井巷工程 6巷道支护

第六章 巷道支护《煤巷锚杆支护》侯朝炯、郭励生、勾攀峰等.中国矿业大学出版社

巷道围岩控制的普遍原理与技术 围岩应力P0、围岩强度(c、Φ)、1 sin 2 sin

巷道周边弹塑性位移u 0 /10 -1 mm

p0 c ctg 1 sin R a pi c ctg sin u0 p0 c ctg R 2 2G a35.00

支护反力 Pi 是巷道围岩控制的三个 技术途径。煤35 30 25 20 15 10 5 0 0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 支护强度p i/MPa

页岩

砂页岩

砂岩

石灰岩

花岗岩

巷道周边弹塑性位移u0 /10 -1 mm

30.00 25.00 20.00 15.00 10.00 5.00 0.00 煤 页岩 砂页岩 C、φ 砂岩 石灰岩 花岗岩巷道周边弹塑性位移u 0 /10 -1 mm160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 5 10 15 原岩应力p 0 /MPa 20 25 煤 页岩 砂页岩 砂岩 石灰岩 花岗岩

三种类型 第一类为各种被动支护形式，包括木棚支架、钢筋混凝土支架、金属型钢支架、料石碹、混凝土及钢筋混凝土碹等； 第二类是以锚杆支护为主，旨在改善巷道围岩力学性能的积 极支护形式，包括锚喷支护、锚网支护、锚喷网支护等； 第三类是以锚杆和注浆加固为主的积极主动加固形式，如锚 注支护、预应力锚索支护技术等。

第一节 支护材料棚式支架梯形金属支架 拱形可缩金属支架 木支架 钢筋混凝土支架

———— 石材整体支护料石 砖 混凝土 钢筋混凝土

————木锚杆 竹锚杆 金属网

锚喷支护

金属锚杆、锚索

混凝土

一.水泥 水泥是一种加水拌合而成的可塑性浆体，能将砂、石等散粒材料 胶结成为整体并经物理和化学过程形成坚硬的人造石结构。 建筑工程用水泥为普通水泥。包括硅酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、 矿渣硅酸盐水泥、粉煤灰硅酸盐水泥、火山灰质硅酸盐水泥。 专用水泥。 高铝水泥：快硬、高强、耐腐蚀，国防、道路、抢修； 膨胀水泥--防水沙浆：构件、管道接头，防渗抹面 ；白色水泥--

原料和制作设备及过程；彩色水泥：氧化铁、氧化锰、氧化铬；快硬水泥；抢修工程、抗冲击及抗震性工程； 耐硫酸盐水泥。

1.硅酸盐水泥CaO SiO2、Al2O3 Fe2O3黑色球状

熟料的矿物组成名称 硅酸三钙 化学式 3CaO· 2 SiO 简写式 C3S 含量(%) 36~37

硅酸二钙铝酸三钙 铁铝酸四钙

2CaO· 2 SiO3CaO· 2O3 Al 4CaO· 2O3· 2O3 Al Fe

C2 SC3A C4AF

15~377~15 10~18

矿物性能(单独与水作用)名称 凝结硬化速度 28天放热量 强度 硅酸三钙 快 多 高 硅酸二钙 慢 少 早低、后高 铝酸三钙 最快 最多 低 铁铝酸四钙 快 中 低

水泥的细度 7~200μm(0.007~0.2mm),水泥颗粒愈细，表面积愈大，水化

愈快，其早期强度和后

期强度都越高。 但在空气中硬化收缩性大，成本高。 筛分法：0.08mm方孔标准筛筛余量不得超过10%

水泥的凝结时间(细度、水灰比) 初凝 ：加水拌和直到开始失去塑性(搅拌、运输、浇捣和砌 筑),应大于45min。

终凝 ：加水拌和直到失去塑性产生强度(尽快硬化、产生强度)所需的时间。 硅酸盐水泥小于6.5h。 硬化 ：终凝后形成坚硬人造石。

水泥的强度(矿物成分和细度) 水泥和标准沙(1∶2.5)+ 定量水(水灰比0.5)制成标准试件

(4×4×16cm);养护 ；试验(抗折抗压)。 温度20℃±1℃,相对湿度>90% 3d, 28d

强度和标号：425、425R、525、525R、625、625R,见表6-2。

水泥的水化热 水泥的水化反应是放热反应，其水化过程放出的热称为水泥的水 化热。

水泥的贮存条件 按不同品种、标号及出厂日期存放。 一般存储条件下：三个月后强度降低10~20%,六个月后强度降低 15~30%,1年后强度降低25~40%。

硅酸盐水泥的应用 标号高：重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土； 凝结硬化快：喷射混凝土支护； 耐冻性好：冬季施工和遭受反复冻融工程； 水化热多、周期长：不适用于大体积混凝土； 抗软水及化学腐蚀性差：不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及

有水压的水(或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等)

2.水泥混合材料 活性混合材料：产生胶凝性的水化产物，在空气和水中均能硬

化。如粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰。 非活性混合材料：粘土、石灰石、石英砂等。 作用：提高产量、降低标号、降低水化热，扩大使用范围 活性材料能改善某些性能

3.普通硅酸盐水泥 组成：硅酸盐水泥熟料+少量混合材料+适量石膏，普通水泥。 活性掺量少于15%,非活性掺量少于10%。

调节水泥的强度等级 。 标号：325、325R、425、425R、525、525R。

性能：基本性能同硅酸盐水泥；凝结硬化速度慢、抗冻及耐磨性差，凝结时间要求一样 使用：标号广，便于使用。

4.矿渣硅酸盐水泥 组成：硅酸盐水泥熟料 + 粒化高炉矿渣(20~70%)+适量石膏。 应用：抗软水及化学腐蚀性较强，可用于水工和海港工程；用水 量大，保水性差，干缩性大：故抗冻性、抗渗性差。

5.火山灰质硅酸盐水泥 组成：硅酸盐水泥熟料 + 火山灰质混合材料(20~50%) + 适量 石膏。 应用：硬化慢、湿热敏感性高，适用于采用蒸汽养护的工程，不 宜有早强要求的工程和低温工程；水化热少(同标号普通水泥的 70%),用于大体积混凝土；潮湿环境中产生膨胀胶

化作用，用 于抗渗要求较高的工程；初期析水速度快，产生收缩裂纹，在干 燥环境中不宜采用；用水量大，干缩性大：故抗冻性差。

6.粉煤灰硅酸盐水泥： 组成： 硅酸盐水泥熟料 + 粉煤灰(20~40%) + 适量石膏。

应用：硬化较慢，早期强度较低， 不宜有早强要求的工程和低温工程； 水化热少(同标号普通水泥的70%),可用于大体积 混凝土。

混凝土工程特点或 所处环境条件1.在普通气候环境中 普通 2.在干燥环境中 混凝 土 3.在高湿度环境中和 永远处于水下 4.厚大体积 1.要求快硬

优先选用普通水泥 普通水泥 普通水泥 矿渣水泥;火山灰质水泥;粉 煤灰水泥;复合水泥

可以选用矿渣水泥;火山灰质水泥; 粉煤灰水泥;复合水泥 矿渣水泥 矿渣水泥;火山灰质水泥; 粉煤灰水泥;复合水泥 普通水泥 普通水泥

不宜使用

火山灰质水泥;粉煤灰水泥

硅酸盐水泥;快硬硅酸盐水泥

硅酸盐水泥；快硬硅酸盐水 泥 硅酸盐水泥

矿渣水泥;火山灰质水泥;粉煤 灰水泥;复合水泥 火山灰质水泥;粉煤灰水泥

2.高强(大于C40)

普通水泥；矿渣水泥

有特 3.严寒露天地区，寒 殊要 冷地区处于水位升降 普通水泥(325级以上) 求的 范围内 混凝 4.严寒地区处于水位 普通水泥(325级以上) 土 升降范围内

矿渣水泥(325级以上) 火山灰质水泥;粉煤灰水泥 矿渣水泥;火山灰质水泥;粉煤 灰水泥;复合水泥

5.有抗渗要求6.有耐磨性要求

普通水泥；火山灰质水泥硅酸盐水泥；普通水泥 (325级以上)

矿渣水泥矿渣水泥(325级以上) 火山灰质水泥;粉煤灰水泥