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為保持圍巖穩(wěn)定,對(duì)巷道和硐室進(jìn)行支護(hù)的作業(yè)。早在2500年前,中國(guó)礦山就曾用木材、竹材、荊芭等制成的簡(jiǎn)易支架,支護(hù)巷道。20世紀(jì)50年代后期,為節(jié)約木材,大量采用金屬、混凝土、鋼筋混凝土支架。20世紀(jì)60年代,新型的錨噴支護(hù)得到廣泛應(yīng)用。目前常用的支架,有以下幾種:
梯形支架 多用在地壓小服務(wù)年限短的巷道中,由木材、金屬或鋼筋混凝土構(gòu)成。
木支架 由頂梁、兩柱和背板組成,為最古老的支架方式。強(qiáng)度小,不防水,易腐朽,應(yīng)用日益減少。
金屬支架 一般以礦用工字鋼(見型材)制成,為一梁二柱。支架外圍用木或鋼筋混凝土背板楔緊。強(qiáng)度大,能防火,使用時(shí)間較長(zhǎng),可回收復(fù)用,是一種較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的支架。
裝配式鋼筋混凝土支架 用鋼筋混凝土制成可裝配的立柱和預(yù)應(yīng)力頂梁。構(gòu)件截面為矩形,梁和柱用親口連接,接頭處應(yīng)墊有防腐的木板,以增大支架的可縮性。在梁柱和圍巖之間還應(yīng)裝鋼筋混凝土背板,支架間設(shè)撐桿,以增加支架在巷道軸線方向的穩(wěn)定性。
拱形支架 由抗壓大的材料,如料石、混凝土、特制型鋼等制成,用于地壓大,服務(wù)年限長(zhǎng)的巷道與硐室中。支架頂部呈拱形,受力以壓應(yīng)力為主,彎矩較小,可更好地發(fā)揮拱形支架抗壓能力大的特點(diǎn)。
石材支架 用料石或混凝土砌筑,由拱、墻和基礎(chǔ)組成,又名。拱有半圓拱、圓弧拱和三心拱三種。半圓拱屬高頂拱,抗壓能力大,施工方便,但開掘量大,斷面利用率低。圓弧拱受力性能和半圓拱相近,開掘量較小,用于巖石較穩(wěn)定、斷面較大的巷道和硐室中。三心拱屬低頂拱,易在大圓和小圓接茬處破裂。
可縮性金屬支架 用特殊型鋼做成的可縮性拱形支架。這種支架由三節(jié)(或多節(jié))U形鋼構(gòu)件組成,并用螺栓箍緊(圖1 [可縮性拱形金屬支架結(jié)構(gòu)圖])。頂壓較大時(shí),頂部構(gòu)件的曲率半徑[kg2]kg2[kg2]kg2應(yīng)小于兩幫柱腿的曲率半徑。在地壓作用下, 逐漸增大,在搭接處的軸向力大于螺栓箍緊所產(chǎn)生的摩擦力時(shí),構(gòu)件間便相對(duì)滑移,產(chǎn)生可縮性。除具有金屬梯形支架優(yōu)點(diǎn)外,特別適用于在動(dòng)壓影響下圍巖變形大的巷道。
圓形與馬蹄形支護(hù) 巷道通過松軟和具有膨脹性的巖層,四周地壓均較大時(shí),可用料石、混凝土砌塊或現(xiàn)澆混凝土砌筑受力好的圓形或馬蹄形。地壓特大時(shí),在掘進(jìn)巷道過程中向巖幫挖若干壓力釋放槽,在支架與圍巖間充填一定厚度的鋸末或爐渣,或在體砌塊間加木板,使作用到支架上的應(yīng)力得到緩減。中國(guó)礦山應(yīng)用這種讓壓技術(shù),獲得良好的支護(hù)效果。
錨噴支護(hù) 由錨桿與噴射混凝土(或砂漿)聯(lián)合支護(hù),使支架與圍巖結(jié)合成整體的承載結(jié)構(gòu),也可單獨(dú)使用錨桿或噴射混凝土進(jìn)行支護(hù)。錨噴支護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,巷道斷面利用率高,易機(jī)械化施工,進(jìn)度快,造價(jià)低,有利于快速施工,是中國(guó)普遍采用的支護(hù)方式。常用的有:①錨桿支護(hù);②噴射混凝土支護(hù);③錨桿與噴射混凝土聯(lián)合支護(hù);④錨桿加金屬網(wǎng)與噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)。
錨桿支護(hù) 用鑿巖機(jī)或錨桿打眼機(jī)在圍巖中鉆眼,在眼內(nèi)安裝錨桿,加固巖體。錨桿長(zhǎng)度一般為1.4~1.8m,間距 0.6~1.0m。有矩形和梅花形布置。錨入方向應(yīng)盡量垂直巖石層理面。