井巷工程课件巷道支护1.ppt

井巷工程课件巷道支护井巷工程课件巷道支护1 1State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864巷道围岩控制的普遍原理与技术巷道围岩控制的普遍原理与技术u围岩应力围岩应力P、围岩强度围岩强度（c、）、）、支护反力支护反力Pi是巷道围岩控制的三个是巷道围岩控制的三个技术途径。技术途径。State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，139521968641.硅酸盐水泥硅酸盐水泥熟料的矿物组成熟料的矿物组成名称名称化学式化学式简写式简写式含量（含量（%）硅酸三钙硅酸三钙3CaOSiO2C3S3637硅酸二钙硅酸二钙2CaOSiO2C2S1537铝酸三钙铝酸三钙3CaOAl2O3C3A715铁铝酸四钙铁铝酸四钙4CaOAl2O3Fe2O3C4AF1018CaOSiO2、Al2O3Fe2O3黑色球状黑色球状State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864矿物性能（单独与水作用）矿物性能（单独与水作用）名称名称硅酸三钙硅酸三钙硅酸二钙硅酸二钙铝酸三钙铝酸三钙铁铝酸四钙铁铝酸四钙凝结硬化速度凝结硬化速度2828天放热量天放热量强度强度快快多多高高慢慢少少早低、后高早低、后高最快最快最多最多低低快快中中低低State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u7200m（0.0070.2mm），），水泥颗粒愈细，表面积愈大，水化愈水泥颗粒愈细，表面积愈大，水化愈快，其早期强度和后期强度都越高。快，其早期强度和后期强度都越高。u但在空气中硬化收缩性大，成本高。但在空气中硬化收缩性大，成本高。u筛分法：筛分法：0.08mm方孔标准筛筛余量不得超过方孔标准筛筛余量不得超过10%水泥的细度水泥的细度u初凝初凝：加水拌和直到开始失去塑性（搅拌、运输、浇捣和砌筑）：加水拌和直到开始失去塑性（搅拌、运输、浇捣和砌筑），应大于，应大于45min。u终凝终凝：加水拌和直到失去塑性产生强度（尽快硬化、产生强度）：加水拌和直到失去塑性产生强度（尽快硬化、产生强度）所需的时间。所需的时间。硅酸盐水泥小于硅酸盐水泥小于6.5h。u硬化硬化：终凝后形成坚硬人造石。：终凝后形成坚硬人造石。水泥的凝结时间水泥的凝结时间（细度、水灰比）（细度、水灰比）State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u水泥和标准沙（水泥和标准沙（1 2.5）+定量水（水灰比定量水（水灰比0.5）制成标准试件）制成标准试件（4416cm）；养护；养护；试验（抗折抗压）。；试验（抗折抗压）。u温度温度201，相对湿度，相对湿度90%3d,28du强度和标号：强度和标号：425、425R、525、525R、625、625R，见表，见表6-2。水泥的强度水泥的强度（矿物成分和细度）（矿物成分和细度）State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u按不同品种、标号及出厂日期存放。按不同品种、标号及出厂日期存放。u一般存储条件下：三个月后强度降低一般存储条件下：三个月后强度降低1020%，六个月后强度降低，六个月后强度降低1530%，1年后强度降低年后强度降低2540%。水泥的水化热水泥的水化热u水泥的水化反应是放热反应，其水化过程放出的热称为水泥的水水泥的水化反应是放热反应，其水化过程放出的热称为水泥的水化热。化热。水泥的贮存条件水泥的贮存条件State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864硅酸盐水泥的应用硅酸盐水泥的应用u标号高：重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；标号高：重要结构的高强混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土；u凝结硬化快：喷射混凝土支护；凝结硬化快：喷射混凝土支护；u耐冻性好：冬季施工和遭受反复冻融工程；耐冻性好：冬季施工和遭受反复冻融工程；u水化热多、周期长：不适用于大体积混凝土；水化热多、周期长：不适用于大体积混凝土；u抗软水及化学腐蚀性差：不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及抗软水及化学腐蚀性差：不适宜于海水、矿物水、流动的淡水及有水压的水（或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等）有水压的水（或体积膨胀或生成溶于水的氢氧化钙、铝化钙等）State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u活性混合材料：产生胶凝性的水化产物，在空气和水中均能硬化。活性混合材料：产生胶凝性的水化产物，在空气和水中均能硬化。如粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰。如粒化高炉矿渣、火山灰质混合材料、粉煤灰。u非活性混合材料：粘土、石灰石、石英砂等。非活性混合材料：粘土、石灰石、石英砂等。u作用：提高产量、降低标号、降低水化热，扩大使用范围作用：提高产量、降低标号、降低水化热，扩大使用范围u活性材料能改善某些性能活性材料能改善某些性能2.水泥混合材料水泥混合材料State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u组成：硅酸盐水泥熟料组成：硅酸盐水泥熟料+少量混合材料少量混合材料+适量石膏，普通水泥。适量石膏，普通水泥。u活性掺量少于活性掺量少于15%，非活性掺量少于，非活性掺量少于10%。u调节水泥的强度等级调节水泥的强度等级。u标号：标号：325、325R、425、425R、525、525R。u性能：基本性能同硅酸盐水泥；凝结硬化速度慢、抗冻及耐磨性性能：基本性能同硅酸盐水泥；凝结硬化速度慢、抗冻及耐磨性差，凝结时间要求一样差，凝结时间要求一样u使用：标号广，便于使用。使用：标号广，便于使用。3.普通硅酸盐水泥普通硅酸盐水泥State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u组成：硅酸盐水泥熟料组成：硅酸盐水泥熟料+粒化高炉矿渣（粒化高炉矿渣（2070%）+适量石膏。适量石膏。u应用：抗软水及化学腐蚀性较强，可用于水工和海港工程；用水应用：抗软水及化学腐蚀性较强，可用于水工和海港工程；用水量大，保水性差，干缩性大：故抗冻性、抗渗性差。量大，保水性差，干缩性大：故抗冻性、抗渗性差。4.矿渣硅酸盐水泥矿渣硅酸盐水泥u组成：硅酸盐水泥熟料组成：硅酸盐水泥熟料+火山灰质混合材料（火山灰质混合材料（2050%）+适量石适量石膏。膏。u应用：硬化慢、湿热敏感性高，适用于采用蒸汽养护的工程，不宜应用：硬化慢、湿热敏感性高，适用于采用蒸汽养护的工程，不宜有早强要求的工程和低温工程；水化热少（同标号普通水泥的有早强要求的工程和低温工程；水化热少（同标号普通水泥的70%），用于大体积混凝土；潮湿环境中产生膨胀胶化作用，用于），用于大体积混凝土；潮湿环境中产生膨胀胶化作用，用于抗渗要求较高的工程；初期析水速度快，产生收缩裂纹，在干燥环抗渗要求较高的工程；初期析水速度快，产生收缩裂纹，在干燥环境中不宜采用；用水量大，干缩性大：故抗冻性差。境中不宜采用；用水量大，干缩性大：故抗冻性差。5.火山灰质硅酸盐水泥火山灰质硅酸盐水泥State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u组成：组成：硅酸盐水泥熟料硅酸盐水泥熟料+粉煤灰（粉煤灰（2040%）+适量石膏。适量石膏。u应用：硬化较慢，早期强度较低，应用：硬化较慢，早期强度较低，不宜有早强要求的工程和低不宜有早强要求的工程和低温工程；温工程；水化热少（同标号普通水泥的水化热少（同标号普通水泥的70%），可用于大体积），可用于大体积混凝土。混凝土。6.粉煤灰硅酸盐水泥：粉煤灰硅酸盐水泥：混凝土工程特点或混凝土工程特点或所处环境条件所处环境条件优先选用优先选用可以选用可以选用不宜使用不宜使用普通普通混凝混凝土土1.1.在普通气候环境中在普通气候环境中普通水泥普通水泥矿渣水泥矿渣水泥;火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥粉煤灰水泥;复合水泥复合水泥2.2.在干燥环境中在干燥环境中普通水泥普通水泥矿渣水泥矿渣水泥火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥粉煤灰水泥3.3.在高湿度环境中和在高湿度环境中和永远处于水下永远处于水下普通水泥普通水泥矿渣水泥矿渣水泥;火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥粉煤灰水泥;复合水泥复合水泥4.4.厚大体积厚大体积矿渣水泥矿渣水泥;火山灰质水泥火山灰质水泥;粉粉煤灰水泥煤灰水泥;复合水泥复合水泥普通水泥普通水泥硅酸盐水泥硅酸盐水泥;快硬硅酸盐水泥快硬硅酸盐水泥有特有特殊要殊要求的求的混凝混凝土土1.1.要求快硬要求快硬硅酸盐水泥；快硬硅酸盐水硅酸盐水泥；快硬硅酸盐水泥泥普通水泥普通水泥矿渣水泥矿渣水泥;火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤粉煤灰水泥灰水泥;复合水泥复合水泥2.2.高强（大于高强（大于C40C40）硅酸盐水泥硅酸盐水泥普通水泥；矿渣水泥普通水泥；矿渣水泥火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥粉煤灰水泥3.3.严寒露天地区，寒严寒露天地区，寒冷地区处于水位升降冷地区处于水位升降范围内范围内普通水泥（普通水泥（325325级以上）级以上）矿渣水泥（矿渣水泥（325325级以上级以上)火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥粉煤灰水泥4.4.严寒地区处于水位严寒地区处于水位升降范围内升降范围内普通水泥（普通水泥（325325级以上）级以上）矿渣水泥矿渣水泥;火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤粉煤灰水泥灰水泥;复合水泥复合水泥5.5.有抗渗要求有抗渗要求普通水泥；火山灰质水泥普通水泥；火山灰质水泥矿渣水泥矿渣水泥6.6.有耐磨性要求有耐磨性要求硅酸盐水泥；普通水泥硅酸盐水泥；普通水泥（325325级以上）级以上）矿渣水泥（矿渣水泥（325325级以上级以上)火山灰质水泥火山灰质水泥;粉煤灰水泥粉煤灰水泥State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864二、混凝土二、混凝土 1.混凝土品种：混凝土品种：按干表观密度（1055干燥至恒重）的大小u重混凝土：干表观密度大于重混凝土：干表观密度大于2600kg/m3，防，防x射线和射线和射线，如重射线，如重晶石混凝土、钢屑混凝土等。晶石混凝土、钢屑混凝土等。u普通混凝土：普通混凝土：19002500kg/m3，房屋、桥梁、道路等。，房屋、桥梁、道路等。u轻混凝土：干表观密度小于轻混凝土：干表观密度小于1900kg/m3，保温或轻质结构。，保温或轻质结构。轻轻骨料混凝土骨料混凝土(8001900kg/m3)，火山渣、膨胀矿渣及煤渣等制成；，火山渣、膨胀矿渣及煤渣等制成；泡沫混凝土、加气混凝土等泡沫混凝土、加气混凝土等(3001200kg/m3)，泡沫和发气剂；，泡沫和发气剂；大孔混凝土，不加细骨料。大孔混凝土，不加细骨料。u防水混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土、耐酸混凝土等防水混凝土、耐热混凝土、喷射混凝土、耐酸混凝土等State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u水泥水泥+砂子砂子+石子石子+水水u决定着混凝土的成本和强度决定着混凝土的成本和强度u品种：工程特点和环境条件品种：工程特点和环境条件u标号：水泥标号为混凝土强度等级的标号：水泥标号为混凝土强度等级的1.52倍倍2组成材料：组成材料：水泥水泥State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u按粒径大小分为细骨料和粗骨料。粒径在按粒径大小分为细骨料和粗骨料。粒径在0.15-4.75mm间的称间的称为细骨料；粒径在为细骨料；粒径在4.75mm以上的称为粗骨料。以上的称为粗骨料。u骨料占混凝土体积的骨料占混凝土体积的70-80%，矿影响其性能。，矿影响其性能。u骨料的技术性能要求：骨料的技术性能要求：有害杂质少：妨碍水泥与砂的粘结，有害杂质少：妨碍水泥与砂的粘结，降低强度；降低强度；具有良好的颗粒形状：影响流动性及黏结强度；具有良好的颗粒形状：影响流动性及黏结强度；适宜的颗粒级配和细度：节约水泥，提高强度。适宜的颗粒级配和细度：节约水泥，提高强度。u砂的粗细程度和颗粒级配用筛分法测定。砂的粗细程度和颗粒级配用筛分法测定。u粗骨料常用的有卵石和碎石两类。粗骨料常用的有卵石和碎石两类。骨料骨料State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性；经拌和后形成的拌合物应具有一定的和易性；u混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度；混凝土应在规定龄期达到设计要求的强度；u混凝土应具有适应其所处环境的耐久性；混凝土应具有适应其所处环境的耐久性；u经济合理，在保证质量前提下，降低造价经济合理，在保证质量前提下，降低造价3混凝土的技术性质混凝土的技术性质State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实），是指混凝土拌和物易于施工操作（拌和、运输、浇筑和捣实），并能获得质量均匀、成型密实的性能。并能获得质量均匀、成型密实的性能。u指标：流动性、粘聚指标：流动性、粘聚性、保水性。性、保水性。u测定：坍落度测定：坍落度 和易性和易性State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864项项次次结结构构种种类类塌落度，塌落度，mm1基础或地面的垫层，无配筋的厚大结构基础或地面的垫层，无配筋的厚大结构（挡土墙、基础或厚大的块体）或配筋稀（挡土墙、基础或厚大的块体）或配筋稀疏的结构疏的结构10302板、梁和大型或中型截面的柱子等板、梁和大型或中型截面的柱子等30503配筋密列的结构配筋密列的结构50704配筋特密列的结构配筋特密列的结构7090坍落度选择坍落度选择State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u水泥标号和水灰比，经验公式：水泥标号和水灰比，经验公式：uC、W每每m3混凝土水泥及水的用量，混凝土水泥及水的用量，kg；uA、B经验系数，碎石经验系数，碎石A=0.46，B=0.07；卵石卵石A=0.48，B=0.33u骨料的品质和级配骨料的品质和级配u施工及养护条件（施工及养护条件（7天）：温度、湿度，搅拌及震捣等天）：温度、湿度，搅拌及震捣等u立方试块（立方试块（151515cm）标准条件（水温标准条件（水温203相对湿度相对湿度90%）28天抗压强度。天抗压强度。u强度等级强度等级C7.5、C10、C15、C20、C25、C30、C35、C40、C45、C50、C55、C60十二个等级十二个等级强度等级强度等级State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u（1）提高水泥标号；）提高水泥标号；u（2）降低水灰比；为改善和易性，可掺加减水剂；降低水灰比；为改善和易性，可掺加减水剂；u（3）采用级配好且干净的砂、高强度石子；）采用级配好且干净的砂、高强度石子；u（4）加强养护，保证适宜的温度、较高的湿度，或采用湿热处理）加强养护，保证适宜的温度、较高的湿度，或采用湿热处理（蒸汽养护）来提高早期强度。（蒸汽养护）来提高早期强度。u（5）加强搅拌和振捣；）加强搅拌和振捣；u（6）添加增强材料，如硅粉、钢纤维等。）添加增强材料，如硅粉、钢纤维等。提高混凝土强度的方法提高混凝土强度的方法State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，139521968644混凝土的改性剂混凝土的改性剂u混凝土拌合时或拌合前可掺入一定量的改性剂，包括减水剂、早强混凝土拌合时或拌合前可掺入一定量的改性剂，包括减水剂、早强剂、速凝剂、防冻剂等，可显著改善混凝土某些性能。如提高最剂、速凝剂、防冻剂等，可显著改善混凝土某些性能。如提高最终强度或初期强度（早强）、改善和易性、提高耐久性及节约水终强度或初期强度（早强）、改善和易性、提高耐久性及节约水泥等。泥等。u减水剂：不改变水灰比条件下，提高流动性；不改变流动性条减水剂：不改变水灰比条件下，提高流动性；不改变流动性条件下，减少水灰比以提高混凝土强度。件下，减少水灰比以提高混凝土强度。u速凝剂：加速水泥硬化（初凝速凝剂：加速水泥硬化（初凝15min，终凝，终凝10min）。提高）。提高早期强度，但对后期强度影响较大。早期强度，但对后期强度影响较大。State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864u混凝土配合比指混凝土组成材料间的数量比例关系。混凝土配合比指混凝土组成材料间的数量比例关系。u混凝土配合比表示方法有两种混凝土配合比表示方法有两种:u（1）以）以1m3混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥混凝土中各组成材料的质量表示，如水泥336kg，砂砂654kg，石子石子1215kg，水，水195kg；u（2）以水泥质量为以水泥质量为1，表示出各成份的质量比，如，表示出各成份的质量比，如:1:1.95:3.52:0.58(水泥水泥:砂子砂子:石子石子:水水)。5.混凝土配合比概念混凝土配合比概念State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864三三.钢材钢材 矿用工字钢，矿用工字钢，专门设计的宽翼缘、小高度、厚腹板的专门设计的宽翼缘、小高度、厚腹板的工字钢，既适于作梁，也适于作腿。工字钢，既适于作梁，也适于作腿。State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864U U型钢，型钢，可制作具有可缩性的支架，竖向、横向抗弯能力可制作具有可缩性的支架，竖向、横向抗弯能力强，横向稳定性好。强，横向稳定性好。State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，1395219686424.15cm218.96kg31.52cm224.75kg36.92cm228.98kg45.56cm235.76kgState Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864State Key Laboratory of Coal Resources and Mine Safety（CUMT）李学华：中国矿业大学矿业工程学院，李学华：中国矿业大学矿业工程学院，13952196864结束结束