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支護(hù)的作用在于改善圍巖穩(wěn)定狀況和控制圍巖運(yùn)動的發(fā)展速度，以維護(hù)安全的工作空間。新奧法強(qiáng)調(diào)圍巖是承受地壓的主要結(jié)構(gòu)，設(shè)置人工支護(hù)只是為了改善和提高圍巖自身支持能力。圍巖不僅是施載物體，又是承載結(jié)構(gòu)體，圍巖承載圈和支護(hù)體是組構(gòu)巷道的統(tǒng)一體，是一個力學(xué)體系，是同時承受鉛垂與水平作用力的厚壁圓筒，巷道的開掘與支護(hù)都要為保持與改善圍巖的自持能力服務(wù)。
巷道支護(hù)方式有木支架、金屬支架、錨桿支護(hù)、錨噴支護(hù)和料石混凝土砌碹等。
支架、砌碹等支護(hù)方式，是著重改善圍巖運(yùn)動狀況，錨桿支護(hù)側(cè)重于提高圍巖本身強(qiáng)度，錨桿噴漿等支護(hù)方式，是將提高圍巖本身強(qiáng)度和改善圍巖運(yùn)動狀況這二者結(jié)合起來。
支護(hù)方式的選擇，決定于圍巖穩(wěn)定狀況。對受工作面采動影響小得巷道，可采用沉縮量小的剛性支護(hù)。對受工作面采動影響大的不穩(wěn)定巷道，應(yīng)選用可縮性支護(hù)。
一《煤礦安全規(guī)程》有關(guān)巷道支護(hù)的規(guī)定
1）擠架工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)。靠近掘進(jìn)工作面10m內(nèi)的支護(hù)，在爆破前必須加固。爆破崩倒、崩壞的支架必須先行修復(fù)，之后方可進(jìn)入工作面作業(yè)。修復(fù)支架時必須先檢查頂、幫，并由外向里逐架進(jìn)行。
在松軟的煤、巖層或流砂性地層中及地質(zhì)破碎帶掘進(jìn)巷道時，必須采取前探支護(hù)或其他措施。
在堅硬和穩(wěn)定的煤、巖層中，確定巷道不設(shè)支護(hù)時，必須制定安全措施。
2）支架間應(yīng)設(shè)牢固的撐木或拉桿?？煽s性金屬支架應(yīng)用金屬支拉桿，并用機(jī)械或力矩扳手?jǐn)Q緊卡纜。支架與頂幫之間的空隙必須塞緊、背實。巷道砌碹時，碹體與頂幫之間必須有不燃物充滿填實；巷道冒頂空頂部分，可用支護(hù)材料接頂，但在碹拱上部必須充填不燃物墊層，其厚度不得小于0.5m。
3）更換巷道支護(hù)時，在拆除原有支護(hù)前，應(yīng)先加固臨近支護(hù)，拆除原有支護(hù)后，必須及時除掉頂幫活矸和架設(shè)永久支護(hù)，必要時還應(yīng)采取臨時支護(hù)措施。在傾斜巷道中，必須有防止矸石、物料滾落和支架歪倒的安全措施。
4）采用錨桿、錨噴等支護(hù)形式時，應(yīng)遵守下列規(guī)定：
（1）錨桿、錨噴等支護(hù)的端頭與掘進(jìn)工作面的距離，錨桿的形式、規(guī)格、安裝角度，混凝土標(biāo)號、噴體厚度，掛網(wǎng)所采用金屬網(wǎng)的規(guī)格以及圍巖涌水的處理等，必須在施工組織或作業(yè)規(guī)程中規(guī)定。
（2）采用鉆爆法掘進(jìn)的巖石巷道，必須采用光面爆破。
（3）打錨桿眼前，必須首先敲幫問頂，將活矸處理掉，在確保條件下，方可作業(yè)。
（4）使用錨固劑固定錨桿時，應(yīng)將孔壁沖洗干凈，砂漿錨桿必須灌滿填實。
（5）軟巖使用錨桿支護(hù)時，必須全長錨固。
（6）采用人工上料噴射機(jī)噴射混凝土、砂漿時，必須采用潮料，并使用除塵風(fēng)機(jī)對上料口、余氣口除塵。噴射前，必須沖洗巖幫。噴射后應(yīng)有養(yǎng)護(hù)措施。作業(yè)人員必須佩戴勞動保護(hù)用品。
（7）錨桿必須按規(guī)定做拉力試驗。媒巷還必須進(jìn)行頂板離層監(jiān)測，并用記錄牌板顯示。對噴體必須做厚度和強(qiáng)度檢查。并有檢查和試驗記錄。在井下做錨固力試驗時，必須有安全措施。
（8）錨桿必須有機(jī)械或力矩扳手?jǐn)Q緊，確保錨桿的托板緊貼巷壁。
（9）巖幫的涌水地點，必須處理。
（10）處理堵塞的噴射管路時，噴槍口的前方及其附近嚴(yán)謹(jǐn)有其他人員。
金屬支架
金屬支架主要有梯形、拱形、封閉曲線形支架。
1.金屬梯形支架
主要有梯形剛性和梯形可縮性支架兩種，其力學(xué)特征和適用條件見表1—6
2.拱形金屬支架
主要有半圓拱可縮性支架、三心拱直腿可縮性支架、三心拱曲腿可縮性支架三種，其力學(xué)特性和適用條件見表1-2
3.封閉曲線形可縮性金屬支架
主要有圓形金屬可縮性支架和方環(huán)形可縮性金屬支架兩種，其力學(xué)特性和適用條件見1-3.
錨桿支護(hù)
錨桿是快速、安全、經(jīng)濟(jì)的巷道支護(hù)方式，是當(dāng)今世界巷道支護(hù)技術(shù)的主要發(fā)展方向。
（一）錨桿支護(hù)理論
1.懸吊理論
懸吊理論認(rèn)為：錨桿支護(hù)的作用是將巷道頂板較軟弱的巖層懸吊在上部堅硬穩(wěn)定巖層上。這樣就能控制和減弱巖層的下沉和離層，保持頂板的穩(wěn)定。見圖1-4。頂板錨固的總體強(qiáng)度：應(yīng)大于軟弱巖層的重量，并能保持1.5~3.0的安全系數(shù)。
2.組合梁理論
組合梁理論認(rèn)為：當(dāng)頂板巖層中存在沒有穩(wěn)定巖層的若干薄層狀時，通過錨桿的支護(hù)作用將這些巖層鎖緊成一個較厚的巖層鎖緊成一個較厚的巖層，由疊合粱變成組合梁，顯著提高了巖粱的抗彎曲能力并減小撓度。見圖1-5
3.緊固理論
緊固理論認(rèn)為：在塊狀圍巖中，錨桿可將巷道周圍的危巖彼此擠緊，從而加固成能承受載荷的整體結(jié)構(gòu)。見圖1-6
壓縮（組合）拱理論
壓縮（組合）拱理論人為：在松軟圍巖中，各個錨桿形成的壓應(yīng)力圓錐體交錯重疊，形成一個連續(xù)的均勻壓縮（組合）拱。這個壓縮（組合）拱可承受其外部破碎巖石施加的徑向載荷。見圖1-7
錨桿支護(hù)類型
錨桿支護(hù)類型很多，按錨桿材料分類，有木錨桿、竹錨桿、金屬錨桿、樹脂錨桿、快硬水泥錨桿。按錨桿作用方式分類，有端部錨固型錨桿、全長膠結(jié)型錨桿、摩擦型錨桿、長錨索法。
常見的兩種主要錨桿支護(hù)如下：
1頂板錨桿—超高強(qiáng)度螺紋鋼錨桿
（1）錨桿桿體。錨桿桿體
采用φ22mm無縱筋左旋螺紋鋼桿體，材質(zhì)為20MnSi經(jīng)中頻調(diào)質(zhì)處理，其強(qiáng)度提高到：屈服強(qiáng)度平均610MPa，屈服載荷平均231.8kN，極限強(qiáng)度平均820MPa，極限載荷平均311.6kN，伸長率平均19%。
（2）錨固形式：全長錨固
（3）錨桿托盤等附件：錨桿托盤為壓制蝶形托盤，其承載能力大，消耗材料少，強(qiáng)度與錨桿桿體相適應(yīng)。為了提高錨桿的預(yù)緊力，配有減摩擦尼龍墊；為了適應(yīng)錨桿安裝角度和防止樹脂錨固劑外流，還附有球形墊。錨桿螺母的強(qiáng)度與錨桿桿體等相匹配。
超高強(qiáng)度錨桿結(jié)構(gòu)見圖1-8。
（4）巷道頂板采用金屬網(wǎng)和W型鋼帶護(hù)頂。見圖1-9。
2.煤幫錨桿主要有三種:
1）竹木錨桿。
因為煤幫錨桿主要承受重復(fù)拉伸，而竹木錨桿本身強(qiáng)度較低，所以不宜在圍巖變形較大的巷道中使用。但由于其成本較低、操作方便，也常應(yīng)用在壓力不大大巷道兩幫。
2）金屬錨桿。
金屬錨桿有全長樹脂錨桿、端錨金屬錨桿和管縫式錨桿。其中以φ22mm左螺紋鋼錨桿全長錨固為普遍，配有托盤，同時采用塑料網(wǎng)和梯子粱護(hù)幫。
3）化學(xué)錨桿。
（1）復(fù)合玻璃鋼錨桿。錨桿桿體以高強(qiáng)度玻璃鋼為原料，內(nèi)端頭做成左旋麻花結(jié)構(gòu)，層部是把M16的圓鋼螺旋高壓壓入玻璃鋼桿體內(nèi)。目前我國設(shè)計的該錨桿桿體外部最大尺寸不超過φ26mm，適用于鉆孔直徑φ28~φ32mm。
（2）雙楔脹殼式可回收錨桿。錨桿桿體為普通圓鋼。將高強(qiáng)度塑料加工成的兩組楔錐體。在鉆孔內(nèi)部的楔錐體中鋃鉗上一個螺母，用以固定錨桿桿體，錨桿的錨固方式是靠兩個楔錐楔緊后外殼與鉆孔壁之間摩擦力來實現(xiàn)的。錨桿桿體與錨固端是靠螺紋連接的，所以拆卸十分方便，便于桿體回收。
（三） 錨桿不置主要技術(shù)參數(shù)
1.“三徑”的合理匹配
在使用樹脂錨桿時，“三徑”即錨桿直徑、鉆孔直徑及錨固卷直徑的合理匹配是錨桿能否獲得最大錨固力和最佳技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵。
1）鉆孔直徑
媒巷錨桿鉆孔直徑應(yīng)采用φ28mm，不宜大于φ33mm的。
2）錨桿直徑
使用無縱筋左旋螺紋鋼錨桿時，鉆孔直徑與錨桿直徑之差應(yīng)為4~10mm之間，最佳值為5~6mm。
3）樹脂卷直徑
當(dāng)使用φ28mm鉆孔直徑和φ16~22mm帶縱筋螺紋鋼錨桿時，樹脂卷直徑應(yīng)為φ23~φ25mm；當(dāng)使用φ26mm和φ43mm的鉆孔時，應(yīng)分別使用φ23mm和φ28mm的樹脂卷。
2.錨桿長度
當(dāng)頂板有堅硬巖層或者有塑性區(qū)，錨桿的端部應(yīng)該插入堅硬巖層中或超出塑性區(qū)，如沒有堅硬巖石或塑性區(qū)過大，則宜使用全長錨固式錨桿。
3.錨桿強(qiáng)度
按錨桿屈眼強(qiáng)度（σs）將錨桿分為三大類：一是普通錨桿，σs<340MPa;二是高強(qiáng)錨桿，σs=340~600MPa；三是超高強(qiáng)錨桿，σs>600MPa。其延伸率均應(yīng)大于15%。近年來，我國正大力發(fā)展高強(qiáng)、超高強(qiáng)錨桿。
4.錨桿間排距
錨桿間距一般應(yīng)小于所選錨桿長度之半。
錨桿排距根據(jù)設(shè)計錨桿錨固力，考慮安全系數(shù)（一般取2~3）計算。
5.錨桿插入方向
錨桿應(yīng)與巖石的層面成正交，最小角度不低于75º，在非層狀巖石中，在拱形巷道錨桿與巖石結(jié)構(gòu)面成最大角度布置，層面不清時與周邊輪廓線相垂直。
6.錨桿排列方式
錨桿的排列方式，通常使用方形、矩形和五花形。
當(dāng)巖石比較堅硬，可布置方形和矩形。巖層松軟時，布置成前后左右相互交錯的五花形。
7.錨固形式
錨固形式有全長錨固和端頭錨固兩種，可根據(jù)巷道圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行選擇。在巷道頂板較破碎的情況下，全錨后頂板層間的相互錯動得到控制，可以提高頂板的整體性和穩(wěn)定性。此外，端錨極易引起孔口巖層的破壞，使錨固力進(jìn)一步降低，而全錨時錨固力在錨桿中部最大，孔口較小，圍巖的受力較為均勻。
（四）使用錨桿鉆機(jī)安全注意事項
（1）不準(zhǔn)讓風(fēng)管對準(zhǔn)人員。
（2）保持管路和接頭處處于正常工作狀態(tài)，防松卡必須卡牢，防止滑出傷人。
（3）氣腿頂尖落地以后方可升腿。
（4）在鉆進(jìn)過程中適當(dāng)調(diào)節(jié)氣腿上升速度。
（5）鉆機(jī)停止使用后，扳機(jī)、手把都要處于關(guān)閉狀態(tài)，每班作業(yè)前，要做空載試驗。
（6）鉆孔作業(yè)時，兩人要互相配合，扶牢鉆機(jī)，防止鉆機(jī)傾斜砸人。
（五）錨桿支護(hù)質(zhì)量要求
1.一般要求
（1）錨桿的長度、間距、排距、插入方向及排列方式等必須符合作業(yè)規(guī)程施工要求。
（2）首先點好鉆孔孔位，找好孔中開鉆后調(diào)正方向。
（3）錨桿鉆完后，要按錨桿設(shè)計和安裝說明要求，及時進(jìn)行錨桿安裝工作。
（4）安裝錨桿前，必須檢查錨孔的孔位、孔深、孔徑及錨桿部件等，這些都必須符合規(guī)定。
（5）錨桿的外露長度必須符合設(shè)計要求。
（6）安裝方向要與托板順紋垂直。托板要與巷道圍巖表面接觸嚴(yán)實，不得在托板上墊木料、石塊或多加托板。
（7）使用的樹脂藥卷必須符合錨桿支護(hù)設(shè)計要求。鉆孔中裝入雙速樹脂錨固劑時，必須注意孔底為快速，其余為慢速。
（8）安裝中嚴(yán)禁撬彎錨桿桿體。
（9）要做好錨桿支護(hù)施工質(zhì)量的檢查和檢測工作。
2.各種錨桿的安裝質(zhì)量要求
（1）快硬水泥錨桿要在安裝前，將硬水泥錨固劑放在清水中浸泡10~15s，浸透藥卷后，立即用炮棍將藥包送入孔底，然后及時用安裝機(jī)械將錨桿打入孔內(nèi)（注意別將螺紋打壞），用專用攪拌工具邊旋轉(zhuǎn)，邊推進(jìn)，約1min后錨桿頭接近孔底時結(jié)束攪拌，經(jīng)15min左右后達(dá)到終凝時再上托板，用手?jǐn)Q緊螺母，使托板與巖壁面緊貼，不得松動。
（2）樹脂錨桿安裝時，若用電鉆安裝要準(zhǔn)備好街頭。用錨桿桿體將藥包送至孔底開鉆破藥包。攪拌時間根據(jù)錨固劑型號而定。一般金屬錨桿為30s，木錨桿為20s。用木楔擠住桿體，待樹脂固化后取下連接頭。安裝時要一錨到底，不能中斷，然后才能取下電鉆。樹脂固化所需要等待的時間也因錨固劑型號不同而有差別，一般情況下樹脂固化時間大約為15min。最后安裝托板，并用扳手?jǐn)Q緊螺母固定。注意過期的藥包不能使用，同時樹脂錨藥包固化劑為有毒藥物，要避免和皮膚接觸，損壞的藥包要及時處理，禁止接觸火源。
（3）廢鋼絲繩錨桿安裝時，要事先清除鋼絲繩的油漬，砂漿配合比和水灰比要符合規(guī)定。注漿時注漿管要插至孔底100mm處，隨著砂漿的均勻注入，注漿管要緩緩拔出，嚴(yán)禁拔管太快，造成砂漿脫節(jié)、注漿不飽滿。注漿結(jié)束后應(yīng)及時將注漿設(shè)備、管路清洗干凈。
（4）金屬倒楔式錨桿的安裝，應(yīng)將楔子打緊，按規(guī)定灌滿砂漿，最后上緊托板，保證一定的錨固力。
（5）使用楔子式錨固安裝竹、木錨桿時，要嚴(yán)格檢查錨桿材料的質(zhì)量、失效的禁止使用。在媒巷或半媒巷中使用竹、木錨桿支護(hù)，要加荊笆或金屬（塑料）網(wǎng)和大托板，防止煤壁片幫而使錨桿失效。
（6）其他類型的錨桿，應(yīng)按其錨桿設(shè)計和安裝說明以及作業(yè)規(guī)程的規(guī)定執(zhí)行。
《煤礦安全規(guī)程》
掘進(jìn)工作面嚴(yán)禁空頂作業(yè)，靠近掘進(jìn)工作面10m內(nèi)的支護(hù)，在爆破前必須加固。爆破崩倒、崩壞的支架必須先行修復(fù)，之后方可進(jìn)入工作面工作。修復(fù)支架時必須先檢查項、幫，并由外向里逐架進(jìn)行。
在松軟的煤。巖層或流砂性地層中及地質(zhì)破碎帶掘進(jìn)時，必須采取前探支護(hù)或其他措施。
在堅硬和穩(wěn)定的煤、巖層中，確定巷道不設(shè)支護(hù)時，必須制定安全措施。
【解讀】本條是對掘進(jìn)工作面頂板、支護(hù)管理的規(guī)定。
支護(hù)的作用在于加強(qiáng)巷道附近周圍巖石的強(qiáng)度，防止破壞巖石的脫落。支護(hù)的阻力越大、強(qiáng)度越大，越及時，就越能加強(qiáng)巷道圍巖的強(qiáng)度，限制破碎區(qū)的擴(kuò)展。由此可見，支護(hù)對于防止冒頂、片幫、吊矸有著非常重要的作用。為了保證安全，防止巖石冒落傷亡，必須及時對懸空頂板進(jìn)行支護(hù)，消除空頂作業(yè)。
1977年12月9日，某礦510采區(qū)—480m流水巷巖巷掘進(jìn)工作面發(fā)生冒頂事故，死亡5人，輕傷2人。
事故原因是掘進(jìn)13m不錨不噴，也沒有臨時支護(hù)，在大面積空頂下違章作業(yè)。隊長發(fā)現(xiàn)頂板不好，要加強(qiáng)支護(hù)，反遭到副區(qū)長的批評，責(zé)令繼續(xù)作業(yè)，導(dǎo)致了這次事故的發(fā)生。
為了防止崩倒、崩壞支架，在鉆爆方面從炮眼角度、裝藥量、爆破順序上采取措施外，靠近掘進(jìn)工作面10m內(nèi)的支護(hù)，在爆破前必須加固。爆破崩倒、崩壞的支架必須先行修復(fù)之后方可進(jìn)入工作面作業(yè)。
為了防止修復(fù)支架時發(fā)生冒頂堵人事故，修復(fù)支架時必須先檢查頂、幫，并由外向里逐架進(jìn)行，嚴(yán)禁由里向外進(jìn)行。
在松軟的煤、巖層或流砂性地層中及地質(zhì)破碎帶掘進(jìn)巷道時，必須采取前探支護(hù)或其他措施。
前探支護(hù)有以下幾種形式：
前探剎桿（圖1-1-1）
爆破后，找頂完畢，用二根長度超過3架棚距的24kg/m鋼軌，架在二架棚粱上，前探空頂，再剎住空頂頂板。
（2）魚尾式工作面超前支護(hù)（圖1-1-2）
掘進(jìn)工作面呈魚尾式，兩側(cè)先掏進(jìn)去，把兩根棚腿立上，再掘頂部，上棚粱，剎頂板。
超前錨桿（圖1-1-3）
爆破前，在掘進(jìn)工作面頂板上打5根錨桿，斜上角度70º,預(yù)先把下一循環(huán)的頂板支護(hù)上。爆破后再打正規(guī)錨桿。
預(yù)挑圍壁（1-1-4）
離掘進(jìn)斷面輪廓線以外100mm處，每隔0.6m用巖石電鉆打一圈7m、直徑50mm、上仰10º的鉆孔，插入一根長8.0m、直徑19~25mm的螺紋鋼桿作錨桿桿體，桿體外端彎一個圓環(huán)，鉆孔中注入100號水泥砂漿，成為預(yù)挑錨桿。然后在每根預(yù)挑錨桿兩側(cè)打二個φ40mm鉆孔，用一根長2.5m的廢舊鋼絲繩作錨桿桿體，穿過預(yù)兆錨桿外漏的圓環(huán)，再插入二個鉆孔中，注滿水泥砂漿，成為固定套錨桿。至此，在掘進(jìn)斷面之外形成預(yù)挑圍壁，預(yù)先支護(hù)掘進(jìn)工作面前方6m長的頂板。以后每掘進(jìn)0.8~1.0m，就打一組固定套錨桿，并噴100m厚混凝土，直至預(yù)挑錨桿只剩1m長時，停止掘進(jìn)，又開始打下一組7m長得預(yù)挑錨桿，如此循環(huán)前進(jìn)，直至度過松軟破碎帶。
1983年5月8日，某礦335掘進(jìn)隊在-85m標(biāo)高開掘平巷，規(guī)定空頂距不得超過1.5m，由于違章作業(yè)，空頂距達(dá)5.1m。工人發(fā)現(xiàn)頂板有危巖，用釬子沒有捅下來，在沒有采取任何有效措施的情況下空頂作業(yè)，不久一塊長1.4m、寬1.25m、厚0.2m的大巖石塊冒落下來，造成事故。
1985年8月15日，某工程處施工東風(fēng)井，巖石破碎，頂板來壓，壓彎兩根前探護(hù)頂粱，沒有及時處理。組長站在下面觀察頂板，把組長壓在里面，經(jīng)3個多小時搶救出來后，組長已死亡。
在堅硬和穩(wěn)定的煤、巖層中，確定巷道不支護(hù)，必須具備以下條件之一：
巷道開鑿后，巖體不發(fā)生明顯的變形和位移；
巷道在整體均勻的巖層中，或抗壓強(qiáng)度60MPa以上，又無沖擊地壓危險；
煤和半煤煙巷道中，煤體穩(wěn)定，煤層不會自然發(fā)火，頂板符合（1）、（2）條件的巖石。
支架間應(yīng)設(shè)牢固的撐木或拉桿。可縮性金屬支架應(yīng)用金屬支拉桿，并用機(jī)械或力矩扳手?jǐn)Q緊卡纜。支架與頂幫之間的空隙必須塞緊、背實。巷道砌碹時，碹體與頂幫之間必須用不燃物充滿填實；巷道冒頂空頂部分，可用支護(hù)材料接頂，但在碹拱上部必須充填不燃物墊層，其厚度不得小于0.5m。
【解讀】本條是關(guān)于支架間設(shè)牢固的撐木或拉桿以及砌碹填碹的規(guī)定。
撐木或拉桿是連接支架的構(gòu)件，其作用是傳遞支架間的壓力和保持支架的穩(wěn)定性，使支架由單體受力變?yōu)檎w支架受力，能抵抗局部來壓、斜向來壓和爆破沖擊波的沖擊。為了能充分發(fā)揮撐木和拉桿的作用，撐木或拉桿安設(shè)要牢固并成一直線。
倘若支架間沒有設(shè)牢固的撐木、拉桿，或者拉桿或者撐木因為爆破作業(yè)等因素遭到破壞時，支架之間的圍巖就會向巷道內(nèi)的自由空間產(chǎn)生變形，并且向巷內(nèi)移動，結(jié)果使支架產(chǎn)生不規(guī)則的變形，甚至使支架傾倒。支架變形或者傾斜后，其支架已起不到支護(hù)的作用。支架失穩(wěn)后，必然后導(dǎo)致該段巷道的大冒落。
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