(tǒng)并使用移動式錨桿機）在神華集團所屬的礦井得到了使用。目前中國有9臺移動式錨桿安裝機，預計將來會逐漸增加。中國大部分煤礦使用手持鉆機安裝錨桿。,4 錨桿安裝新技術 目前世界上主要的井工礦煤炭公司要求更快的采區(qū)巷道掘進速度和更多的房柱式開采煤礦。最直接的解決辦法是縮短錨桿安裝時間，因此許多錨桿生產商尋求可靠的自動化工藝來實現(xiàn)此目的。對自動供給、錨桿旋轉、樹脂注入、特殊錨桿和一系列頂板錨桿鉆機（從氣動式到液壓式）進行了一系列實驗。下面介紹一下久益公司研制的新型移動式多鉆機錨桿安裝機。 該錨桿機安裝有多臺鉆機、平臺式設計、可移動，主要用于“位置變換”法連續(xù)采煤機采煤工作面。該錨桿機取消了搖臂和許多其他活動元件。寬大的敞開式平臺能液壓啟動側面節(jié)流閥，側面節(jié)流閥降低，從而可創(chuàng)造更大的作業(yè)空間。 “豆莢”形物料箱可儲存5t重的消耗材料（300根頂板錨桿、150根煤壁錨桿及其相應的樹脂和托盤），且物料箱易于運輸和卸載。連續(xù)采煤機履帶裝置利用油箱供油，油箱放在履帶和底層的錨桿安裝平臺之間。,圖1 多鉆機錨桿鉆機結構圖 （鉆車上安裝有4臺鉆機，兩側的2臺鉆機固定在延伸著的滑桿上）,錨桿機上安裝有兩根先進的圓柱形臨時頂板支架，操作時先將這兩根支架固定在底板上，然后再固定在頂板上。這兩根支架可提供210t的承載能力。另外，每臺鉆機的千斤頂可提供5t的承載能力。 久益公司研制的第一臺多鉆機錨桿機于1998年在澳大利亞殼牌公司的Capcoal Central煤礦使用。該錨桿機于225分鐘內安裝了304根1.8m長的錨桿。該礦采區(qū)巷道寬5.2m，高2.6m，每隔1米安裝4根樹脂錨桿。使用該錨桿機平均每班可安裝400根錨桿。久益公司的第二臺多鉆機錨桿機于1999年2月用于美國猶他州阿科煤炭公司所屬的Sufco煤礦。2名操作人員使用該錨桿機于200分鐘內安裝了304根頂板錨桿。巷道寬6m，高3m。采用1.5m長的樹脂錨桿，錨桿安裝形式為1.5m1.5m。,小資料 ： 建國以來七起死亡百人以上礦難 - 1950年2月27日，河南新豫煤礦公司宜洛煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸，死亡174人； - 1960年5月9日，山西大同老白洞煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡684人； - 2000年9月27日，貴州水城木沖溝煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡162人； - 2002年6月20日，雞西礦業(yè)集團城子河煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡124人； - 2004年10月20日，河南鄭煤集團大平煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡148人； - 2004年11月28日，陜西銅川礦務局陳家山煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡166人； - 2005年2月14日，遼寧阜新礦業(yè)集團公司海州立井發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，死亡214人。,關于在地下工程中采用鋼纖維噴混凝土支護的技術發(fā)展動態(tài)的報告,本文主要根據(jù)國際隧道協(xié)會噴混凝土研究工作小組初步情況報告和1990年在瑞典鳥普薩拉召開的美國基礎工程會議有關論文論述了當前噴混凝土技術的發(fā)展趨勢，著重在鋼纖維的應用上。應用這種鋼纖維可使安全性增加，成本明顯降低。為了進一步了解噴混凝土襯砌的支護特性，報告指出混凝土和巖石力學兩個學科的專家之間需增進合作和交流。,隧道譯叢.1994.（4）:19,1. 趨向濕噴 80年代，許多國家正在開發(fā)和改進噴射混凝土技術。1982年在哥倫比亞派帕的美國基礎工程會議上，所有文章談的都是傳統(tǒng)的干噴混凝土技術，只有一篇論文提到鋼纖維加筋的問題。然而，當時一些國家已開始引入濕噴和鋼纖維加筋技術（SFRS），而且在挪威濕噴法已明顯占統(tǒng)治地位。 在挪威和瑞典關于干、濕噴混凝土法對質量和環(huán)境的影響展開廣泛的爭論。他們認為濕噴最大的優(yōu)點是產生的粉塵較少，但最終強度不如干噴的高。相反的論點，認為取得最高的可能強度并非最終目的。另外一些因素才是選擇最佳噴射方法的決定因素。,爭論雖然沒有結果，不過試驗使人們意見趨于一致。挪威這個400萬人口的國家，每年建隧道超過100km。他們采取實用主義態(tài)度迅速轉向能高速生產的濕噴技術，從而為發(fā)展鋼纖維加筋技術提供了良好的基礎。,2. 引入鋼纖維 早在70年代初期，就有人提出鋼纖維加筋噴射混凝土襯砌的新技術。這項新技術最明顯的優(yōu)勢是可以用機械化方式連續(xù)施做出即刻起支護作用的鋼纖維混凝土層來取代傳統(tǒng)的費力費時安設鋼筋網(wǎng)的噴混凝土層。 除了斯堪的那維亞人之外，此領域的開拓者是原西德波鴻的魯爾大學的B.梅德爾。他不僅最早從事鋼纖維混凝土研究，也從事噴混凝土研究。 加拿大在70年代末也進行了大量的試驗研究。他們在80年代初，在大型試驗洞室中采用噴鋼纖維混凝土取得成功。 用于鋼纖維混凝土是一項新引進的技術，按照慣例必須與傳統(tǒng)的鋼筋網(wǎng)干噴混凝土技術進行對比性試驗。以證實鋼纖維混凝土的特征和性能更好。因為鋼纖維混凝土尚無結構性能的真正規(guī)范，所以很難拿出對比試驗及評估資料，從而無法使得用戶及政府當局相信鋼纖維混凝土是比鋼筋網(wǎng)混凝土更好的替代物。,3. 采用噴射混凝土作永久襯砌 1982年在哥倫比亞派帕的美國基礎工程會議總結概要中有一段記錄十分重要：“機械洞室、交通隧道日益廣泛使用噴射混凝土作永久襯砌，輸水隧道也使用噴射混凝土作為襯砌。這種現(xiàn)象已經(jīng)十分突出”。 在不同應用場合是否同意將噴射混凝土作為永久襯砌，世界各國至今存在嚴重分歧。在斯堪的那維亞早已采用噴射混凝土，但歐洲大陸有些勉強。不過德國和奧地利正進行廣泛室內和現(xiàn)場試驗研究、測定和評估單層噴射混凝土取代傳統(tǒng)現(xiàn)澆混凝土內襯砌技術（Haack,1989; Maidl,1991; Kusterle, Lukas, 1990）。,4一些國家噴射混凝土工程現(xiàn)狀 1985年，奧地利混凝土協(xié)會組織了一個噴射混凝土技術經(jīng)驗總結編輯委員會，并以規(guī)范指南形式公布了他們的成果。該規(guī)范指南包括噴射混凝土工程的規(guī)劃設計與實施的細則（Lindlbauer,1990）。同時也用英文出版，對國際交流價值極大，可能導致噴射混凝土技術的改進。 目前在奧地利，噴射混凝土已被作為襯砌的永久結構。例如下水道、區(qū)域供熱系統(tǒng)以及水電站的導流洞、引水隧洞等。至于選擇濕式噴射還是干式噴射，通常留給承包商決定（Deix,1991）。 德國多數(shù)采用干式噴射。為保證高質量，干噴技術不斷改進。德國每年大約生產100000m3噴射混凝土。一些干、濕噴方法對比研究已經(jīng)在鐵路網(wǎng)擴建工程中進行（Maak,1986）。,目前已經(jīng)開展的專題研究項目有：粉塵的降低，在壓縮空氣條件下噴射混凝土（Schreyer,1982）；火災對噴射混凝土永久襯砌的影響以及上述鋼纖維加筋技術等。 瑞士的蘇黎士ETH設計施工管理學院在80年代公布了一系列研究報告。這些報告考慮了巖石粘結力、低溫的影響、二次處理的影響以及噴射混凝土碳化作用等因素。其中碳化作用很復雜，也很重要（Furrer,1990）。 據(jù)報道，在意大利濕噴占統(tǒng)治地位?？傆?60000 m3噴射混凝土中濕噴占90。其中25000m3為鋼纖維加筋混凝土（預計兩年內這一比例將達60）。他們已經(jīng)在噴射混凝土中摻入了硅粉，并建立了噴射混凝土工作小組。該小組有廣泛的、不同技術部門的代表參加。 法國大約在1985年開始使用鋼纖維混凝土，1990年同意將鋼纖維混凝土作為公路隧道永久襯砌。他們成立了一個工作小組來修正1974年頒布的技術文件。,西班牙報道說，鋼纖維混凝土強度指標普遍提高，而且已經(jīng)觀察到其抗疲勞強度指標明顯增加（一般是混凝土的5060倍），疲勞強度一直是人們關心的耐久性指標。西班牙肯定了鋼纖維混凝土的經(jīng)驗。 比利時建筑工程研究院和一家鋼纖維制造公司NV貝克特公司合作，正執(zhí)行一項研究計劃，重點研究纖維（和二氧化硅）對回彈的影響（Dierckx,1991）。最近出版的“世界隧道工程”一書（Vandewelle,1991）（書中包括對噴射混凝土技術的全面綜合考察），重點強調了鋼纖維加筋混凝土的可行性及其優(yōu)點。 如上所述，挪威以濕噴法為主，年生產濕噴混凝土3000040000m3。他們也作了大比例的試驗并卷入貝可特試驗。該試驗是最初瑞典試驗計劃的繼續(xù)。 挪威成立了一個新的委員會來修改早期各項的建議，特別注意鋼纖維混凝土的規(guī)范。,芬蘭以現(xiàn)場和實驗室調查為基礎，于1988年出版了芬蘭的噴射混凝土規(guī)范指南。該指南并附有英文摘要。這個指南強調其目的不是限制噴射混凝土技術的進一步發(fā)展，而只是考慮作一些屬非“官方”的建議。因此在個別工程項目中，用戶仍可使用自己的規(guī)范。 芬蘭的噴射混凝土規(guī)范指南包含有在剛噴好的混凝土附近進行爆破作業(yè)的建議。他們建議噴射混凝土強度達到設計強度的60以后，方允許在其附近爆破，但在3天內粒子的最大震動速度不得超過10mm/s或在7天內不得超過35mm/s，或更后不得超過110mm/s。不過，這些指標并沒有什么科學依據(jù)，至多只是經(jīng)驗數(shù)據(jù)。對于臨時支護（只要使用了速凝劑），則噴射后12h，爆破即不受限制。自從指南公布后，芬蘭目前不論干噴、濕噴混凝土都已被土木工程界認可。當鋼纖維混凝土作為結構支護，例如說地下城防工事時，只要政府批準就可采用。,瑞典每年大約生產55000m3噴混凝土，目前大部分為濕噴，其中大約一半用于礦山工程。現(xiàn)在許多工地在使用鋼纖維混凝土，并已做過一些驗證其功能的研究。在鐵路網(wǎng)改造（其中有大量隧道工程）和其他的地下工程開發(fā)領域，人們日益重視開發(fā)嚴謹?shù)膰娚浠炷烈?guī)范。 修建在松軟地層中的倫敦地下鐵道，其傳統(tǒng)的隧道施工方法在英國已延續(xù)了一個多世紀，他們一般采用鋼的或預制的混凝土管片襯砌。然而在英法海峽隧道英國側海底渡線洞室順利竣工，使英國在大型海底洞室施工方面積累了新的經(jīng)驗。他們正在或正計劃在英國幾座新建鐵路和公路隧道中推廣應用其噴射混凝土襯砌經(jīng)驗。 日本的報告說明日本的地質情況及其對不同地區(qū)隧道工程的影響。日本平均每年生產噴射混凝土約10000002000000m3，其中65為濕噴混凝土。至今鋼纖維混凝土所占比例仍很少。報告給出了噴射混凝土的配比標準，并把機械化和自動化看作為重要問題。,根據(jù)國際隧道協(xié)會的有關情況報告，南非由于勞動力便宜，進口材料，例如鋼纖維價格較貴，情況有些特殊。在南非采用鋼筋網(wǎng)手工干噴混凝土占優(yōu)勢。對于操作人員來說，他們訂有培訓及考試規(guī)則。對掌握噴嘴的機械手的工藝水平有較高要求。 南非礦山及土木工程，每年大約生產30000m3噴射混凝土。目前已建立一個工作組來開發(fā)自己國家的規(guī)范，其中大量應用美國和加拿大的實踐。對大型土木工程，目前已作出摻用硅粉的規(guī)定?，F(xiàn)在南非正開展一項鋼纖維試驗特別計劃，其中將包括襯砌評價鋼纖維噴射混凝土在輸水隧洞工程中的耐久性（強度和耐腐蝕）。至今（超過3年之后）表明效果良好,美國至今仍大量使用傳統(tǒng)的干噴混凝土，但其發(fā)展趨勢是濕噴。雖然用戶和工程師們不是普遍同意用鋼纖維噴射混凝土代替鋼筋網(wǎng)噴射混凝土，但鋼纖維混凝土已在一些工地取得成功。雖然他們把噴射混凝土主要用作臨時支護，但有時也允許作為永久襯砌。肯塔基州的哈倫有一座寬10.4m的泄洪隧道就使用鋼纖維噴射混凝土作為永久襯砌。另外一個應用噴射混凝土作為永久襯砌的實例是貫穿美國西部各州的鐵路隧道改建工程。典型濕噴混凝土配合比設計要求每立方米用420450kg水泥，4760kg的25mm鋼纖維，摻加硅粉的重量為水泥和超塑化劑重量的10，硅基速凝劑用量為水泥和超塑化劑重量的2。 加拿大噴射混凝土強度實施情況在國際隧道協(xié)會的情況報告和第五屆美國基礎工程會議的文獻中已有報道。一般來說，他們已形成濕噴、摻硅粉和加鋼纖維的一套濕噴方法，已在多數(shù)場合廣泛使用。現(xiàn)場試驗和試驗室結果都是肯定的。,5鋼纖維加勁噴混凝土地下支護 人們對鋼纖維噴混