井巷工程之巷道支护

第四章巷道支护

主讲：郅荣伟

第一节巷道支架的类型

为了保持巷道的稳定性，防止围岩垮落或过大变形，巷道掘进后一般都要进行支护。过去大多是架设棚式支架与砌筑石材整体式支架来维护巷道，现在锚喷支护在矿山得到了较广泛的使用，这是支护技术的一次重大革新与进步。这些支护使用的材料，有木材、金属材料、石材、混凝土、钢筋混凝土、砂浆等。水泥是广泛使用的胶凝材料。

第一节巷道支架的类型

巷道支架为安设在巷道中的人工构筑物，用于控制围岩的移动，防止围岩冒落，以保持巷道的安全使用空间。

巷道支架按使用时间长短分为临时支架与永久支架。临时支架是在掘进后、架设永久支架前在巷道中安设的支架，用于保证掘进工作的安全进行，故通常可称为安全支架。

永久支架是为巷道整个存在年限服务的支架，当围岩稳定或永久支架紧跟掘进工作面时，也可不架设临时支架。

第一节巷道支架的类型

巷道支架按其力学性能可分为刚性支架和可缩性支架。

刚性支架在围岩压力作用下仅产生很小的变形，可缩性支架在围岩压力作用下能左键产生一定的变形，支架仍有一定的支撑力并保持其稳定性。可缩性金属支架的可缩量一般可达30~35cm。

按支架材料的不同，巷道支架可分为木支架、金属支架、石材支架、混凝土支架、钢筋混泥土支架。

第一节巷道支架的类型

按照巷道支架承载机理的不同，可以将支护分为被动支护和主动支护。被动支护是被动承受围岩变形破坏所引起的压力，主动支护是充分调动围岩自承能力的支护形式。

锚喷支护（锚杆支护与喷射混凝土支护的合称）是一类经济有效的新型支护形式。

第二节棚式支架

棚式支架简称棚子，是井下常用的一种传统支架。棚式支架包括木支架、金属支架和装配式钢筋混凝土支架等，主耍用于服务期不长的采区巷道。

一、巷道金属支架

（一）矿用支护型钢

U型钢和矿用工字钢是两种主要的矿用支护型钢。

第二节棚式支架

1.矿用支护型钢的性能

1)优良的力学性能。较高的抗拉、抗压、抗剪强度和

良好的韧性性能使支架承载能力提高，有利于保持巷道良好的维护状况，减少支架的变形损坏和修复工作量。

2)优越的断面几何参数。型钢断面的几何参数主要是

抗弯截面模量Wx、Wy。

3)合理的断面几何形状。型钢断面的几何形状除影响

上述几何参数外，还影响型钢抗变形能力。

第二节棚式支架

2. 矿用工字钢

矿用工字钢是井下巷道支护的专用型钢。它与普通工字钢不同之处是：断面的高宽比减小，腹板加厚，翼缘厚且斜度大，这样使型钢断面的Wx/Wy减少，更能适应井下受载条件。我国生产的矿用工字钢已定型、标准化，共有9号、11号、12号三种规格，常用的是11号。

第二节棚式支架

3. U型钢

作为制造巷道可缩性金属支架的主要型钢，在国内外广泛采用的都是U型钢。但由于对U型钢本身的性能和要求认识不一致，因而各国U型钢的断面形状、几何参数以及材质等不尽相同。

我国生产的U型钢型号主要有U18、U25、U29、U36四种。其中前两种系60年代产品，属腰定位；后两种是80年代产品，属耳定位。U18由于承载能力很低，现很少生产。

第二节棚式支架

（二）金属支架

优缺点；

金属支架具有强度高、体积小、坚固耐久、防火和可回收复用等一系列优点，是良好的坑木代用品。其缺点是不能封闭围岩，不能阻水和防止岩石风化，初期投资大。

适用：

金属支架常用于采煤巷道，在断面较大、地压较大的其他巷道也可采用。在一次成巷中，利用它作临时支架较为理想，但在有酸性水腐蚀的地区不宜使用。

U形钢可缩性金属拱形支架，适用于地压大、地压不稳定、围岩变形较大的地段。

第二节棚式支架

1.梯形金属支架

常用16～20号矿用工字钢或

18～24kg/m钢轨制成。梁腿

连接要求牢固可靠，安装、拆

卸方便。图b所示的接头比较

简单，但不够牢固，支架的稳

定性较差；图c所示的接头比

较牢靠，但拆装不便。为了

防止棚腿受压陷入底板，可在

其下端焊一块钢垫板或加垫木。

第二节棚式支架

工字钢梯形支架

第二节棚式支架梯

形

金

属

棚

子

第二节棚式支架

第二节棚式支架

2.U型钢可缩性支架

拱形可缩性金属支架是用特

殊型钢制作，它的结构如图

所示。每架棚子由三个基本

构件所组成，一根曲率为R1

的弧形顶梁和两根上端部带

曲率为R2的柱腿。弧形顶梁

的两端插入相搭接在柱腿的

弯曲部上，组成一个三心拱。

拱形可缩性金属支架

1—拱梁；2—柱腿；3—卡箍；

4—底座

第二节棚式支架

U 型钢拱形可缩性支架

第二节棚式支架

第二节棚式支架U 型钢方环形可缩性支架

第二节棚式支架

小结

⏹了解棚子支架支护型钢；

⏹了解金属棚子构造。

第二节棚式支架

拱形可缩性金属支架适用于地压大，地压不稳定和围岩变形量大的巷道，支护断面一般不大于12m2。

支架棚距一般为0.7～1.1m，棚子之间应用金属拉杆通过螺栓、夹板等互相紧紧拉住，或打入撑柱撑紧，以加强支架沿巷道轴线方向的稳定性。

第三节锚喷支护

一、锚杆支护

锚杆是锚固在岩体内维护围岩稳定的杆状结构物。地下工程的闻言以锚杆作为支护系统主要构件就形成了锚杆支护系统。

（一）锚杆

1.锚杆分类

按照锚杆与被支护岩体锚固方式可将其分为机械式（胀壳式锚杆、管缝式锚杆）、粘结式（树脂锚杆、快硬水泥锚杆、水泥砂浆锚杆）两类。