单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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 南 工 程 学 院,曾 宪 桃,（博士、教授、博士生导师）,二零一零年八月,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,围岩应力超过围岩强度时，井巷处于不稳定状态,当围岩应力恰等于围岩强度时，井巷处于极限平衡状态,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,1,井巷维护总原则,围岩岩性、井巷位置、所处深度、巷道轴线方位、断面形状尺寸、掘进破岩方法、掘进时间、掘进方案、巷道布置与采动影响、以及支护类型与特征等。,在以上因素中，巷道断面形状尺寸、掘进方案方法、巷道布置和支护类型与特性等，有很广泛的选择调节余地。,2,影响井巷稳定性的主要因素,3,井巷维护措施,将井巷置于最坚硬的岩层中,选择井巷位置,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距离,调整和采空区的相对关系,巷道轴线方向,断面形状与轴比,(,跨高比,),断面尺寸,掘进破岩方法,掘进时间与沿空护巷,选择合理的支护方式,巷道围岩支护共同作用原理,围岩支护共同作用原理,锚喷支护,锚杆与喷,(,射,),混凝土联合支护,锚杆和喷混凝土都可独立使用,联合应用，支护效果更加完善,锚杆的最大特点是置入围岩内部，,发挥其自身支护作用,锚杆的支护效果良好，且用料省,同样支护效果条件下，锚杆的用钢量只有,U,型钢支架的,1,12,1,15,4,锚喷支护,4,锚喷支护,结构类型,国内外锚杆的构造类型不下数十种,最常用的有：,倒楔式钢锚杆、钢丝绳或钢筋砂浆锚,杆、木锚杆、树脂锚杆、竹锚杆等,最近发展的有：,快凝水泥砂浆锚杆,膨胀水泥砂浆锚杆,管缝式锚杆等,各种锚杆各有特点,4,锚喷支护,作用机理,悬吊作用，减跨作用，组合梁作用，组合拱作用，加固作用，改善围岩周边应力状态,(,改双轴为三轴应力状态,),作用等。,有的能解释特定情况下锚杆的作用，有的则非锚杆所特有的作用,(,如改善周边应力状态，别的支护也有这种功能,),，但都未能阐明或明确解释为什么锚杆用料极省。,4,锚喷支护,锚杆参数的确定方法,锚杆长度计算公式为,l,l,1,+,l,2,+,l,3,式中：,l,1,外露长度；,l,2,有效长度；,l,3,锚,入坚硬稳定岩层内的长度。,按杆体承载力与锚固力等强度原则确定杆体直径,按锚杆所能悬吊的岩体重量计算杆间、排距。,5,喷射混凝土支护,喷混凝土最突出的支护特点，是在施工过程中表面一经暴露可以立即喷射，除了起临时支护作用以外，还及时将岩面加以封闭，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的软岩，意义十分重要。,喷混凝土配和锚杆应用，可以克服锚杆的最大弱点，起着防止杆间活石风化、冒落作用。,喷混凝土有时也可以单独作为一种支护方式，或在锚喷联合支护中起主要作用。,性质,本质是脆性的，岩体变形较大时，喷层容易开裂、剥落,缺点：回弹率和粉尘浓度大,5,喷射混凝土支护,喷层厚度,岩体变形小时，只需素喷混凝土，不必锚杆，喷厚可为,50,150mm,。,岩体变形大时，应以锚杆为主，喷层为辅。这时喷厚有,20,50mm,即可。,围岩变形在,2,5cm,时，用素喷混凝土，变形较大时用喷混凝土和锚杆联合支护。,6,巷道支护效果检测方法,该方法最简单，但意义很重要。例如，将岩体表面位移量测资料，形成位移与时间的关系曲线，最常见的三种情况。其实质就是蠕变曲线。对于斜率持续不变或不断增长，可以预见趋向不稳定的情况，通过采取适当措施，如加强支护，改善排水条件等，使位移时间曲线斜率减小或趋于稳定。,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,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。,二、围岩位移测量,围岩松动圈是反映巷道围岩破坏范围的重要参数，一般用声波方法测试。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。,三、围岩松动圈的测量,当岩石破碎时，岩石存在大量,的缝隙，其密度变小，声波在,破碎岩体中传播的速度与岩体,的破碎程度有直接关系。声波,测试围岩松动圈，就是根据这,一原理进行的。,基本原理,声速沿孔深增加基本保持不变，这说明岩体完整、节理裂隙不发育，可以认为松动圈厚度等于零。,在巷道表面一定范围内，声速值下降，但随着孔深增加，声速保持不变，此时松动圈厚度可由,A,确定。,在巷道围岩一定深度内，声速增加，然后随孔,深加大声速逐渐下降趋于稳定，这说明巷道围,岩存在应力集中区，但应力值并未达到岩石的,抗压强度，岩体仍然保持完整。此时围岩松动,圈等于零。,在巷道围岩一定范围内，声速值降低，随孔深,增加声速增加，一定距离后，开始下降并逐渐,趋于稳定。此时巷道围岩松动圈的大小由图中,的,A,点确定，图中声速增大处说明应力集中区,的存在。,测试结果的应用,随时检测巷道变形情况，以便在巷道失稳之前采取措施；,检验支护设计方案的正确与否，以便即时更改；,掌握巷道端头效应，制定合理的永久支护时间；,服务支护参数设计。,