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煤礦錨噴錨網混凝土支護結構與施工技術

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        摘要:本文主要闡述了噴射混凝土的原材料及其配比,噴射混凝土支護結構等問題。分析了錨噴和錨網噴射混凝土施工的噴射混凝土施工設備佈置、錨杆噴射混凝土支護、錨網噴射混凝土施工等技術措施。 
        關鍵詞:錨噴;錨網;混凝土;支護結構;施工技術

煤礦錨噴錨網混凝土支護結構與施工技術

        0  引言
        爲了保持煤礦巷道的穩定性,避免圍巖出現垮落或過大變形,巷道掘進後一般都要進行支護。支護的主要方法是架設棚式支架、砌築石材整體式支架和錨噴、錨網支護。進行支護以前一般選打砌達碹方式或砼碹方式。這些支護方式的缺點是加大了掘進斷面,影響了掘進速度,還爆破、運輸、支護等材料費用高。支護效果上,埋深厚,砼碹開裂,巷道變形,底鼓現象比較嚴重,滿足不了安全生產的需要。目前,一些煤礦採用錨網、錨索噴聯合支護技術。
        在採用錨網、錨索噴聯合支護技術後,可明顯改善圍巖受力狀態,有效地控制圍巖變形,提高支護的安全可靠性。與砼碹相比,錨噴、錨網噴和、錨網索噴聯合支護技術可減少掘進荒斷面,降低支護費用,經濟效益顯著。錨噴、錨網噴和、錨網索噴聯合支護技術可縮短工期。因掘進斷面比砼碹支護方式小,掘進工程量小,掘進速度快,可縮短工期20%左右。
        噴射混凝土作爲用噴射方法制備的混凝土,是砂石料、水泥和速凝劑等材料攪拌而形成,藉助混凝土噴射機使混合物在壓縮空氣的作用下,透過軟管輸送到噴嘴處。在噴嘴處加水混合並形成料束,高速噴敷在圍巖表面上,就可形成噴射混凝土層,以支護礦井圍巖。錨杆和噴射混凝土兩種支護手段經常相互配合、補充,聯合使用,形成錨杆噴射混凝土支護,能夠增加它們對圍巖的支護能力,可以適應多種圍巖條件。
        1  噴射混凝土的原材料及其配比
        1.1 水泥。應優先選用普通硅酸鹽水泥,它凝結硬化快,保水性好,早期強度增長快。也可從實際出發選用礦渣硅酸鹽水泥或火山灰質硅酸鹽水泥。水泥標號一般不得低於325號,過期、受潮結塊或混合的水泥不能使用。
        1.2 砂子。應採用堅硬耐久的中砂或粗砂,細度模數應大於2.5,含泥量要小於3%。細砂會增加噴射混凝土的幹縮變形,過細的粉砂易產生粉塵,影響操作人員的身體健康。
        1.3 石子。應採用堅硬耐久的卵石或碎石,粒徑小於15mm。卵石因其光滑乾淨,對噴射機和輸料管路磨損少,有利於遠距離輸料和減少堵管故障。碎石混凝土比卵石混凝土強度高,噴射作業中回彈率也較低,但碎石有棱角,表面粗糙,會對噴射機和輸料管路磨損,應少用。
        1.4 水。飲用水及潔淨天然水可以作爲噴射混凝土混合水。混合水不應含有影響水泥正常凝結與硬化的物質,不得使用污水和酸性水。
        1.5 速凝劑。一種以鋁酸鹽和碳酸鹽爲主;一種以水玻璃爲主;按形狀又可分爲粉狀和液體兩類。速凝劑能使噴射混凝土凝結速度決、早期強度高、後期強度損失小、縮變形增加不大、對金屬腐蝕小、在低溫(5℃左右)下不致失效,用量一般約爲水泥用量的2.5%~4%。由於噴射混凝土施工工藝的特點,在選擇噴射混凝土配比時,既要滿足支護方面的要求,還應考慮施工工藝的要求。
        2  噴射混凝土支護結構
        噴射混凝土的結構選擇,要視巷道的地質條件、圍巖、工程斷面、跨度等情況確定。《規範》規定了在各種條件下錨噴支護參數選擇,可以結合施工情況選用,支護結構一般可分爲以下幾類。 
        2.1 噴砂漿支護是在巷道周圍圍巖表面噴一層砂漿的支護形式,主要用以封閉圍巖使之不與不利環境接觸,減緩其風化。侵蝕等作用。噴砂漿的標號要等於或大於75號,噴砂漿的厚度應等於或大於10mm,小於30mm。
        2.2 噴射混凝土支護是在井巷圍巖表面噴射一層混凝土,與圍巖自承能力相結合,實現巷道支護的支護形式,根據它的使用功能,即臨時支護、永久支護,初噴、復噴的要求,噴射混凝土厚度最小30mm。
        2.3 錨杆噴射混凝土支護是錨杆和噴射混凝土聯合支護的一種支護結構,這種結構既能充分發揮錨杆的作用,又能充分發揮噴射混凝土的作用,兩種作用相結合,有效地改進了支護的效能。

       2.4 錨杆噴射混凝土金屬網聯合支護是錨杆、金屬網和噴射混凝土進行聯合支護的形式。金屬網的介入,起到了加固的作用。因此,在W、V類圍巖的井巷支護,軟巖巷道中得到廣泛的應用。一般金屬網的網格不小於150mm,金屬網所用鋼筋或鋼絲直徑爲2.5~10mm,施工時應注意用錨杆固定牢靠,金屬網間要用絲綁紮結實,鋼筋保護層厚度不應小於20mm、不大於40mm,必須能與噴射混凝土密切結合產生強度。
        2.5 鋼纖維噴射混凝土支護是在噴射混凝土中摻入適當鋼纖維,以提高噴射混凝土性能的支護。較多地應用於過斷層破碎帶的巷道支護和大斷面交叉點,或處理冒頂等事故,也可在裂隙、節理髮達的圍巖以及承受擾動影響的巷道和高速水流沖刷中使用,一般碳素鋼纖維的抗拉強度不得低於380MPa,鋼纖維的直徑應控制在0.3~0.5mm,鋼纖維的長度20~25mm,鋼纖維摻量應爲混合料質量的3%~6%。
        2.6 鋼架噴射混凝土聯合支護是在軟巖中應用的一種支護結構,先在掘進後架設鋼架,允許圍巖收斂變形,穩定後再進行噴射混凝土支護,把鋼架噴在裏面,有時也打一些錨杆,控制圍巖變形。鋼架自身仍保持相當的支護能力,被噴射混凝土裹住後又起鋼筋加固作用.而噴射混凝土層的柔性,對圍巖穩定後的微量變形可以適應。
        3  錨噴和錨網噴射混凝土施工