深井软岩硐室群及巷道复合支护研究与应用项目可行性研究报告投资建议书word文档（13页）

我国现有锚杆支护存在不足锚杆支护设计主要依靠现场经验，设计理论依据有待完善和补充各类巷道锚杆千篇律很多设计单位只是笼统选择了锚杆直径和长度。

但是不同锚杆结构和施工工艺会很大效果差别。

没有考虑地应力大小方向比值影响在进行锚杆支护设计之前，基本上不进行三维地应力测试没有地质力学分析和巷道压力显现与锚杆支护参数匹配关系分析与选择，所以提出支护方案很难适应地质条件变化，不能实现量体裁衣对症下药。

单根锚杆强度低预紧力低可靠性低间排距小单体锚杆钻机推力小小于吨扭距小小于，锚杆基本上没有预应力锚杆消耗量大施工速度慢工效低费用高安全性较低。

表国内外锚杆支护技术对比比较项目中国美澳英锚杆材料强度锚杆锚固力锚杆直径锚杆间排距锚杆长度锚杆安装应力四混凝土材料国内外研究现状现国内煤矿用于巷道支护混凝土材料均为传统混凝土材料水泥骨料砂子或石子，在喷射混凝土时会添加少量速凝剂。

目前矿井采用混凝土材料是种典型脆性材料，其抗剪抗拉和抗弯变形能力很低，而巷道围岩地应力释放对混凝土喷层产生应力大都是剪应力和拉应力为主，所以巷道微小变形就会使混凝土喷层产生变形破坏。

而且速凝剂添加会是混凝土快速凝固，在混凝土快速凝固过程中产生张力对混凝土产生初始损伤。

现纤维混凝土已在国内外水利水电工程中取得了很好应用，课题组研究人员对纤维混凝土进行了大量室内研究。

研究结果与实践表明，纤维混凝土抗拉抗剪和抗弯能力可以提高，纤维混凝土以钢纤维混凝土应用效果最好。

在普通混凝土中掺入适量钢纤维配制而成混凝土，称为钢纤维混凝土，简称。

由于钢纤维阻滞基体混凝土微裂纹扩展，从而使其抗拉抗弯抗剪强度等较普通混凝土显著提高。

其抗冲击抗疲劳开裂后韧性和耐久性也有较大改善。

近年来，它广泛应用于公路桥梁机场隧道水工建筑军事工程和各种建筑制品等领域。

湿喷钢纤维混凝土施工技术近年来在国外发展很快，它将是今后喷射混凝土发展方向，有完全取代传统挂钢筋网干喷混凝土趋势。

在桥梁隧道水电等行业中应用取得了良好效果。

传统混凝土材料跟岩石材料样，是种抗压而不抗拉材料，而矿用喷射混凝土材料因施工特殊性，凝固后其抗拉抗弯和抗剪强度更低，而巷道混凝土喷层破坏大都是剪破坏和拉破坏。

为了提高和改善传统井下喷射混凝土材料力学性能，山东科技大学和河海大学研究人员在吸收国外最新复合增强混凝土材料基础上，结合矿山巷道施工特殊情况，最新研制出了适合湿喷增强复合钢纤维混凝土材料。

该新型复合混凝土材料具有如下特点强度高，柔性好。

复合钢纤维混凝土抗压强度提高以上抗拉强度劈裂法平均提高抗弯强度平均提高抗剪强度平均提高。

尤为突出是钢纤维可控制裂缝扩展，提高混凝土裂后强度，阻裂效果明显，使混凝土裂后仍能承受定载荷，因而呈现很高韧性，钢纤维复合混凝土韧性平均可提高倍。

同时也具有良好抗冲击抗疲劳抗震动和抗爆炸性。

钢纤维混凝土抗裂性能良好，意味着它抗拉强度抗弯强度抗疲劳强度等性能均比普通混凝土有较大地改善。

由于大量很细钢纤维均匀地分布在混凝土中，钢纤维与混凝土基体接触面大，如按体积比掺入钢纤维时，每立方米混凝土中有万根，其比表面积为，与同样质量钢筋相比，比表面积约增加倍。

因而，在所有方向上性能都得到增强，具有了普通混凝土所不具备优良性能。

施工方便，易保证质量和安全。

可免除钢筋网架设。

对大断面巷道来说挂网工艺存着定不安全因素，同时混凝土喷射冲击金属网震动，影响混凝土与岩石混凝土与金属网结合力和粘结强度。

钢纤维复合混凝土可以免除上述弊端，确保混凝土与岩面充分结合。

节省工程量，降低造价。

如果保证同样喷浆层强度，钢纤维复合混凝土可以降低混凝土厚度。

同样喷射厚度可以增加支护强度，是巷道支护强度显著提高。

使传统锚喷支护更加合理。

传统锚喷支护，混凝土喷浆层变形性能刚度和锚网变形性刚度差别较大，不能保证喷浆层和锚网同时承载地压，造成各个击破。

钢纤维复合混凝土韧性大大提高，改善了混凝土喷浆层变形性能，使锚网喷支护结构支护效果显著提高。

技术特点湿喷复合钢纤维混凝土技术是在湿喷混凝土拌和料中掺入定量钢纤维及相应外加剂，采用泵送稠流式或风送稀流式作为湿拌混凝土料压送喷射动力，在喷嘴处加入液态速凝剂和压缩空气喷射至岩面，钢纤维在喷射混凝土中呈二维随机方向均匀离散分布，通过混凝土与钢纤维全长粘结和端头锚固作用，形成种近乎均质，抗弯抗拉抗剪强度及抗冲击力性，抗渗性抗收缩性耐久性较好混凝土钢纤维新型复合材料。

这种混凝土钢纤维新型复合材料，在发生较大变形后仍能承担荷载，具有良好韧性和裂后强度。

工艺特点湿喷钢纤维混凝土施工工艺具有粉尘少回弹率低水灰比准确喷射混凝土质量稳定外观平整等优点。

湿喷钢纤维混凝土施工工艺改善了施工环境，省去了费时而危险挂网作业，简化施工工序，机械化程度高，施工生产能力大，减少循环作业时间，使支护更加快捷及时，提高了施工和结构安全性，施工更加快速安全高效。

湿喷钢纤维混凝土工艺改善了喷射混凝土物理力学性能，湿喷钢纤维混凝土抗压抗拉抗弯强度较普通喷混凝土提高较大，同时具有很好柔性和抗裂效应，允许变形量和残余强度较素喷混凝土大许多，能吸收较大变形能，有利于充分发挥围岩自承能力，并可降低喷层厚度。

湿喷钢纤维混凝土能很好地适应不规则岩面，使喷混凝土与岩面更加紧帖，避免了喷层后空洞和钢筋网腐蚀，同时大大地减少了喷混凝土填充量。

湿喷钢纤维混凝土抗裂性抗冲击性抗渗性抗冻融性和耐久性好，适合于作为永久衬砌。

三研究目和意义深井因埋藏深度增加，地应力将会随之增加，地应力增加会使浅部具有锚网可支围岩变为不可支性围岩，这就是现在相对软岩新观点。

此时如果不改变传统锚杆支护参数，巷道围岩变形是难以控制。

霄云矿井从主井井底峒室揭露巷道围岩看，巷道围岩以粉砂岩泥岩粉砂岩和泥岩居多，且围岩节理裂隙发育，其巷道变形是相对软岩和绝对软岩综合影响。

该项目旨在摸清霄云矿井真实地质力学条件，研究适应该条件合理支护技术，实现霄云煤矿峒室群巷道锚喷复合支护安全高效低成本目标，使霄云煤矿峒室群及巷道支护达到国际先进国内领先水平。

该项目对霄云矿井安全高效建设具有重要理论意义和现实意义。

具体目标矿井围岩力学性能测试与分析矿井围岩矿物成分显微分析和岩石水理性能测试矿井地应力测试与分析矿井巷道围岩松动范围测试矿井巷道围岩可支支性评价与分类矿井不同跨度不同类型巷道支护方案设计，编制分类断面支护图集支护方案实施与支护系统测试与评价支护效果及围岩变形显现测试支护方案再优化与信息反馈，确保支护方案最优。

实现支护成本最低，支护效果最加，支护效率最低。

二课题研究意义技术上，使支护技术和水平处于国内领先水平。

安全上，显著提高巷道支护安全可靠性，力争消除巷道维修，确保巷道不冒顶，改善巷道维护状况，为巷道正常使用创造条件。

经济上，提高施工速度，降低支护费用，取消或降低巷道维修费用，提高矿井建设综合经济效益。

四主要研究内容研究范围水仓和泵房井底车场变电所库房各种联络巷道各种交叉点大巷米。

二主要研究内容围岩力学性能测试与分析围岩矿物成分显微分析和岩石水理性能测试地应力测试与分析评价巷道围岩应力与变形分析模拟峒室群施工中交叉影响力学分析和数值模拟巷道围岩松动范围测试巷道围岩围岩分类与可支性质量评价钢纤维混凝土喷射湿喷工艺参数计算与设计钢纤维混凝土喷层支护效果分析与测试高强预应力锚杆应用测试与现场测试评价不同跨度不同类型巷道锚杆支护方案设计，编制分类断面支护图集支护方案实施与支护系统整体测试与评价支护效果及围岩变形显现测试与评价支护方案再优化与信息反馈，确保支护方案最优。

五关键技术与创新先进技术手段美国生产钻孔全息窥视仪澳大利亚产地应力测量技术山东科技大学和英国公司合作开发三维地应力分析软件课题组特有巷道围岩分类与评价方法围岩应力分析模拟软件美国公司型松动圈雷达探测仪加拿大大速比锚杆安装应力倍增器二关键技术与创新性岩石岩体及岩层力学综合测试与评价技术研究。

围岩主动控制与预应力支护体系相互作用关系关键理论与技术。

协同支护体系与围岩耦合关系关键技术。

地应力释放与合理控制关键高，柔性好。

复合钢纤维混凝土抗压强度提高以上抗拉强度劈裂法平均提高抗弯强度平均提高抗剪强度平均提高。

尤为突出是钢纤维可控制裂缝扩展，提高混凝土裂后强度，阻裂效果明显，使混凝土裂后仍能承受定载荷，因而呈现很高韧性，钢纤维复合混凝土韧性平均可提高倍。

同时也具有良好抗冲击抗疲劳抗震动和抗爆炸性。

钢纤维混凝土抗裂性能良好，意味着它抗拉强度抗弯强度抗疲劳强度等性能均比普通混凝土有较大地改善。

由于大量很细钢纤维均匀地分布在混凝土中，钢纤维与混凝土基体接触面大，如按体积比掺入钢纤维时，每立方米混凝土中有万根，其比表面积为，与同样质量钢筋相比，比表面积约增加倍。

因而，在所有方向上性能都得到增强，具有了普通混凝土所不具备优良性能。

施工方便，易保证质量和安全。

可免除钢筋网架设。

对大断面巷道来说挂网工艺存着定不安全因素，同时混凝土喷射冲击金属网震动，影响混凝土与岩石混凝土与金属网结合力和粘结强度。

钢纤维复合混凝土可以免除上述弊端，确保混凝土与岩面充分结合。

节省工程量，降低造价。

如果保证同样喷浆层强度，钢纤维复合混凝土可以降低混凝土厚度。

同样喷射厚度可以增加支护强度，是巷道支护强度显著提高。

使传统锚喷支护更加合理。

传统锚喷支护，混凝土喷浆层变形性能刚度和锚网变形性刚度差别较大，不能保证喷浆层和锚网同时承载地压，造成各个击破。

钢纤维复合混凝土韧性大大提高，改善了混凝土喷浆层变形性能，使锚网喷支护结构支护效果显著提高。

技术特点湿喷复合钢纤维混凝土技术是在湿喷混凝土拌和料中掺入定量钢纤维及相应外加剂，采用泵送稠流式或风送稀流式作为湿拌混凝土料压送喷射动力，在喷嘴处加入液态速凝剂和压缩空气喷射至岩面，钢纤维在喷射混凝土中呈二维随机方向均匀离散分布，通过混凝土与钢纤维全长粘结和端头锚固作用，形成种近乎均质，抗弯抗拉抗剪强度及抗冲击力性，抗渗性抗收缩性耐久性较好混凝土钢纤维新型复合材料。

这种混凝土钢纤维新型复合材料，在发生较大变形后仍能承担荷载，具有良好韧性和裂后强度。

工艺特点湿喷钢纤维混凝土施工工艺具有粉尘少回弹率低水灰比准确喷射混凝土质量稳定外观平整等优点。

湿喷钢纤维混凝土施工工艺改善了施工环境，省去了费时而危险挂网作业，简化施工工序，机械化程度高，施工生产能力大，减少循环作业时间，使支护更加快捷及时，提高了施工和结构安全性，施工更加快速安全高效。

湿喷钢纤维混凝土工艺改善了喷射混凝土物理力学性能，湿喷钢纤维混凝土抗压抗拉抗弯强度较普通喷混凝土提高较大，同时具有很好柔性和抗裂效应，允许变形量和残余强度较素喷混凝土大许多，能吸收较大变形能，有利于充分发挥围岩自承能力，并可降低喷层厚度。

湿喷钢纤维混凝土能很好地适应不规则岩面，使喷混凝土与岩面更加紧帖，避免了喷层后空洞和钢筋网腐蚀，同时大大地减少了喷混凝土填充量。

湿喷