巷道支护中的架棚支护、锚杆支护、锚喷支护和砌碹支护

   2025-03-17 网络350
核心提示:在巷道建设与维护中,支护工作至关重要。维持巷道的有效断面,确保其安全使用空间,能够阻止围岩变形和垮落,预防顶板事故的发生

在巷道建设与维护中,支护工作至关重要。维持巷道的有效断面,确保其安全使用空间,能够阻止围岩变形和垮落,预防顶板事故的发生。巷道支护形式多样,本文将着重介绍架棚支护(金属拱形支护、木支护)、锚杆支护、锚喷支护和砌碹支护。

架棚支护

架棚支护按棚式支架的材料构成,分为木支架、金属支架和钢筋混凝土支架支护三种。从巷道断面形状来看,又有梯形支架和拱形支架支护;按支架结构,可分为刚性支架和可缩性支架支护。

木支架:由木材搭建而成,一般采用梯形结构,便于施工和安装。它是较为传统的一种支护方式,在过去应用广泛。

优点:材料来源广泛,加工方便,成本相对较低,安装和拆卸较为容易,在一些临时工程或地质条件较好的小型巷道中应用较为便捷。

缺点:强度有限,易腐朽,服务年限短,且易燃,防火性能差,在有瓦斯等易燃气体的巷道中使用存在安全隐患。

适用场景:适用于服务年限较短、断面较小、地压不大的巷道,如一些临时的采准巷道、小煤窑巷道等。

金属支架:以金属材料制作,常见的有金属拱形支护。通过将金属材料加工成特定的拱形结构,然后安装在巷道内。金属支架具有较高的强度和稳定性。

优点:强度高,承载能力大,能够承受较大的围岩压力,且可回收复用,经济性较好。金属拱形支护在控制巷道变形方面效果显著,尤其适用于压力较大的巷道。

缺点:初期投资较大,安装工艺相对复杂,需要专业的设备和技术人员进行操作。在巷道变形较大时,刚性金属支架可能会因无法适应变形而损坏。

适用场景:常用于地压较大、服务年限较长的主要巷道,如矿井的运输大巷、回风大巷等。金属拱形支护在软岩巷道、动压巷道中也有较好的应用效果。

钢筋混凝土支架:采用钢筋混凝土预制构件组装而成。先在地面制作好钢筋混凝土构件,再运输到井下进行安装。

优点:耐久性好,抗腐蚀能力强,稳定性高,能为巷道提供长期稳定的支护。

缺点:自重大,运输和安装困难,对施工场地和设备要求较高。而且一旦安装后,后期调整和维修较为困难。

适用场景:钢筋混凝土支架适用于服务年限长、地压稳定、对支护结构耐久性要求高的巷道,如井底车场、主要硐室等。

锚杆支护

锚杆支护是将锚杆预设在围岩中,使岩体得以加固,形成一个完整的支护结构,属于主动支护形式。锚杆的种类包括管缝式锚杆、金属锚杆和树脂锚杆等。施工时,先在巷道围岩上钻孔,然后将锚杆安装在孔内,通过锚杆与围岩的相互作用,将围岩的松动部分与稳定部分连接在一起,提高围岩的自身承载能力。

优点:成本较低,相比其他一些支护方式,减少了大量的材料和人工费用。

对围岩的破坏小,能够保持围岩的完整性,充分发挥围岩的自承能力。

施工速度快,可在巷道掘进后及时进行支护,提高施工效率。

占用巷道空间小,有利于巷道内的通风、运输等作业。

缺点:对施工工艺要求较高,如钻孔深度、角度、锚杆安装质量等都会影响支护效果。

锚杆支护的效果受围岩条件影响较大,在松软破碎、节理裂隙发育的围岩中,支护效果可能不理想。

难以直观地判断锚杆的锚固力是否达到要求,需要专业的检测设备和方法。

适用场景:适用于各种围岩条件的巷道,但在围岩条件较好、岩体较为完整的巷道中应用效果最佳。如煤矿的回采巷道、岩石硬度较高的开拓巷道等。在一些对巷道空间要求较高、施工速度要求快的工程中,锚杆支护也具有明显优势。

锚喷支护

锚喷支护是锚杆和喷射混凝土联合支护的简称。先在巷道围岩上钻孔安装锚杆,然后在巷道表面喷射混凝土,使锚杆、混凝土和围岩形成一个共同工作的承载结构。喷射混凝土能够封闭围岩表面,防止围岩风化和剥落,同时与锚杆一起提高围岩的稳定性。

优点:及时性强,在巷道掘进后能迅速进行支护,及时控制围岩变形。

密贴性好,喷射混凝土能与围岩紧密贴合,填补围岩表面的空隙,提高支护结构的整体性。

柔性支护,能适应围岩的一定变形,在变形过程中调整支护力,保持支护效果。

工艺简单,施工设备相对轻便,可在不同断面形状和尺寸的巷道中施工。

缺点:喷射混凝土作业时会产生粉尘,对施工人员的健康有一定影响,需要采取有效的降尘措施。

喷射混凝土的质量受施工工艺和操作水平影响较大,如喷射压力、喷射角度、混凝土配合比等。

后期维护相对困难,一旦喷射混凝土出现开裂、剥落等问题,修复工作较为复杂。

适用场景:广泛应用于各种矿山巷道、交通隧道、水利涵洞等地下工程。特别适用于围岩稳定性较差、有一定变形的巷道,如软岩巷道、破碎带巷道等。在高地应力、大变形巷道中,通过合理设计锚杆参数和喷射混凝土厚度,也能取得良好的支护效果。

砌碹支护

砌碹支护是采用砖石、混凝土等材料在巷道内砌筑成连续的碹体结构。一般先在巷道底部浇筑基础,然后在基础上进行碹体的砌筑,碹体通常采用拱形结构,以提高其承载能力。砌筑材料之间使用水泥砂浆等粘结剂进行粘结,形成一个整体的支护结构。

优点:支护强度高,能够承受较大的围岩压力,稳定性好。

耐久性好,碹体结构一旦成型,可长期保持稳定,适用于服务年限较长的巷道。

封闭性好,能有效防止围岩风化、渗水等,保护巷道围岩。

缺点:施工工艺复杂,需要专业的砌筑工人,施工速度慢,工期长。

成本较高,需要大量的砌筑材料和人工费用。

对巷道围岩条件要求较高,在围岩变形较大的情况下,碹体容易出现开裂、破坏等问题。

适用场景:一般要求服务年限较长的永久巷道多采用砌碹支护,如矿井的主要运输大巷、回风大巷、井底车场等。在一些对巷道稳定性和封闭性要求极高的工程中,如储存有特殊物资的硐室等,砌碹支护也具有不可替代的优势。

不同的巷道支护方式各有其特点和适用范围,在实际工程中,需要根据巷道的用途、服务年限、围岩条件、施工条件和经济成本等因素综合考虑,选择最合适的支护方式,以确保巷道的安全稳定和正常使用。


 
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