巷道支架支护原理
第八章巷道维护原理和支护技术.ppt
软岩巷道围岩变形规律 1.软岩巷道变形的影响因素 （1）岩石本身的强度、结构、胶结程度等； （2）自重应力场、构造应力场、扰动应力场； （3）遇水膨胀性； （4）采掘扰动； （5）软岩的流变性。 2.软岩巷道变形规律 （1）具有明显的时效性； （2）多表现为环向受压、呈现出非对称性； （3）变形随埋深的增加而增加； （4）在不同应力作用下具有明显的方向性。
锚杆长度、杆体直径、锚杆的间排距等。
（3） 系统设计法 系统设计方法包括6个基本部分： ① 地质力学评估，主要是围岩应力状态和岩
体力学性质评估。 ②初始设计，以有限差分数值模拟分析为主要
手段，辅以工程类比和理论计算法 。 ③按初始设计选定的方案进行施工 。 ④现场监测 。 ⑤信息反馈与修改、完善设计 。 ⑥重复进行由初始设计至信息反馈与修改、完
表8-6 各种金属支架架型的力学特性和适用条件
支架架型 梯形刚性支架 梯形可缩性支架 半圆拱可缩性支架 三心拱直腿可缩性支架 三心拱曲腿可缩性支架 多绞摩擦可缩性支架 马蹄形可缩性支架
圆形可缩性支架
方(长)环形可缩性支架
主要力学特性 不可缩，承载能力较小 垂直、侧向均可缩，承载能力较小
承载能力较大，特别是在均压时
第四节 巷道锚杆支护
一、锚杆种类和锚固力 锚杆是锚固在岩体内维护围岩稳定的杆状
结构物。对地下工程的围岩以锚杆作为支护 系统的主要构件，就形成锚杆支护系统。单 体锚杆主要由锚头（锚固段）、杆体、锚尾 （外锚头）、托盘等部件组成。
1．锚杆的分类 最基本的分类方法是按锚杆的锚固方式划分： ① 机械锚固式锚杆包括胀壳式锚杆、倒楔式
3—穹形球体；是4—目托前盘国；内外用的最广 5—塑料1—硬木泛内的楔一2种—
木杆体；3—木托板； 4—硬木外楔；5—竹杆 体增压垫圈；6—驱动螺 母
软岩巷道支护技术
世上无难事，只要肯攀登
软岩巷道支护技术
（一）软岩巷道支护原理（1）巷道支护原理
软岩巷道支护时软岩进入塑性状态不可避免，应以达到其最大塑性承载能力
为最佳；同时其巨大的塑性能（如膨胀变形能）必须以某种形式释放出来。
软岩支护设计的关键之一是选择变形能释放时间和支护时间。
（2）最佳支护时间和时段
岩石力学理论和工程实际表明，硐室开挖之后，围岩变形逐渐增加。
以变形
速度区分，可划分三个阶段；即减速变形阶段、近似线性的恒速变形阶段和加速变形阶段。
最佳支护时间是以变形的形式转化的工程力PR 和围岩自撑力PD 最大，工程支护力最小的支护时间
图7-34 最佳支护时间TS
（二）软岩巷道常用支护形式
（1）锚喷网支护
锚喷网支护系列是目前软岩巷道有效、实用的支护形式。
喷射混凝土能及时
封闭围岩和隔离水。
网不仅可以支承锚杆之间的围岩，并将单个锚杆连结成整个锚杆群，和混凝土形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈。
锚喷网支护允许围岩有一定的变形，支护性能符合对软岩一次支护的要求。
根据围岩条件，也可以不喷射混凝土，仅选用锚网、桁架锚网、钢筋梯锚网、钢带锚网支护，也可以二次喷射混凝土支护。
（2）可缩性金属支架
U 型钢可缩性金属支架具有可缩量和承载能力在结构上的可调性，通过构件
间可缩和弹性变形调节围岩应力。
在支架变形和收缩过程中，保持对围岩的支护阻力，促进围岩应力趋于平衡状态。
我国在U 型钢可缩性金属支架架后充。
巷道支护
二、影响巷道围岩压力的地质因素
(4)膨胀压力的影响因素
影响膨胀压力的因素主要有岩石的组成与胶结状态， 物理化学性质，围岩中水分的补给状况，水与岩石 的接触条件，支护和充填层的可塑性等。
三、巷道矿压控制原理
巷道中的矿压显现是客观的自然现象，除了一些特 殊情况外， 在采掘过程中企图完全消除这种现象是 不可能的 。然而在掌握巷道矿压显现规律的基础上， 以岩石力学理论为指导，有可能在不同程度上 减轻 矿压显现对巷道的危害，从而达到安全生产和取得 较好技术经济效果的目的，这是巷道矿压控制的基 本任务。
1）喷射砼支护工艺流程（如图5-18） 先将砂子、石子过筛－>按一定配合比与水泥一同送 入搅拌机内搅拌－>用矿车将拌和料运至掘进工作面 －>经上料机装入吹压缩空气为动力的喷射机－>经 输料管吹送到喷头处与水混合后喷射到岩面上。
2）喷射砼施工工艺与普通砼支护的差别： （1）喷层受到连续冲实压密，具有致密的组织结构和 良好的物理力学性能，特点是强大的粘结力使其能同围 岩紧密粘结形成喷砼独特的支护作用效果； （2）喷射砼支护能紧跟迎头，及时封闭围岩，防止围 岩过早松动或风化，从而能够控制围岩的过渡变形与松
4）硅酸盐水泥的应用
在常用的水泥中，硅酸盐水泥标号较高（425～ 725），故常用于重要工程中的高强混凝土、钢筋混凝 土和预应力混凝土工程。 （2）普通硅酸盐水泥（标号：325 425 ～725） 1）定义：熟料＋少量（10％～15％）混合材料＋适
量石膏（3％）
（3）混合材料及掺混合材料的硅酸盐水泥 1）混合材料及其作用 a、活性混合材料（水硬性混合材料）：粒化 高炉炉渣、火山灰质混合材料等，可以提高水泥 产量、改善性能、调节标号、扩大使用范围等。 b、非活性混合材料（填充性混合材料）：石 英砂、粘土、石灰石、慢冷矿渣等，可以提高产 量、降低标号、减少水化热等
巷道支护技术
2.1 巷道围岩控制理论1907年俄国学者普罗托吉雅可诺夫提出普氏冒落拱理论[1-2]，该理论认为：巷道开掘后，已采空间上部岩层将逐步垮落，其上方会形成一个抛物线形的自然平衡拱，下方冒落拱的高度与岩层强度和巷道宽度有关。
该理论适用于确定巷道围岩强度不高、开采深度不是很大的巷道支护反力。
20世纪50年代以来，人们开始用弹塑性力学解决巷道支护问题，其中最著名的是Fenner [3]公式和Kastner 公式[4]。
Fenner 公式为：()[]10cot sin 1cot -⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+-=ϕϕϕσϕN i R r C C P （1）式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；ϕ—内摩擦角；0σ—原岩应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径；ϕN —塑性系数，κϕϕsin 1sin 1-+=N 。
Kastner 公式为：()()ϕϕϕϕϕsin 1sin 20sin 1cot cot -⎪⎭⎫ ⎝⎛-⨯++-=R r C P C P i （2）式中，i P —支护反力；C —围岩内聚力；ϕ—内摩擦角；0P —初始应力；r —巷道半径；R —塑性圈半径。
国内外巷道顶板控制理论发展很快[3-4]，我国在1956年开始使用锚杆支护，迄今为止，已有50多年的历史。
锚杆支护机理研究随着锚杆支护实践的不断发展，国内外已经取得大量研究成果[5-10]。
（1）悬吊理论1952年路易斯阿帕内科L(ouis.Apnake)等提出了悬吊理论，悬吊理论认为锚杆支护的作用就是将巷道顶板较软弱岩层悬吊在上部稳固的岩层上，在预加张紧力的作用下，每根锚杆承担其周围一定范围内岩体的重量，锚杆的锚固力应大于其所悬吊的岩体的重力。
（2）组合梁理论组合梁理论认为，端部锚固锚杆提供的轴向力将对岩层离层产生约束，并且增大了各岩层间摩擦力，与锚杆杆体提供的抗剪力一同阻止岩层间产生相对滑动。
（3）减跨理论在悬吊作用理论及组合梁作用理论的基础上，提出了减跨理论，该理论认为:锚杆末端固定在稳定岩层内，穿过薄层状顶板，每根锚杆相当于一个铰支点，将巷道顶板划分成小跨，从而使顶板挠度降低。
井巷工程-6
6.6.2 围岩松动圈测试：可采用声测法，超声 波围岩松动圈探测仪等。 6.6.3 顶板离层监测：采用顶板离层监测仪， 也可用多点位移计测试。 6.6.4 锚杆支护质量监测：监测的内容包括： 锚杆的材质、锚杆安装质量、锚杆工作荷载、 锚杆的抗拔力测试。 6.6.5 喷射混凝土质量监测：喷射混凝土强度 和喷层厚度
第六章 巷道支护
能源科学与工程学院 郜进海 博士、教授
6.1 概述
围岩的自稳时间 支护与围岩共同作用原理 主动支护 被动支护
由于巷道的开挖形成空洞，破坏了原岩体中的原有 的应力状态，巷道周边由原来的三向应力状态变成 了两向应力状态，从而出现了应力重分布与应力集 中现象，这二者导致了在岩体中分别出现了较大的 剪应力和拉应力的出现，并使岩体向巷道内移动， 若不进行及时的支护，巷道会产生严重变形，影响 到其使用功能，更为严重的是由于岩体中构造复杂， 节理裂隙发育，当变形量达到一定程度后就会产生 冒顶片帮等事故，严重影响着煤矿的安全生产。
6.2.2 锚杆的结构类型
6.2.2.1 树脂锚杆 以树脂为锚固剂，将锚杆杆体粘结在锚杆孔 内，外加托板及螺母紧固形成锚杆支护的一 种形式。 1）普通树脂锚杆 树脂锚固剂加普通金属杆体（麻花型锚固端） 或以普通螺纹钢为杆体的锚杆。 2）等强螺纹钢锚杆 3）玻璃钢锚杆
6.2.2.2 快硬水泥和快硬膨胀水泥锚杆 以快硬水泥或带有膨胀性的快硬水泥为锚 固剂，配以金属杆体。为端头锚固型，成 本较树脂锚杆低。但锚固剂质量不易控制。 目前常用的水泥为快硬早强硅酸盐水泥和 快硬膨胀水泥及双快水泥等。
6.2.2.3 管缝式锚杆 由强度较高的合金钢板材经卷压加工工 艺而形成的开缝式管状杆体。其直径一 般略大于锚杆孔的孔径，施工时用风钻 或其它专用机具强行将锚杆杆体压入孔 内，靠管体的弹性挤压孔壁从而产生全 长的锚固力。
巷道支护
挤压加固拱的力学特征:锚杆预应力的作用，一方面在锥 形体压缩区内产生压应力，增加节理裂隙面或岩块间的摩 阻力，防止岩块的转动和滑移，这意味着增大了岩体的粘 结力，提高了破碎岩体的强度；另一方面，锚杆通过锚头 和垫板对围岩产生的压应力，改善了围岩的应力状态，使 压缩带内的岩石处于三向受力状态，从而使岩体强度得到 提高。
木棚主要用于地压不大，断面较小，服务年限短的巷道， 或用作临时支护。 2.金属支架
(1)梯形金属支架 金属支架常用18—24kg/m钢轨或16—20号工字钢制 作，最好采用矿用工字钢，其结构如图所示。每架棚子中 的梁腿连接要求牢固，简单，拆卸方便。图b所示接头比 较简单，但不够牢固，支架的稳定性差；a与c所示的接头 比较牢固，但拆装不便。为了防止棚腿陷入巷道底板，可 在其下端焊一块钢垫板或加垫木。金属支架一般都要设置 背板。 金属棚子的优点是强度大，体积小，坚固耐用、防火， 可以制成各种形状的构件，虽然初期投资大，但巷道维修 工作量小，且可重复使用，最终成本还是经济的。缺点是 不能阻水和防止岩石风化．在有酸性水腐蚀的地区不宜使 用。
3）柔性支护结构作用
4）组合拱作用 3喷射混凝土厚度
当岩体变形小，稳定性较好时，如果选用拱形断面， 一般只需喷射混凝土，不必打锚杆,喷50-150mm.
当岩体变形较大时。混凝土喷层将不能有效的进行支护。 实验证明当喷层厚度超过150mm时，不但支护能力不能 提高，而且支护成本明显提高，因此应选用锚喷联合支护。 这时以锚杆为主，喷混凝土只对锚杆间表面岩石进行局部 支护和防止围岩风化。
4喷射混凝土施工
4.1喷射机具 1)混凝土喷射机(分为干喷与湿喷） 2）混凝土搅拌机 3）喷射机械手
4.2喷射泥凝土的材料及配合比 1）水泥：优先选用硅酸盐水泥和普通硅酸盐水泥，水泥标号不 得低于325号。 2）砂子：坚硬干净的中砂或粗砂； 3）石子：卵石或碎石，最大粒径在允许范围内。 4）水：洁净不含杂质。 5）外加剂：通过实验确定 6）配合比：混凝土具有足够抗拉、抗压和黏结强度、收缩变形 小，回弹率低。
《巷道支护技术》课件
要点二
详细描述
在煤矿开采过程中，随着矿井深度的增加，巷道周围的岩 层压力逐渐增大，容易出现巷道变形和破坏的情况。为了 保障矿工安全和矿井稳定，需要采用巷道支护技术对巷道 进行加固和维护。常见的煤矿巷道支护技术包括木支架、 金属支架、锚杆支护等。这些技术可以根据巷道的实际情 况选择使用，以达到最佳的支护效果。
采空区治理巷道支护
总结词
采空区治理中，巷道支护技术是防止采空区 坍塌、保障人员安全的重要措施。
详细描述
在采空区治理中，由于采空区上方岩层失去 支撑，容易发生坍塌事故。为了防止采空区 坍塌、保障人员安全，需要采用巷道支护技 术对采空区进行支撑和维护。常见的采空区 治理巷道支护技术包括注浆、锚杆、钢拱架 等。这些技术可以有效提高采空区的稳定性
复合材料
如碳纤维、芳纶纤维等高分子材 料，具有高强度、轻质等特点， 常用于加固和修复巷道支护结构 。
04
巷道支护施工方法
木支架施工
木支架材料
选用优质木材，如松木、杉木等，要求材质均匀 、无裂纹、无腐朽。
木支架制作
按照设计要求，将木材加工成相应的支架构件， 确保尺寸准确、表面光滑。
木支架安装
在巷道围岩表面铺设垫层，然后将支架立柱插入 地下，用横梁连接立柱，形成完整的支护结构。
，降低坍塌风险，保障人员安全。
02
巷道支护设计
巷道围岩分类
01
02
03
坚硬稳定围岩
岩石坚硬且稳定性好，支 护设计以承受围岩压力为 主。
软弱不稳定围岩
岩石软弱且易变形，支护 设计需考虑控制围岩变形 和防止失稳。
破碎围岩
岩石破碎且自稳能力差， 支护设计需采取加固措施 提高围岩整体稳定性。
锚杆索支护巷道要有防止破断的安全技术措施
锚杆索支护巷道要有防止破断的安全技术措施前言在煤矿等地下工程建设中，巷道是必不可少的组成部分。
而巷道支护技术是保证工作场所安全和有效工作的关键。
其中锚杆索支护是常用的一种技术，但在施工和使用过程中，锚杆索破断事故仍时有发生，给人们带来了不小的伤害和损失。
因此，为保障巷道建设和工作安全，必须加强巷道支护技术研究和应用，尤其要注重研究和应用锚杆索破断预防技术。
本文将从巷道支护技术的必要性及现状出发，阐述锚杆索支护巷道中应采取的防止锚杆索破断的安全技术措施。
一、巷道支护技术的必要性及现状1. 巷道支护技术的重要性巷道作为重要的地下工程组成部分，需要提供合理的支护措施。
究其原因，主要有以下几个方面：•安全因素：巷道的稳定性直接关系到工作人员、设备的安全，尤其是煤矿等危险行业，一旦发生巷道塌方等事故，后果严重。
•经济因素：巷道支护是影响工程投入、生产成本和回报率等方面的重要因素，科学合理的巷道支护技术则可减少工程建设投入、扩大经济效益等。
•环境因素：巷道支护技术合理可以减少土石方量，降低扰动地下水、地热环境等因素，使得上、下部分生态环境的受损降到最低限度。
2. 现有巷道支护技术的特点现有的巷道支护技术主要包括木质支架、钢架与加固、锚杆、钢带、网片、混凝土支护等技术。
这些技术现在已被广泛应用于我国的煤矿、水电工程、地铁等领域。
其中，锚杆索支护是一种常见而有效的支护技术。
锚杆是一种形如钢筋的支撑材料，由钢筋和钢管组成，以一定的锚固长度在巷道内固定，具有高强度、耐磨损、耐腐蚀、抗震等优点。
锚杆索支护巷道成功缓解了震动引起的巷壁松动等问题，但是破断事故也时有发生。
二、防止锚杆索破断的技术措施为了在锚杆索支护巷道施工和使用过程中，从源头上减少锚杆破断的事故发生，我们应考虑从以下几个方面采取相应的安全技术措施。
1. 锚杆索质量的保证锚杆索质量的好坏是直接影响锚杆破断的一个因素。
因此在采购锚杆索时，要严格按照要求检测，遇到有缺陷的锚杆索及时淘汰。
煤矿建井巷道施工锚杆支护的原理、参数设定及设计方法
煤矿建井巷道施工锚杆支护的原理、参数设定及设计方法摘要：为提高支护的强度和效果如通常采用锚杆辅以锚索做加强支护，锚杆理论已用理论方法确定煤矿巷道、硐室支护参数阶段，用该理论设计的巷道、硐室支护有理有据，文章就此提出论点，供广大同仁参考、指正。
关键词：煤矿矿井巷道锚杆支护1、锚杆支护作用原理锚杆是一种安设在巷道围岩体内的杆状锚栓体系。
采用锚杆支护的巷道，就是在巷道掘进后向围岩中钻锚杆眼，然后将锚杆安设在锚杆孔内，对巷道围岩进行加固，以维护巷道的稳定性。
1.1悬吊作用悬吊作用是指将要冒落的围岩或者软弱岩层，用锚杆悬吊于上部的坚硬岩体上，由锚杆来承载围岩或者弱岩的重量。
1.2组合梁作用可将平顶巷道层状顶板看作是由巷道两帮为支点的叠合梁，在荷载作用下，各层板梁都单独弯曲，每层板梁的上下缘分别处于受压和受拉状态。
但是用锚杆将各组合板梁压紧之后，在荷载作用下，就如同一块板梁的弯曲一样，提高了板梁的抗弯强度，可以提高顶板岩层的承载能力。
1.3挤压加固拱作用在巷道周围系统地布置锚杆，使巷道拱部节理发育的岩体连接在一起，便在一定的范围内形成一个连续的、具有一定自承能力的拱形压缩带，使巷道围岩由原来作用在支架上的荷载变成了承载结构，以支承其自身的重量和顶板压力。
1.4减跨作用在巷道内安设锚杆，能够减少压力拱的高度和跨度。
如在巷道跨中打一根锚杆，相当于在该处打一根支柱，使原来的拱分为两个小拱，小拱的跨度为原拱的一半。
如果打三根锚杆，就相当于将原来的拱分成四个小拱，压力拱的跨度为原拱的四分之一，同时压力拱的高度也明显降低。
1.5围岩补强加固作用巷道深处围岩内的岩石处于三向受力状态，而靠近巷道周边的岩石则处于二向受力状态，后者的强度远远小于前者，因此容易受破坏而丧失稳定性。
在巷道内安设锚杆后，有些围岩又部分地恢复为三向受力状态，增强了自身的强度。
此外，锚杆还可以增强岩层弱面的抗剪强度，使巷道周边的围岩不易破坏和失稳。
2、锚杆支护参数的确定目前，用于煤矿巷道支护设计的主要的锚杆支护参数设计方法有下列几种：（1）悬吊机制及其围岩条件：在层状岩体中，锚杆将下部不稳定岩层悬吊在上部稳固的岩层上，锚杆承受的载荷为下部不稳定岩层的重量。
巷道支护中的金属支架与支护技术分析
巷道支护中的金属支架与支护技术分析摘要：本文首先介绍了对金属支架材料的要求，然后介绍了金属矿巷道支护理论，接着介绍了两种应用广泛的矿井支护技术以及LI前金属矿巷道技术在使用的过程中存在的现状及问题，最后介绍了金属支架运输及处理方式和可缩性金属支架与锚注结合的应用。
关键词：巷道支护，金属支架，支护技术—、前吕在金属矿生产中巷道支护可以稳定圉岩状况、控制围岩运动的发展速度，维护工作空间安全。
好的支护技术能够保证生产的安全。
二、对金属支架材料的要求矿井一般都使用矿用工字钢和型钢来制成金属支架，矿用工字钢被用于刚性金属支架的制作中，而型钢通常被用于制作可缩性金属支架。
因为井下有着十分复杂的围岩条件，并且有着不均匀的矿山压力，釆动和巷道交岔口也会影响到巷道支架，那么采用的井下金属支架的材料就需要满足多方面的要求，比如抗弯曲、抗拉、抗压.抗剪等等，还需要满足防绣、防腐等方面的要求；要合理的选择设置支架型刚断面的形状，同时，在对釆准巷道金属支架进行选择时，还需要充分的考虑支架有着较为频繁的架设以及回拆等特点。
矿用工字钢因为有着较高的稳定性，因此井下的载荷状况即使是十分的复杂和多变，也可以满足，而U型钢因其断面形状和儿何参数相对来讲，具有较好的优越性，搭接型钢收缩较为容易，只要合理的型钢选型和设计支架，准确的进行连接，用U型钢来制作支架，就可以保证支护力学性能符合相关的要求。
三、金属矿巷道支护理论山于巷道支护对金属矿安全生产的重要性，所以一直是金属矿安全领域研究的重点，其技术和相关设备也在不断发展之中，经过多年的不断研发，取得了丰硕的研究成果，下面介绍儿种应用较广.较为经典的支护理论：新奥法支护理论：是在奥法支护理论的基础上，经过大量的实践研究和改进, 同其他学科的硏究成果，尤其是地质动力学的相关研究成果进行交义融合而形成的效率更高、可鼎性更强的一种支护技术，其特点是：釆用早强喷射混凝土及时封闭巷道周边，实施密贴支护；对圉岩釆取预先加固措施，可将未来发生的隐患及早排除，釆用锚喷支护提高其承受力能力；对已加固的围岩进行评佔，若有需要可实施二次支护；若发生围岩裂痕、破碎的现象，主动实施注浆加固；在设计阶段预先考虑环境影响因素，建立动态自适应的设计模型，在施工过程中动态调整施工方法和工艺，更合理的满足巷道支护的需求。
浅谈煤矿巷道支护的发展
浅谈煤矿巷道支护的发展近几年来,随着我国煤矿开采深度的不断增加，煤矿井巷支护经历了由单—型支护技术到联合支护型技术的发展历程。
煤矿早期开釆阶段几乎全部是以木材作为巷道及釆煤工作面的支护材料，随着新型材料的出现，开始采用混凝土或钢筋混凝土砌碹等支护形式，这些被动式支护耗费大量材料且受深度和岩性影响。
随着井巷支护技术的发展演变，可将其归纳为被动式支护方式、主动式支护方式。
1被动式支护方式被动式支护技术是源于古典压力理论和坍落理论，认为巷道开挖后围压主要由围岩局部坍塌导致而成,而巷道的稳定主要靠围岩将塌致使硐室形状改变后自行获得。
被动式支护把围岩坍塌岩与支护分开来考虑，把围岩视作荷载，支护看作承载结构,二者之间形成‘荷载一结构’体系，认为支护是为了承受由围岩所产生的荷载,无法控制围岩变形破坏的发生，只能起被动抵抗的作用。
1。
1木支护方式木支护技术主要是采用木材作为支护材料,典型的支护方式有‘亲口’棚、鸭嘴棚、戴帽点柱、木操等。
木支护耗费大量木材而且受采深和岩性影响严重, 因此只适用于浅部围岩，而且支护断面形状必须与围岩曲线一致，以充分发挥围岩和支护结构抗压强度大的优势,从而硬性抵抗岩体的变形压力.1.2石材支护方式石材支护分片石、料石两种支护方式，优点是具有抗压性好、一次成巷好、安全系数大、抗灾能力强、支架变形小和质量易保证等特点，不足之处在于初期投资高,只适用于矿井服务年限长的巷道。
1.3金属支架支护方式金属支架支护技术主要分刚性支架支护与可缩性支架支护，其中刚性支架允许压缩变形量小，工作阻力随变形量增大而减小,直至破坏而失去工作阻力；可缩性支架允许压缩变形量大，在结构设计压缩范围内，工作阻力随压缩量大而增大，或者恒阻。
金属支架支护视支架为支护体，围岩为荷载，其破坏是由于支架上弯曲力矩达到屈服极限的破坏应力所致，同时，由于支架承受侧压力和荷载的不均匀常使支架失去稳定性或可缩性而减弱或失去竖向承载能力。
第八章巷道维护原理和支护技术
3）沿空掘巷的三种方式
完全沿空掘巷
留小煤墙沿空掘巷
保留部分老巷
第一节 无煤柱护巷
四、沿空留巷的矿压显现规律
1. 采动使其的受力状况
沿空留巷是在上区段工作面采过后，通过 加强支护或采用其它有效方法，将上区段 工作面运输平巷保留下来，供下区段工作 面回采时作为回风平巷。
第一节 无煤柱护巷
煤矿井下掘进中的巷道支护技术
2021年第2期2021年2月煤炭资源是地球上分布最广和储量最多的常规能源。
开采煤炭资源的方式主要有两种[1]，即露天开采和井工开采。
两种方式各有利弊。
井工开采需要在地下掘进巷道直抵煤炭矿层，因而不需要进行大量地表剥离作业，在经济投入上相比露天开采划算，但随着井工矿煤炭开采产量、开采深度的逐步加大，井下安全保障措施显得尤为重要。
井巷支护结构是增强巷道围岩稳定性的基础结构，同时也是井下安全掘进的前提保障。
随着矿井开采深度的不断增加，井巷掘进过程中地质条件及围岩应力变化显著，对巷道支护工艺的要求也越来越高。
因此，在制订巷道支护方案时，要结合不同地质、含水条件及采动影响选取不同的支护技术，以保障井巷掘进工作的顺利开展。
1巷道支护的重要性煤矿井下各个生产过程中，围岩控制是尤为重要的环节。
围岩控制措施主要有降低围岩应力、提高围岩固结稳定性和选择合理的支护方式，巷道支护效果直接关系到职工生命安全。
回采工作面煤层开采作业引起巷道岩体应力重新分布，围岩受回采影响发生变形[2]，致使围岩应力按原压力的数倍增长，此时选取正确适宜的巷道支护技术是控制围岩压力、防范围岩失稳的主要手段。
2巷道围岩压力分类2.1松动压力松动压力指塌落的岩体重力直接作用在支架结构上的压力，按作用位置不同划分为侧向和竖向压力。
支护结构未能有效控制围岩变形，围岩垮塌形成松动圈[3]主要表现为顶板压力显现严重。
2.2形变压力围岩的形变压力主要指的是围岩变形受到支护结构约束作用而产生的压力。
围岩压力、支护时间和支护结构刚度对其均有影响[4]。
巷道支护结构中，为适应形变压力变化趋势，在设置好衬砌后，可选取柔性支护技术，避免围岩位移过大使形变压力转变成松动压力影响巷道正常施工作业。
实际施工中，松动压力和形变压力通常并存。
按围岩的结构特性划分，形变压力又分为弹性、塑性和黏性三种类型[5]。
2.3膨胀压力膨胀压力指围岩吸水膨胀，岩体崩解引起的压力[6]。
其展现形式与围岩形变压力类似，但内部变形作用机理完全不同。
(完整版)第八章巷道维护原理和支护技术
1、试述采区巷道常用的支护形式答：与矿井基本巷道不同，采区巷道使用年限较短，受采动影响严重，这类巷道支护有其自身的特点，主要支护形式有：（1）巷道内基本支护：巷道开掘后即架设的金属或木材支架，是支护采区巷道最基本的支护结构物，服务于巷道期限的始终。
（2）巷道内加强支护：指在高压区域或处于移动支承压力影响时，当基本支护不能保证巷道稳定时，采用的加强支柱等。
包括临时性加强支护和永久性加强支护。
（3）巷旁支护：为保护巷道而专门设置的一种人工构筑物，如矸石带、木垛、密集支柱等，通常用在沿空留巷靠采空区一侧。
（4）围岩加固类支护：指采用锚杆支护或化学加固的方法保持和增加围岩的稳定性，利用巷道围岩的自承力来达到维护巷道的目的，有的作为巷道基本支护使用。
（5）巷道联合支护：采区在采动影响下，支架和围岩相互作用处于变化的过程中，企图以一次支护达到一劳永逸是很困难的，因此，许多矿井的采区巷道采用上述不同形式的支架联合支护。
2、绘图说明无煤柱护巷的基本原理由于巷道前方分为卸载区、支承压力区和稳压区，卸载区载荷小，并且为了避免支承压力的作用，对巷道进行无煤柱护巷，就是把巷道布置在卸载区，这样顶板对巷道压力小，支护比较容易，主要无煤柱护巷的形式是沿空留巷和沿空掘巷。
上区段工作面回采后，采空区上覆岩层垮落，老顶形成“O—X”破断。
随着工作面推进，老顶周期性破断，破断后的岩块沿工作面走向方向形成砌体梁结构，在工作面端头破断形成弧形三角板（图8-8）。
老顶岩层在直接顶岩层跨落后，一般在煤体内（是相对于采空区而言的）断裂、回转或弯曲下沉，在采空区内形成岩层承载结构。
沿工作面倾向，岩体A、岩块B、岩块C组成铰接结构，该结构的稳定性取决于采空区的充填程度和老顶岩层的断裂参数。
采空区上覆岩层移动稳定后，沿空巷道位居岩块B的下方。
岩体A为本区段工作面老顶岩层，岩块B为上区段工作面采空区靠煤体一侧的弧形三角板，岩块C为上区段工作面采空区垮落矸石上的断裂岩块（图8-8）。
巷道支护
巷道临时支护巷道临时支护巷道临时支护就是在井巷施工中，在掘进工作面架设永久支护之前架设的维护巷道安全和工作空间的一种临时支架，以保护掘进施工人员的安全，在适当时机可改为永久支护。
巷道临时支护的特点是，服务期限短，并紧跟工作面；除锚喷支护外，临时支架均可回收复用；若用锚喷作临时支护，则其可以作为永久支护的一部分。
井巷临时支护有锚喷支护、锚杆支护、金属拱形支护、金属拱形无腿支护、梯形支护、无腿支护、前探支护、盘式支护等。
1．特点： (1)节省坑木； (2)支护可紧跟工作面，不留空顶，有利于安全； (3)既是临时支护，又是永久支护的一部分，经济安全；掘进工 (4)喷射时粉尘浓度较大，需加强防护措施，如可采用潮喷、湿喷或佩戴防尘用具。
适用范围： (1)岩石破碎，特别是风化性岩石的巷道与硐室； (2)遇水遇风即膨胀或变质的岩石。
2．特点： (1)支护简单，节省材料； (2)可以根据岩石情况确定锚杆数量及排列方式； (3)可配合钢带或金属网，以扩大维护顶帮面积。
适用范围：非风化性岩石；岩石虽破碎但不很严重的井筒、巷道和硐室。
3．特点：采用18 kg／m旧钢轨、槽钢或矿用工字钢制作，一般可分为4～6节；坚固耐用，节省坑木。
适用范围： (1)围岩较稳定，压力中等的巷道； (2)巷道规格单一，越长越经济。
4．特点： (1)采用18 k／m钢轨或其他小型钢材制作，用托钩承托； (2)因无腿不妨碍砌墙工作，简化了工序，有利于安全； (3)不易被掘进放炮所崩倒。
适用范围：适用两帮岩石较为稳定的巷道，以及规格单一或变化小的巷道。
5．特点： (1)加工简单，井上、井下均可加工； (2)对岩石较破碎，压力较大的巷道适应性强。
适用范围： 6．特点： (1)使用灵活方便，井下可现加工； (2)支架的长短可视具体情况而定； (3)一般少量使用或局部处理用。
适用范围： (1)适用于巷道两帮较稳定的岩石中； (2)个别或局部地区需处理时用。
矿井巷道支护中的支架支护技术
（ ２ ） 水平巷 道支架的前倾 、 后仰要 满足以下规定 合格 ： 偏差 士１ （ １ ｍ垂线小于１ ７ ｍ） 优 良： 偏差 土１ （ １ 护。 本 文主要研 究支架支护 的相关技 术问题
１ ． 刚性 支架 支 护工 程 验收 标 准 １ ． １ 基本项 目 （ １ ） 支架 支护巷道规 格偏 差袄符合表 ８ ｌ 的规 定
合格 ： ４ ／ ５ 以上的背 板背紧 背牢， 背板 排列位 置和数 量基本 满足设 计要求。
优 良： 全 部背板背 紧背牢， 背 板排列位 置和 数量均 符合设计要求。 检查数 量 ： 根据 《 标 准》的规 定选定检 查点和 测点。 检验检 查点前 检 查数量 ： 根据 《 标 准》的规定 选定检 查点和 测点 。 量测检 查点前 两架支架 间全部 背板。 两 架支架 间的全 部撑（ 拉） 杆和垫板 的位置和 数量 。 检验方法 ： 观 察、 手推 、 锤击检查 。 （ ６ ） 支架柱 窝深 度或底梁铺设 要满足以下规 定： 检 验方法 ： 观察检 查 （ ５ ） 背板安设要满足 以下规 定 合格 ： 柱 窝挖 到 实底 ， 底 梁 铺设 在实 底上 ， 其深 度 要大 于设 计 值 ０ ａｍ 。 ｒ 合格 ： ４ ／ ５ 以上 的背板 背紧背牢 ， 背板排 列位 置和数 量基本 满足设 ３ 优 良： 柱窝挖到实底， 底梁铺设在实底上 ， 其深度要满足设计要求 。 计要求 。 优 良： 全部 背板背紧背牢 ， 背板 的排列位 置和数量 都要 满足设计要
合格 ： 偏差 ±１ 。 ， 不 可退山。 优 良： 偏差± ０ ． ５ 。 ， 不 可退山。
检 查数量 ： 根据 《 标 准》的规定 选定检 查点和 测点。 量测检 查点前 架支 架两侧的立柱 。
架支架两侧 的立柱。
巷道支护基础理论
巷道支护理论基础主要内容一、巷道支护基本理论二、煤巷锚杆支护关键技术三、煤巷顶板事故防治四、煤巷快速掘进技术1.巷道主要支护形式及其现状●煤巷支护主要形式●木支架●工字钢支架●U型钢支架●锚杆支护●巷道变形量大时上述支架难以满足支护要求木支架●优点：重量轻、加工容易、架设方便、有破坏信号●缺点：强度低、易破坏、不防火、易腐蚀、风阻大●适用条件：巷道服务期较短、压力小、断面积不大工字钢可缩性梯形支架井下应用●埋深小于400m的煤巷，支护没有问题工字钢可缩性梯形支架结构工字钢梯形支架破坏形式U型钢可缩性拱形支架适用巷道：围岩比较稳定受动压影响变形200—500mmU 型钢拱形支架破坏形式严重变形拱形录像U 型钢可缩性圆形支架适用巷道：1.服务时间长2.围岩不稳定 3受动压影响大 4.变形大于400mm 5.无底臌U型钢方环形可缩性环形支架锚杆支护梯形巷道适用巷道：1.服务时间长2.围岩不稳定3.受动压影响大4.变形大于800mm 5有底臌适用巷道：1.服务时间长2.围岩不稳定3.受动压影响大4.变形大于1000mm5有底臌锚杆支护拱形巷道低强度普通的锚杆支护常用支架的破坏形式1.埋深小于400m的煤巷，支护没有问题---木支架、工字钢支架和U型钢可缩性支架2.埋深超过600m，传统支护不能适应---木支架和金属刚性支架彻底毁坏---U型钢可缩性支架严重变形---低强度锚杆支护不能满足巷道维护要求3.现代化采煤迫切需要高水平的锚杆支护2、巷道变形破坏原因分析错误!未找到引用源。
1.巷道围岩条件差2.围岩应力大3.支护不适应岩石结构开采煤层顶底板岩层特点●埋藏深度100~1000m，压力250~2500t；●绝大多数顶板有直接顶、老顶和直接底、老底。
材料破坏机理岩块单轴压缩两种破坏形态岩石与软钢应力－应变曲线岩石循环加载曲线岩块轴向与横向应力应变曲线三向应力试验泥岩三轴试验曲线大理石三轴试验曲线点载荷试验直剪试验岩石抗剪强度试验岩石抗拉强度试验岩石试件主破裂面岩石破裂面极限莫尔圆包络线莫尔圆物理意义应力状态的图示莫尔圆的定量关系莫尔库仑准则三轴压缩极限应力圆单轴压缩极限应力圆共轭破裂面库仑准则用强度准则判断稳定性斜直线型莫尔包络线格里菲斯机理格里菲斯准则地应力实测结果普氏地压假说错误!未找到引用源。
2018一建《矿业工程》教材：巷道支护方法
2018一建《矿业工程》教材：巷道支护方法2018年一级建造师历年真题、模拟题尽收其中，全部由业界权威名师精心解析，精细化试题分析，完美解析一网打尽，在线做题请进/RHLAOC。
2018年一级建造师考试报名时间预计6月左右，考试时间预计9月中旬，为了帮助考生们更好的梳理考点，小编特为大家整理了2018一级建造师《矿业工程》教材：巷道支护方法，包括矿山井巷工程稳定及其特点、围岩应力及其分布特点、围岩与支护共同作用原理及其意义、巷道主要支护形式和方法、锚喷支护、衬砌(磕)和装配式混凝土大弧板支护、支架支护、锚索支护、井巷工程稳定与支护施工的基本原则、充分利用围岩强度和围岩自承能力、控制围岩应力、合理应用支护技术、充分利用监测一反馈手段、新奥法基本内容，赶紧来开森学学习吧。
更多一级建造师报名条件、一级建造师备考指导等信息请持续关注开森学官网一级建造师频道。
1G416046 巷道支护方法一、矿山井巷工程稳定及其特点(一)围岩应力及其分布特点1.围岩应力的一般概念围岩应力指围岩内重新分布的rN.力。
罔岩应力11'，现高应力的现象称为应力集中。
此时(种)围岩应力和原岩应力的比ifI.称为应力集中系数。
原岩应力在井巷工程的施工lÌÎj !;现存在，井巷工程在有原岩应力条件下施筑。
围岩应力是原岩应力受扰动后的新的应力状态。
这是围岩应力性质特点及其构成对地下结构作用特点的重要因素。
2. 围岩应力分布特性围岩弹性应力的分布特点表明，原岩应力特性(水平应力和竖向应力之比)、巷道形状(竖轴与横轴之比)对围岩应力分布有重要影响。
竖向原岩应力偏大，则巷道以竖向轴较长为有利;反之亦然。
对于直线形巷道，一般在断面的拐角部位有较严重的应力集中，巷道的直线部位越长越易出现拉应力。
当围岩应力超过岩石强度极限时，巷道周围就会有破坏区域，巷道周边岩石的承学尔森教育—大建工领域专业的一站式职业教育机构载能力(应力)降低，高应力移向围岩深部。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
立志当早，存高远
巷道支架支护原理
1．巷道金属支架的工作特性
从总的规律看，巷道上覆岩体的重量由巷道支架承担的仅占1％～2％，其余的完全由巷道周围岩体承受。
研究表明，巷道支架的工作特征与一般地面工程结构有着根本性区别，支架受载的大小不仅取决于本身的力学特性（承载能力、刚度和结构特征），而且与其支护对象围岩本身的力学性质和结构有密切关系，也就是支架-围岩相互作用关系。
2．支架-围岩相互作用的基本状态
①当巷道顶板岩石与上覆岩层离层或脱落时，支架仅受到离层或脱落岩石自重压力作用，支架处于给定载荷状态。
②当巷道顶板岩石与上覆岩层没有离层或脱落时，支架的受载和压缩变形将取决于上覆岩层的运动状态。
这种情况下仅靠支架本身的支撑力无法阻止上覆岩层的运动，只有当上覆岩层下沉过程中受到采空区已冒落矸石或充填物阻挡时，支架的收缩变形才能停止，这时支架处于给定变形状态。
3．支架-围岩相互作用原理
现有的各种巷道支架，在支架-围岩力学平衡系统中，只能承担极其有限的一小部分载荷，支架在围岩内部应力平衡关系中所起的作用是微小的，更不能企图依靠支架去改变上覆岩层的运动状态。
然而支架的这个微小的支撑力又是极其重要和必不可少的，支架的工作阻力，尤其是初撑力在一定程度上能相当有效地抑制直接顶板离层，控制围岩塑性区的再发展和围岩的持续变形，保持围岩的稳定。
因此，巷道支架系统必须具有适当的强度和一定的可缩性，才能有效地控制和适应围岩的变形。