第八章支护工程详解.pptVIP

8.2.1木材 矿井支护的木材，称为坑木。有松木、杉木、桦木、榆木和柞木，松木用的最多。 木支柱轴向长度远大于直径，应按纵向弯曲考虑其稳定性。木支柱的直径d与长度l应满足关系：d=(1.1 ~1.25)l1/2，单位都是 cm。湿度10%的木材强度最大；水分每增加1%，抗弯强度降低4%。当含水达40%时，木材抗弯强度比空气中干燥木材降低1/2。 木支柱的缺点：由于性能不好，损耗量大；影响回采过程实现机械化。优点：压断和折断时有声响，便于预测顶板来压。 8.2.2金属材料 优点：强度大，可支撑较大地压；使用期长，可多次复用；安装容易；耐火性强；可以制成可缩性材料。 缺点：初期投资大。 常用的金属材料：工字钢、角钢、槽钢、轻便钢轨、矿用工字钢、矿用特殊型钢等 8.2.3水泥 水硬性胶凝材料，除能在空气中硬化和保持强度外，还能在水中硬化，并长期保持和继续增加其强度。 多单独用于裂隙灌浆，或者与砂、石混合使用。目前灌浆还有水玻璃、树脂等其他化学材料。 8.2.4锚杆 是锚固在岩体内维护围岩稳定的杆状结构物。 与其他支护材料相比，优点：支护工艺简单、效果好、材料消耗和支护成本低、运输和施工方便。 按粘结方式分粘结式、机械式、摩擦式3类；按杆体的工作特性可分为刚性锚杆、可延伸锚杆两类；按强度，可分为普通锚杆、高强锚杆两类。 8.2.5混凝土 由水、砂、石和水组成。其中砂、石为骨料，约占混凝土总体积的70-80%。 优点：抗压强度大、耐久、防火、阻水、可灌浆成任意形状的构建。 缺点：抗拉强度低、受拉时变形能力小、容易开裂、自重大。新拌混凝土应具有适于施工的和易性或工作性，以获良好的浇灌质量。 （一 ）离壁式支护的力学作用 普通支护的选材选型 1）普通支护的选材选型应根据地压和断面大小，结合材料的受力特点，做到物尽其用。 如：直边形断面的构件承受的弯矩大，因此常常采用型钢材料、木材或预制钢筋砼构件。 2）从前到后承受顶压的能力由小到大的顺序排：列直墙三心拱、半圆拱、圆弧拱、抛物线拱 支护设计 弹性抗力的大小q与其位移u成正比关系：q=-ku ，比例系数k，称为围岩抗力系数或弹性抗力系数。 可缩性支护 ① 当压力P到达一定限度时，超过了构件之间的摩擦阻力而发生滑动，或者启动液压缸中的回油阀而使活塞杆在一定压力下动作； ② 当压力P到达一定限度时，支护的局部构件进入塑性或破坏状态，从而引起支护整体产生较大的位移，如金属支架构件或砖块之间设置的木铰或木块被压扁，或者木垛的接触点被压酥等； ③ 当压力P到达一定限度时，引起多铰型支架构件发生绕着接点的转动，从而使支架形成整体可缩。 （二）喷锚支护的力学作用 锚杆作用机理 锚杆受力分析 1）端部锚固式锚杆 2)全长锚固式锚杆 在全长锚固和钻孔直径一定时锚杆直径由14mm加大到22mm后，锚固力提高了147%，但是成本仅增加13%。因此，适当加大杆体直径在技术和经济上十分有利； 为了使锚杆获得最大锚固力，并且能够顺利安装，当使用无纵筋左旋螺纹钢锚杆时钻孔直径与锚杆直径之差应在4~10mm，最佳值为5~6mm；当使用带纵筋螺纹钢筋锚杆时钻孔直径与锚杆直径之差应在6~12mm之间，最佳值为7~8mm； 采用“三径” (钻孔、锚杆、凝固药卷直径)合理匹配后，可以大大提高锚杆的锚固力，改善锚杆对围岩的支护效果； 全长锚固与端头锚固比：锚杆及围岩受力状态好，实际锚固力大，对围岩有一定抗剪切能力，有效地提高了锚杆支护系统的刚度。 喷锚联合支护的力学作用 考虑整体作用的锚杆设计 根据试验结果，锚杆长度l与锚杆间距a（取等间距布置）之比分别为3，2和1.33时，拱形压缩带t与锚杆长度l之比相应为2／3，1／3和1／10。 设在外荷载P作用下引起均匀压缩带内切向主应力为σ1，并假定沿厚度t切向应力σ1均匀分布。根据薄壁圆管公式： 金属拱形支护 喷锚支护 喷射混凝土支护 喷混车见P140、141 喷头见P142、143 棚式支护（木支架、金属支架） 石材支护 浇灌混凝土支护 适用条件：围岩十分破碎、十分不稳定，大面积淋水或部分涌水且处理无效的地区，服务年限长的巷道。 施工步骤：撤除临时支架、掘砌基础及水沟、砌墙、砌拱、撤除模板 锚杆支护（单体锚杆支护、锚梁支护、锚