(完整版)巷道支护基础理论课件
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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
巷道支护PPT
1.技术上先进，质量上可靠 具有良好的物理力学性能，抗压强度较高，能起支撑地压作业； 混凝土能充填围岩的裂隙、节理和凹穴的岩石，提高围岩强度； 完全隔绝了空气、水与围岩接触，有效防止风化潮解而引起的 围岩破坏与剥落； 不仅提高围岩的自撑能力，且使混凝土与围岩形成一个共同工 作的力学统一体，把岩石载荷转化成岩石承载结构。 2.经济上合理，工艺上简便 开挖工作量可减少15%以上，支护材料也大幅度减少； 支护速度可以提高2~4倍，劳动力节省50%以上。
巷道支护
掘进基础知识
巷道施工一般包括掘进、支护和安装3 大环节。掘进和支护两个工序关系密切， 必须正确而又及时的予以支护，掘进工作 才能正常进行。
1 2 3 4
巷道支护形式简介 锚杆支护 重点
锚索支护
喷射混凝土支护
目 录
5
6
联合支护
本课小节
难点
一、巷道支护形式简介
二、锚杆支护
锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打 眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固， 充分利用围岩自身强度，从而达到支护巷道的 目的。
2
锚杆支护
（3）对于层状岩体，由于锚杆的作用，对岩层离层产生一 定的阻碍作用，并增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗 剪作用阻止了岩层间产生相对滑动，从而将整个岩层夹紧形 成组合梁，提高了岩层的承载能力。
（4）由于锚杆作用，从而形成了3个作用面，改变了边界岩 体的受力状态，使其由二维应力状态转化为三维应力状态， 提高了岩体的承载能力。
锚杆支护可大幅度节约大量钢材、木材等支护材料。
2
锚杆支护
（二）锚杆分类
1. 按照锚杆的锚固方式可以分为： （1）机械锚固式锚杆：楔缝式、倒楔式及胀壳式锚杆。 （2）黏结锚固式锚杆：树脂锚杆、水泥锚杆及水泥 砂浆锚杆。 （3）摩擦锚固式锚杆：管缝式锚杆及胀管式锚杆。 （4）混合锚固式锚杆：同时使用两种或两种以上锚 固方式的锚杆。
巷道支护
掘进基础知识
巷道施工一般包括掘进、支护和安装3 大环节。掘进和支护两个工序关系密切， 必须正确而又及时的予以支护，掘进工作 才能正常进行。
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巷道支护形式简介 锚杆支护 重点
锚索支护
喷射混凝土支护
目 录
5
6
联合支护
本课小节
难点
一、巷道支护形式简介
二、锚杆支护
锚杆支护就是在巷道掘进后，先向围岩打 眼，在眼孔内锚入锚杆，把巷道围岩予以加固， 充分利用围岩自身强度，从而达到支护巷道的 目的。
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锚杆支护
（3）对于层状岩体，由于锚杆的作用，对岩层离层产生一 定的阻碍作用，并增大了岩层间的摩擦力，与锚杆本身的抗 剪作用阻止了岩层间产生相对滑动，从而将整个岩层夹紧形 成组合梁，提高了岩层的承载能力。
（4）由于锚杆作用，从而形成了3个作用面，改变了边界岩 体的受力状态，使其由二维应力状态转化为三维应力状态， 提高了岩体的承载能力。
锚杆支护可大幅度节约大量钢材、木材等支护材料。
2
锚杆支护
（二）锚杆分类
1. 按照锚杆的锚固方式可以分为： （1）机械锚固式锚杆：楔缝式、倒楔式及胀壳式锚杆。 （2）黏结锚固式锚杆：树脂锚杆、水泥锚杆及水泥 砂浆锚杆。 （3）摩擦锚固式锚杆：管缝式锚杆及胀管式锚杆。 （4）混合锚固式锚杆：同时使用两种或两种以上锚 固方式的锚杆。
井巷工程巷道支护PPT课件
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。
第14页/共32页
混凝土工程特点或 所处环境条件
优先选用
可以选用
不宜使用
1.在普通气候环境中
160 140 120 100
80 60 40 20
0 0
煤
页岩
砂页岩
砂岩
5
10
15
原岩应力p 0/MPa
石灰岩 20
花岗岩 25
第1页/共32页
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；
经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性； 混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度； 混凝土应具有适应其所处环境的耐久性； 经济合理，在保证质量前提下，降低造价
第19页/共32页
⑴ 和易性
是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实）， 并能获得质量均匀、成型密实的性能。
指标：流动性、粘聚 性、保水性。
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2页/共32页
第一节 支护材料
棚式支架 支护
———— 石材整体支护
梯形金属支架 索
料石
拱形可缩金属支架
砖
木支架
混凝土
钢筋混凝土支架
钢筋— 锚喷
巷道支护课件
A6分别为5～0.15㎜各号筛上的累计筛余百分率。细度模数愈大，
表示砂子愈粗。 细度模数在3.7～3.1者为粗砂； 3.0～2.3者为中砂； 2.2～1.6者为细砂； 1.5～0.7者为特细砂。
第一节 支护材料
3.粗骨料 在混凝土中，凡粒径大于4.75㎜的骨料称粗骨料，常用的有卵石(砾 石)与碎石两种。 粗骨料的颗粒形状还有属于针状颗粒和片状颗粒的，不应超过规定 含量。
第一节 支护材料
（四）混凝土配合比设计
1.绝对体积法的基本原理 绝对体积法是以组成混凝土拌合物的水泥、砂子，石子及水等材料， 经过充分搅拌后，互相填充而达到绝对密实为原则进行设计的，即混凝 土体积等于各组成材料绝对体积的总和。 2.设计步骤 1）确定配制混凝土强度Rh
Rh=Rb+б0 Rb—设计的强度等级
而疵病对木材抗压强度影响较小。 ⑵ 木材含水率对强度的影响程变也是不同的，对顺纹抗压和抗弯强
低于表5-2的规定。
第一节 支护材料
表5-2 硅酸盐水泥各龄期强度（GB175-85）
第一节 支护材料
4.硅酸盐水泥的应用 在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥的标号较高，常用于重要结构中 的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。
硅酸盐水泥的凝结硬化较快，适用于早期强度高、凝结快的工程，
地下工程的喷浆及喷射混凝土支护等宜于采用。
（一）混凝土的组成材料
1．水泥 2．细骨料 混疑土强度的产生，主要是由于水泥硬化的结果。 在混凝土中，凡粒径在0.15～4.75㎜之间的骨料称为细骨
料。一般多以天然砂为细骨料。其中以石英砂为最佳。 砂中含泥量， 当混凝土强度等级≥C30时， ≤砂重的3％． 当混疑上强度等级＜C30时， ≤砂重的5％； 有抗冻、抗渗要求或其他特殊要求的混疑土，≤3%。 云母含量，不宜超过砂重的2％。 轻物质(比重小于2.0，如煤和褐煤等)含量不宜超过砂重1%。 硫化物和硫酸盐含量以SO3计不宜超过砂重1%。 有机质含量用比色法试验，颜色不宜深于标准色。
表示砂子愈粗。 细度模数在3.7～3.1者为粗砂； 3.0～2.3者为中砂； 2.2～1.6者为细砂； 1.5～0.7者为特细砂。
第一节 支护材料
3.粗骨料 在混凝土中，凡粒径大于4.75㎜的骨料称粗骨料，常用的有卵石(砾 石)与碎石两种。 粗骨料的颗粒形状还有属于针状颗粒和片状颗粒的，不应超过规定 含量。
第一节 支护材料
（四）混凝土配合比设计
1.绝对体积法的基本原理 绝对体积法是以组成混凝土拌合物的水泥、砂子，石子及水等材料， 经过充分搅拌后，互相填充而达到绝对密实为原则进行设计的，即混凝 土体积等于各组成材料绝对体积的总和。 2.设计步骤 1）确定配制混凝土强度Rh
Rh=Rb+б0 Rb—设计的强度等级
而疵病对木材抗压强度影响较小。 ⑵ 木材含水率对强度的影响程变也是不同的，对顺纹抗压和抗弯强
低于表5-2的规定。
第一节 支护材料
表5-2 硅酸盐水泥各龄期强度（GB175-85）
第一节 支护材料
4.硅酸盐水泥的应用 在常用的水泥品种中，硅酸盐水泥的标号较高，常用于重要结构中 的高强度混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土工程。
硅酸盐水泥的凝结硬化较快，适用于早期强度高、凝结快的工程，
地下工程的喷浆及喷射混凝土支护等宜于采用。
（一）混凝土的组成材料
1．水泥 2．细骨料 混疑土强度的产生，主要是由于水泥硬化的结果。 在混凝土中，凡粒径在0.15～4.75㎜之间的骨料称为细骨
料。一般多以天然砂为细骨料。其中以石英砂为最佳。 砂中含泥量， 当混凝土强度等级≥C30时， ≤砂重的3％． 当混疑上强度等级＜C30时， ≤砂重的5％； 有抗冻、抗渗要求或其他特殊要求的混疑土，≤3%。 云母含量，不宜超过砂重的2％。 轻物质(比重小于2.0，如煤和褐煤等)含量不宜超过砂重1%。 硫化物和硫酸盐含量以SO3计不宜超过砂重1%。 有机质含量用比色法试验，颜色不宜深于标准色。
《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。
第四节巷道掘进及支护ppt课件
５、下底梁或架设环形支架 当巷道发生底臌时采用下底梁的方式支护，
当巷道底臌严重时，采用架设环形支架的方式 支护。 ６、架木垛
当巷道冒落较高，支架上方顶板空隙较大时， 应棚梁上方架设木垛接顶，以防止顶板继续冒 落。架设木垛处应加强通风工作，以吹淡冒高 处的瓦斯。
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
７、套棚维修砌碹巷道 当砌碹巷道失修不严重时，若不影响通风与
巷道维修及冒顶处理的安全措施 （１）维修巷道前，应对巷道维修点进行瓦斯 浓度测定，只有在回风流中，瓦斯浓度不超过 １％，二氧化碳浓度不超过1.5％，才能进行 维修。否则，应先处理瓦斯或二氧化碳，只有 当瓦斯和二氧化碳的浓度符合《煤矿安全规程》 有关规定后，才可以进入巷道进行维修。
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
通风设施亦称通风构筑物，其使用地点对巷 道支护的要求主要是结构严密、坚固、不漏风或 少漏风，通风阻力小。
通风设施
风硐 风桥 测风站 风门 密闭墙
精品课件
第巷四道维节修及冒顶巷处理道掘进及支护 １、井巷失修率：是指统计期末失修巷道总长度 占巷道总长度的百分比。 E1=(L失1/L总)Ｘ100% 式中： E1——巷道失修率，%； L失1——统计期末失修巷道总长度，为失修巷道 和严重失修巷道之和，m L总——统计期末矿井巷道总长度，是指矿井正在 使用的全部巷道长度，m
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
３、加固支架 对于失修不严重，不影响安全使用的巷道，可
采用加固的办法进行维修，方法有打中柱、架套 棚、支抬棚等。 ４、改用砌碹支护
当失修巷道冒落很高、片帮严重，使用架棚修 复有困难时，可改用砌碹支护。也可以墙体砌筑， 顶梁采用架设钢梁的方式。
当巷道底臌严重时，采用架设环形支架的方式 支护。 ６、架木垛
当巷道冒落较高，支架上方顶板空隙较大时， 应棚梁上方架设木垛接顶，以防止顶板继续冒 落。架设木垛处应加强通风工作，以吹淡冒高 处的瓦斯。
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第四节 巷道掘进及支护
７、套棚维修砌碹巷道 当砌碹巷道失修不严重时，若不影响通风与
巷道维修及冒顶处理的安全措施 （１）维修巷道前，应对巷道维修点进行瓦斯 浓度测定，只有在回风流中，瓦斯浓度不超过 １％，二氧化碳浓度不超过1.5％，才能进行 维修。否则，应先处理瓦斯或二氧化碳，只有 当瓦斯和二氧化碳的浓度符合《煤矿安全规程》 有关规定后，才可以进入巷道进行维修。
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
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第四节 巷道掘进及支护
通风设施亦称通风构筑物，其使用地点对巷 道支护的要求主要是结构严密、坚固、不漏风或 少漏风，通风阻力小。
通风设施
风硐 风桥 测风站 风门 密闭墙
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第巷四道维节修及冒顶巷处理道掘进及支护 １、井巷失修率：是指统计期末失修巷道总长度 占巷道总长度的百分比。 E1=(L失1/L总)Ｘ100% 式中： E1——巷道失修率，%； L失1——统计期末失修巷道总长度，为失修巷道 和严重失修巷道之和，m L总——统计期末矿井巷道总长度，是指矿井正在 使用的全部巷道长度，m
精品课件
第四节 巷道掘进及支护
３、加固支架 对于失修不严重，不影响安全使用的巷道，可
采用加固的办法进行维修，方法有打中柱、架套 棚、支抬棚等。 ４、改用砌碹支护
当失修巷道冒落很高、片帮严重，使用架棚修 复有困难时，可改用砌碹支护。也可以墙体砌筑， 顶梁采用架设钢梁的方式。
巷道支护培训课件
锚杆间距
锚固力
锚杆间距指相邻两根锚杆之间的中心距离， 一般根据松动圈厚度、围岩稳定性及锚杆承 载能力来确定。
锚固力指锚杆对围岩产生的主动力，一般根 据围岩稳定性及使用要求来确定。
巷道支护设计的计算方法
围岩应力计算
根据巷道形状和尺寸、 围岩物理力学性质及地 应力条件等，计算出围 岩应力。
松动圈计算
根据围岩应力计算结果 ，确定松动圈的范围和 厚度。
分段设计，合理施工
针对不同的围岩类型和施工条件，应分段进行支护设计，并对各段支护进行合理组合，以 达到最佳的支护效果。
巷道支护设计的主要参数
锚杆直径
锚杆长度
锚杆直径的大小直接影响到锚杆的承载能力 和安装效果，一般根据巷道围岩强度、稳定 性以及使用要求等因素来确定。
锚杆长度应满足穿透巷道表面松动圈的范围 ，同时能够与巷道底板和顶部锚固，一般根 据松动圈厚度及围岩稳定性来确定。
02
巷道支护设计
巷道支护设计的原则和流程
确保支护安全可靠
巷道支护设计应遵循“安全第一，预防为主”的原则，根据巷道实际情况进行合理设计， 确保在各种复杂条件下能够有效地控制围岩变形和破坏，保障安全生产。
因地制宜，综合考虑
巷道支护设计应充分考虑工程地质、水文地质、施工条件、使用要求等因素，同时要兼顾 技术、经济、环境等多方面的综合效益。
05
工程实例分析
工程实例一
1 2 3
支护设计概述
本案例介绍了某矿井下巷道支护设计的主要原 则、支护形式及支护参数的确定等内容。
施工工艺流程
详细阐述了巷道支护施工的工艺流程，包括锚 杆（锚索）施工、钢筋网铺设、喷射混凝土等 环节。
经验总结
总结了该工程实例中成功的经验和不足之处， 提出了针对不同地质条件的巷道支护设计和施 工建议。
巷道支护培训课件
锚杆支护
2.4.1锚杆的分类及加固原理 1、概念 锚杆是锚固在煤或岩体之内并用于维护围岩 稳定的杆状结构物。锚杆支护是一种主动支护形式，与其他 支护相比，具有支护工艺简单、支护效果好、材料消耗和支 护成本低、运输和施工方便等优点。 2、分类 目前，国内外适用于不同条件、具有不同功 能和用途的锚杆有数百种，按锚杆与被锚固体（煤、岩体） 的锚固方式大体可分为粘结式、机械式、摩擦式三类；按锚 固段的长短可分为端头锚固、全长锚固和加长锚固；按锚杆 杆体的工作特性可分为刚性锚杆和可延伸锚杆；根据锚杆强 度的大小可分为普通锚杆和高强度（超高强度）锚杆。具体 分类方法见图2-1所示。 单体锚杆主要由锚头（锚固段）、杆体、锚尾（外露段 ）、托盘等部件组成。
锚喷网支护技术
巷道支护形式的选取必须根据巷道的用途、 服务年限、围岩状况、地应力大小等因素确定。 一般情况下，服务年限长的开拓巷道和硐室及以 变形地压为主的其他巷道，要及时封闭围岩，多 采用锚喷（网）联合支护，对于以松碎为主的回 采巷道多选用锚网梁或与锚索相配合（锚网索） 的联合支护，亦可用可缩性金属支架。
2.4锚杆支护
为了保持巷道的稳定性，防止围岩发生垮落或过大变形， 巷道掘进后一般都要进行支护。在巷道施工中，支护工作 量占有很大的比重，支护的工作进度直接影响成巷速度。 过去，人们常把架设各种形式的支架作为维护巷道的 主要手段。我国煤矿的巷道支护，曾先后采用过不同结构 形式的木材支架、金属支架、预制钢筋砼支架，以及料石 砌碹、整体浇灌砼碹等等。 以上这类支架在各个发展阶段，对维护各种不同巷道 都取得了一定的效果。但这类支架不能积极地发挥围岩的 自承能力，而是靠支架构件的强度消极被动地承受地压， 因此不仅消耗支架材料多，劳动强度大，而且施工速度慢， 严重影响了巷道快速施工。
巷道支护培训课件
巷道支护技术的发展历程
传统支撑结构
传统的巷道支护采用木支架、钢板桩、钢筋混凝土支架等支撑结构。
现代支撑技术
现代的巷道支护技术包括锚杆支护、喷射混凝土支护、锚索支护、联合支护 等。
02
巷道支护理论
应力场与位移场分析
应力场分析
应力场是物体受到外力作用后，在物体内部产生的应力分布情况，巷道周围的应 力分布受到采动和地质条件等多种因素的影响。
实际效果
通过采取综合支护措施，有效控 制了硐室围岩变形和塌方事故的 发生，保障了硐室的安全使用和 施工进度。同时通过注浆加固， 提高了围岩的整体性和稳定性， 减少了后续维护费用。
THANKS
谢谢您的观看
运输
巷道支护材料在运输过程中，应按照厂家规定进行，并应确保材料在运输过 程中不损坏、不变形、不污染环境。
04
巷道支护施工流程与技术要求
巷道支护施工流程
施工准备
包括现场勘察、方案设计、材料采购和人 员组织等方面。
巷道支护施工
根据方案设计要求，采用合适的支护方式 进行施工。
施工通道建设
包括开挖、锚网喷浆、模板安装和混凝土 浇筑等步骤。
采用锚索+钢拱架+喷射混凝土的综合支护方案，对破碎带进行加固
和支撑。
03
实际效果
通过采取综合支护措施，有效控制了岩石破碎带引起的围岩变形和塌
方事故的发生，保障了巷道的安全使用。
工程案例四：某大型硐室支护设计与施工
支护难点
硐室跨度较大，地质条件复杂， 存在多处软弱破碎带。
支护方案
采用钢筋混凝土+钢拱架+锚杆+ 锚索的综合支护方案，同时对软 弱破碎带进行注浆加固。
巷道支护培训课件
巷道支护培训课件
xx年xx月xx日
目录
• 巷道支护概述 • 巷道支护理论 • 巷道支护设计 • 巷道支护施工 • 巷道支护实例分析 • 巷道支护未来发展趋势与展望
01
巷道支护概述
巷道支护的基本概念
巷道支护定义
巷道支护是指在地下开采过程中，为防止围岩变形、破坏和 垮落，维护巷道空间稳定和安全，对巷道进行支撑和加固的 工程技术。
自动化技术
利用自动化设备与仪器，提高巷道支护施工的效率和质量， 减少人工操作，降低安全风险。
多因素耦合作用下巷道支护关键技术研究
地质条件
研究不同地质条件下（如地层岩性、地质构造、水文地质等）的巷道支护关 键技术，提高支护效果和安全性。
机械装备
研发高效、智能的施工机械装备，优化巷道支护施工工艺，提高施工效率和 质量。
降低成本
采用合理的巷道支护方式可以降低支护成本， 提高经济效益。
02
巷道支护理论
弹性力学理论
1
弹性力学是研究物体在弹性阶段内，由于受到 外力作用而产生的应力和变形规律的学科。
2
在巷道支护中，弹性力学被用于研究巷道围岩 的应力分布和变形规律，为支护设计提供理论 支持。
3
弹性力学理论可用于分析巷道围岩的应力状态 ，预测围岩的变形和破坏，以及设计合适的支 护方案。
01
混凝土配合比设计
根据巷道支护的设计要求，进行混凝 土的配合比设计。
02
喷射设备选择与调试
选择合适的喷射设备，并进行调试， 确保设备正常运行。
03
喷射混凝土施工
将搅拌好的混凝土通过喷射设备喷射 到巷道岩壁上，控制喷射厚度和表面 平整度。
质量检测与验收
质量检测方法
xx年xx月xx日
目录
• 巷道支护概述 • 巷道支护理论 • 巷道支护设计 • 巷道支护施工 • 巷道支护实例分析 • 巷道支护未来发展趋势与展望
01
巷道支护概述
巷道支护的基本概念
巷道支护定义
巷道支护是指在地下开采过程中，为防止围岩变形、破坏和 垮落，维护巷道空间稳定和安全，对巷道进行支撑和加固的 工程技术。
自动化技术
利用自动化设备与仪器，提高巷道支护施工的效率和质量， 减少人工操作，降低安全风险。
多因素耦合作用下巷道支护关键技术研究
地质条件
研究不同地质条件下（如地层岩性、地质构造、水文地质等）的巷道支护关 键技术，提高支护效果和安全性。
机械装备
研发高效、智能的施工机械装备，优化巷道支护施工工艺，提高施工效率和 质量。
降低成本
采用合理的巷道支护方式可以降低支护成本， 提高经济效益。
02
巷道支护理论
弹性力学理论
1
弹性力学是研究物体在弹性阶段内，由于受到 外力作用而产生的应力和变形规律的学科。
2
在巷道支护中，弹性力学被用于研究巷道围岩 的应力分布和变形规律，为支护设计提供理论 支持。
3
弹性力学理论可用于分析巷道围岩的应力状态 ，预测围岩的变形和破坏，以及设计合适的支 护方案。
01
混凝土配合比设计
根据巷道支护的设计要求，进行混凝 土的配合比设计。
02
喷射设备选择与调试
选择合适的喷射设备，并进行调试， 确保设备正常运行。
03
喷射混凝土施工
将搅拌好的混凝土通过喷射设备喷射 到巷道岩壁上，控制喷射厚度和表面 平整度。
质量检测与验收
质量检测方法
巷道支护PPT教案
压力的作用
1.在煤体边缘或煤体下 放的低压区内布置 巷道
2.错过高压作用的时间 ，等压力充分稳定后再
掘巷
通过人为方法使巷道围岩受到松 动，形成卸载槽孔或其他形式的 卸载空间，迫使载荷转移到离巷 道较远的地点，达到减轻巷道受
压的目的
1.在巷道或底板中形成 卸载槽孔
2.宽面掘进或在巷旁故 意留出卸载空间
二、影响巷道围岩压力的地质因素 ➢ 影响围岩压力的因素很多，通常可分为地质、开采和支护等类，影响围岩压力
的地质因素有：原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。 ➢ (1)原岩应力状态
原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力。原岩应力随开采深度的增加而增 长。所以，随采深的增加，巷道围岩压力会明显增长。原岩体中主应力的大小和 方向不同，对巷道的影响作用不同，也直接影响到围岩压力。
13
➢ 一、木材支架
➢ 二、料石和混凝土砌碹
➢ 三、金属支架 ：
承载能力大，可多次复用，
储运方便，安装容易及迅
速等优点 。
料石支护的基本形状
第8页/共13页
2021/7/30
9
金属支架
第9页/共13页
2021/7/30
10
第二节 巷道支护及其材料
①矿用工字钢刚性支架 ②微拱形刚性金属支架 ③矿用工字钢梯形可缩性支架 ④U型钢拱形可缩性支架 ⑤U型钢梯形可缩性支架
➢ 围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨 胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水 膨胀而引起的。从现象上看，属于变形压力范畴，但两者 的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应， 后者主要是围岩应力与结构效应。
第2页/共13页
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1.在煤体边缘或煤体下 放的低压区内布置 巷道
2.错过高压作用的时间 ，等压力充分稳定后再
掘巷
通过人为方法使巷道围岩受到松 动，形成卸载槽孔或其他形式的 卸载空间，迫使载荷转移到离巷 道较远的地点，达到减轻巷道受
压的目的
1.在巷道或底板中形成 卸载槽孔
2.宽面掘进或在巷旁故 意留出卸载空间
二、影响巷道围岩压力的地质因素 ➢ 影响围岩压力的因素很多，通常可分为地质、开采和支护等类，影响围岩压力
的地质因素有：原岩应力状态、围岩力学性质及岩体结构等。 ➢ (1)原岩应力状态
原岩应力是引起围岩变形、破坏的基本作用力。原岩应力随开采深度的增加而增 长。所以，随采深的增加，巷道围岩压力会明显增长。原岩体中主应力的大小和 方向不同，对巷道的影响作用不同，也直接影响到围岩压力。
13
➢ 一、木材支架
➢ 二、料石和混凝土砌碹
➢ 三、金属支架 ：
承载能力大，可多次复用，
储运方便，安装容易及迅
速等优点 。
料石支护的基本形状
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9
金属支架
第9页/共13页
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第二节 巷道支护及其材料
①矿用工字钢刚性支架 ②微拱形刚性金属支架 ③矿用工字钢梯形可缩性支架 ④U型钢拱形可缩性支架 ⑤U型钢梯形可缩性支架
➢ 围岩膨胀、崩解体积增大而施加于支护上的压力，称为膨 胀压力。膨胀压力与变形压力的基本区别在于它是由吸水 膨胀而引起的。从现象上看，属于变形压力范畴，但两者 的变形机制截然不同，前者是指与水发生物理化学反应， 后者主要是围岩应力与结构效应。
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采掘技术课件巷道支护
锚杆支护
通过在巷道顶部和侧壁安装锚杆，强化巷道结构。
喷射混凝土
将混凝土喷射到巷道壁面形成防护层，增强巷道 强度。
巷道支护的重要性
1 安全保障
巷道支护确保矿工的安全，防止发生塌方和坍塌。
2 设备保护
支护结构有助于保护巷道内的设备免受岩石和矿石的损害。
3 提高效率
稳定的巷道支护可以提高采矿作业的效率和生产能力。
3
智能监控系统
使用传感器和数据分析技术，实时监测巷道支护的健康状况。
巷道支护的设计原则
1 适应性
支护设计应根据具体巷道 情况和采矿工艺进行优化 和调整。
2 经济性
支护方案应在满足安全和 稳定要求的前提下，尽可 能降低成本。
3 可持续性
支护材料和技术应考虑环 境影响，并且能够长期维 持巷道结构的稳定性。
巷道支护实施过程
规划
根据巷道的设计要求 确定支护方案Βιβλιοθήκη 并进 行详细规划。准备工作
准备所需的支护材料、 设备和人力资源。
施工
按照支护方案进行施 工，确保支护结构的 质量和稳定。
验收
对巷道支护进行检查 和验收，确保符合设 计要求和安全标准。
总结和展望
巷道支护在采掘工程中起着关键的作用。随着技术的不断发展，我们可以预见未来还会有更多创新的支护技术 出现，进一步提高巷道的安全性和效率。
采掘技术课件巷道支护
在采掘技术中，巷道支护是一项至关重要的工作。本课件将介绍采掘巷道支 护的常见方法、重要性、传统与创新技术、设计原则、实施过程，并对其进 行总结和展望。
巷道支护方法
钢架支护
使用钢制构架结构来加固巷道，提供稳定的支撑 系统。
矿石充填
利用矿石充填巷道，加固巷道墙壁，并提供一定 的支撑。
掘进巷道支护ppt课件
L t
压 缩 拱
图1-4压缩（组合）拱理论
（二）锚杆支护类型
锚杆支护类型很多，按锚杆材 料分类，有木锚杆、竹锚杆、金属 锚杆、树脂锚杆、快硬水泥锚杆。 按锚杆作用方式分类，有端部锚固 型锚杆、全长胶结型锚杆、摩擦型 锚杆、长锚索法。
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常见的两种主要锚杆支护如下： 1.顶板锚杆—超高强度螺纹钢锚杆 （1）锚杆杆体。锚杆杆体 采用φ22mm无纵筋左旋螺纹钢杆体，材质为 20MnSi经中频调质处理，其强度提高到：屈 服强度平均610MPa，屈服载荷平均231.8kN， 极限强度平均820MPa，极限载荷平均 311.6kN，伸长率平均19%。 （2）锚固形式：全长锚固 （3）锚杆托盘等附件：锚杆托盘为压制 蝶形托盘，其承载能力大，消耗材料少，强 度与锚杆杆体相适应。为了提高锚杆的预紧 力，配有减摩擦尼龙垫；为了适应锚杆安装 角度和防止树脂锚固剂外流，还附有球形垫。 锚杆螺母的强度与锚杆杆体等相匹配。 超高强度锚杆结构见图1-5。
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Байду номын сангаас
（6）采用人工上料喷射机喷射混凝土、 砂浆时，必须采用潮料，并使用除尘风机 对上料口、余气口除尘。喷射前，必须冲 洗岩帮。喷射后应有养护措施。作业人员 必须佩戴劳动保护用品。 （7）锚杆必须按规定做拉力试验。媒 巷还必须进行顶板离层监测，并用记录牌 板显示。对喷体必须做厚度和强度检查。 并有检查和试验记录。在井下做锚固力试 验时，必须有安全措施。 （8）锚杆必须有机械或力矩扳手拧紧， 确保锚杆的托板紧贴巷壁。 （9）岩帮的涌水地点，必须处理。 （10）处理堵塞的喷射管路时，喷枪口 的前方及其附近严谨有其他人员。
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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
适用巷道：
•围岩比较稳定 •受动压影响 •变形200—500mm
工字钢梯形支架破坏形式
U型钢可缩性拱形支架
两相邻采空区周围的应力分布
开采形成的支承压力
老顶断裂前的结构形式及其周围的应力再分布 A—应力增高区; B—应力降低区; C—应力不变区
煤巷上方应力升高
围岩松软破碎； 受采动强烈影响，地应力大； 巷道剧烈变形；
煤柱底板应力分布
英国煤柱应力测量结果
煤柱应力
圆形巷道受均布载荷围岩应力
圆形巷道受不等载荷围岩应力
不同类型覆岩开采后的破坏情况
1—冒落带; 2—裂隙带 a—覆岩为软岩层; b—覆岩为中硬岩层; c—覆岩为坚硬岩层
开采后上覆岩层分区与分带
A— 煤壁支撑影响区(a—b); B—离层区(bc); C—重新压实区(cd); I—冒落带; II—裂隙带; III—弯曲下沉带; —支撑影响角
工作面周围应力集中
巷道影响区
是指巷道周围岩体中由于掘进巷道而使 应力比原岩应力发生明显变化(大于5％) 的地区。
松脱压力可采用松散介质极限平衡理论或块 体极限平衡理论进行分析和估算。
变形压力
是指由于围岩产生指向巷道(硐室)的位移时挤压支护 体而造成的压力。
它在围岩与支护体相互作用过程中施加于支护体上。 在“围岩–支架”力学体系中，只要围岩变形而支护体 又限制其变形，围岩就对支护体施加变形压力。
变形压力和支护体的刚度有关。在一定的条件下，支 护体刚度越大，变形压力也越大。围岩变形不仅包括 弹性变形，塑性变形，而且还包括与时间有关的流变 变形。对于松软岩体尤为明显，其值远比弹、塑性变 形大，而且随时间而不断增加,因而支护体所受到的变 形压力也不断增加。
锚杆支护梯形巷道
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
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
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 现代化采煤迫切需要高水平的锚杆支护
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
松动圈
巷道周围岩体发生破裂和松动的区域， 通常称为松动圈。
其范围一般为0.5~1.5m，它与岩体性质 及抗压强度等有关。
松脱压力
由于地质弱面的切割、采动引起的离层或岩 块冒落等原因所造成的松散岩体作用于支护 结构物上的压力，称散体地压或松脱压力。 当支护结构不能有效地限制围岩变形的发展， 而在周围岩体内形成松动圈时，往往导致松 动围岩压力的出现。
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
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
塑性圈
在集中应力作用下，当巷道围岩所受应力超过 其屈服强度时，就会产生塑性变形，在巷道周 围形成一个塑性变形区，其边界称为塑性圈。
圈内岩体的基本特征是裂隙增多。由于塑性圈 内岩石逐渐松弛，而丧失部分承载能力，使原 来巷道周边附近岩石承受的一部分应力转移给 邻近的一定深度的岩体，因而塑性圈也随之逐 步扩展到岩体内的一定深度。
2、巷道变形破坏原因分析
巷道围岩条件差 围岩应力大 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
适用巷道：
•服务时间长 •围岩不稳定 •受动压影响大 •变形大于400mm •无底臌
U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：
•服务时间长 •围岩不稳定 •受动压影响大 •变形大于800mm •有底臌
U型钢方环形可缩性环形支架
适用巷道：
•服务时间长 •围岩不稳定 •受动压影响大 •变形大于1000mm •有底臌
膨胀压力
是指由于围岩吸水发生膨胀而对支护体 产生的压力。
这种压力实质上是变形压力的一种，只 是它因含有大量蒙脱石等膨胀性矿物的 粘土岩所特有的一种围岩压力。
冲击压力
又称矿山冲击、冲击地压、岩爆等，是 矿压显现的动力现象之一。它是在集中 应力作用下，煤、岩体内积聚的弹性应 变能在一定条件下突然释放，使煤、岩 体发生急剧脆性破坏或大块煤体突然向 已采空间抛射的现象。
椭圆巷道周边应力
矩形巷道周边应力
圆形巷道塑性区分布
层状围岩巷道塑性区分布
层状围岩巷道围岩区分布规律
(a)―实体煤巷道；(b)―煤柱巷道；(c)―沿空巷道；(d)― 无 直 接 顶 、 底 的 煤 柱 巷 道 。 分 布 状 态 ： (a)―“ ＊ ” 型 ； (b) 、 (c)―半“＊”型；(d)―缺上（或下）的半“＊”型。与圆形巷 道、基本巷道分布状态不同，是研究动压、软岩巷道矿压的基 础。
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
太沙基地压学说
变形压力理论
巷道影响区
是指巷道周围岩体中由于掘进巷道而使 应力比原岩应力发生明显变化(大于5％) 的地区。
该区的范围与矿山岩石的性质、开采深 度、巷道的形状和尺寸等有关，一般影 响范围的直径为巷道最大线性尺寸的2～ 4倍。
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
适用巷道：
•围岩比较稳定 •受动压影响 •变形200—500mm
工字钢梯形支架破坏形式
U型钢可缩性拱形支架
两相邻采空区周围的应力分布
开采形成的支承压力
老顶断裂前的结构形式及其周围的应力再分布 A—应力增高区; B—应力降低区; C—应力不变区
煤巷上方应力升高
围岩松软破碎； 受采动强烈影响，地应力大； 巷道剧烈变形；
煤柱底板应力分布
英国煤柱应力测量结果
煤柱应力
圆形巷道受均布载荷围岩应力
圆形巷道受不等载荷围岩应力
不同类型覆岩开采后的破坏情况
1—冒落带; 2—裂隙带 a—覆岩为软岩层; b—覆岩为中硬岩层; c—覆岩为坚硬岩层
开采后上覆岩层分区与分带
A— 煤壁支撑影响区(a—b); B—离层区(bc); C—重新压实区(cd); I—冒落带; II—裂隙带; III—弯曲下沉带; —支撑影响角
工作面周围应力集中
巷道影响区
是指巷道周围岩体中由于掘进巷道而使 应力比原岩应力发生明显变化(大于5％) 的地区。
松脱压力可采用松散介质极限平衡理论或块 体极限平衡理论进行分析和估算。
变形压力
是指由于围岩产生指向巷道(硐室)的位移时挤压支护 体而造成的压力。
它在围岩与支护体相互作用过程中施加于支护体上。 在“围岩–支架”力学体系中，只要围岩变形而支护体 又限制其变形，围岩就对支护体施加变形压力。
变形压力和支护体的刚度有关。在一定的条件下，支 护体刚度越大，变形压力也越大。围岩变形不仅包括 弹性变形，塑性变形，而且还包括与时间有关的流变 变形。对于松软岩体尤为明显，其值远比弹、塑性变 形大，而且随时间而不断增加,因而支护体所受到的变 形压力也不断增加。
锚杆支护梯形巷道
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
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
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 现代化采煤迫切需要高水平的锚杆支护
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
松动圈
巷道周围岩体发生破裂和松动的区域， 通常称为松动圈。
其范围一般为0.5~1.5m，它与岩体性质 及抗压强度等有关。
松脱压力
由于地质弱面的切割、采动引起的离层或岩 块冒落等原因所造成的松散岩体作用于支护 结构物上的压力，称散体地压或松脱压力。 当支护结构不能有效地限制围岩变形的发展， 而在周围岩体内形成松动圈时，往往导致松 动围岩压力的出现。
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
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
塑性圈
在集中应力作用下，当巷道围岩所受应力超过 其屈服强度时，就会产生塑性变形，在巷道周 围形成一个塑性变形区，其边界称为塑性圈。
圈内岩体的基本特征是裂隙增多。由于塑性圈 内岩石逐渐松弛，而丧失部分承载能力，使原 来巷道周边附近岩石承受的一部分应力转移给 邻近的一定深度的岩体，因而塑性圈也随之逐 步扩展到岩体内的一定深度。
2、巷道变形破坏原因分析
巷道围岩条件差 围岩应力大 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
适用巷道：
•服务时间长 •围岩不稳定 •受动压影响大 •变形大于400mm •无底臌
U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：
•服务时间长 •围岩不稳定 •受动压影响大 •变形大于800mm •有底臌
U型钢方环形可缩性环形支架
适用巷道：
•服务时间长 •围岩不稳定 •受动压影响大 •变形大于1000mm •有底臌
膨胀压力
是指由于围岩吸水发生膨胀而对支护体 产生的压力。
这种压力实质上是变形压力的一种，只 是它因含有大量蒙脱石等膨胀性矿物的 粘土岩所特有的一种围岩压力。
冲击压力
又称矿山冲击、冲击地压、岩爆等，是 矿压显现的动力现象之一。它是在集中 应力作用下，煤、岩体内积聚的弹性应 变能在一定条件下突然释放，使煤、岩 体发生急剧脆性破坏或大块煤体突然向 已采空间抛射的现象。
椭圆巷道周边应力
矩形巷道周边应力
圆形巷道塑性区分布
层状围岩巷道塑性区分布
层状围岩巷道围岩区分布规律
(a)―实体煤巷道；(b)―煤柱巷道；(c)―沿空巷道；(d)― 无 直 接 顶 、 底 的 煤 柱 巷 道 。 分 布 状 态 ： (a)―“ ＊ ” 型 ； (b) 、 (c)―半“＊”型；(d)―缺上（或下）的半“＊”型。与圆形巷 道、基本巷道分布状态不同，是研究动压、软岩巷道矿压的基 础。
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
太沙基地压学说
变形压力理论
巷道影响区
是指巷道周围岩体中由于掘进巷道而使 应力比原岩应力发生明显变化(大于5％) 的地区。
该区的范围与矿山岩石的性质、开采深 度、巷道的形状和尺寸等有关，一般影 响范围的直径为巷道最大线性尺寸的2～ 4倍。