【摘 要】在井下巷道的支護(hù)過程當(dāng)中，混凝土作為基體材料，對于形成支護(hù)主體具有至關(guān)重要的作用。本文研究了聚丙烯纖維混凝土在井下巷道支護(hù)中的應(yīng)用，闡述了聚丙烯纖維混凝土的性能，具有一定的工程指導(dǎo)意義。

【關(guān)鍵詞】聚丙烯纖維 混凝土 巷道支護(hù) 應(yīng)用

混凝土是工程施工過程當(dāng)中應(yīng)用非常廣泛的材料，利用其凝固固化以后良好的力學(xué)性能可以承受較大的力，而且具有較長的生命周期，在各類工程建筑當(dāng)中都充當(dāng)著重要的角色。但是現(xiàn)在隨著一些高強(qiáng)度、高剛度結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，單純的混凝土結(jié)構(gòu)已經(jīng)不能夠滿足這些建筑力學(xué)性能上的要求。所以，尋求一種更高強(qiáng)度的材料就成為工程當(dāng)中面臨的首要問題。

聚丙烯纖維的化學(xué)性能穩(wěn)定，具有非常好的耐酸性和耐堿性；而且摻雜工藝簡單、價格低廉，所以，在機(jī)場建設(shè)、公路鋪設(shè)、橋梁以及碼頭建設(shè)中都得到了廣泛的應(yīng)用。如果將聚丙烯纖維與混凝土進(jìn)行混合，并且進(jìn)行相關(guān)的處理，例如加入一定比例的水性環(huán)氧樹脂等，就會大大的加強(qiáng)混凝土和聚丙烯纖維兩者的相容性，混凝土就能夠很好的粘附在聚丙烯纖維的表面上，增加其力學(xué)上的性能?；旌虾蟮木郾├w維混凝土結(jié)構(gòu)具有更為優(yōu)良的抗拉性能、抗壓性呢過、抗裂性能以及防滲性能。

一、聚丙烯纖維混凝土的應(yīng)用現(xiàn)狀

（一）力學(xué)性能好，抗拉抗壓強(qiáng)度高

在水灰比為0.6、聚丙烯纖維摻量為 1.2%時的聚丙烯纖維混凝土，其抗壓強(qiáng)度可以達(dá)到10MPa以上，而且，隨著聚丙烯纖維摻量的增加呈上升的趨勢[2]。因?yàn)榫郾├w維的存在，使得混凝土中的結(jié)構(gòu)變得更為的緊密，聚丙烯纖維混凝土凝固后，纖維的排列成一定的規(guī)律，由于纖維具有很好的抗拉強(qiáng)度，這時的聚丙烯混凝土結(jié)構(gòu)如果承受一定的壓力，那么就會以拉力的形式施加到聚丙烯混凝土結(jié)構(gòu)上，聚丙烯纖維正好發(fā)揮了其優(yōu)秀的抗拉性呢過，所以，聚丙烯混凝土結(jié)構(gòu)的抗壓強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度非常的高。正是基于這方面的性能，所以在橋梁的鋪設(shè)、碼頭建設(shè)當(dāng)中，聚丙烯纖維混凝土得到了廣泛的應(yīng)用。

（二）抗裂性能

聚丙烯纖維的存在對于混凝土的阻裂性能影響非常的明顯，不同水灰比條件下，隨著聚丙烯纖維摻量的增加，聚丙烯混凝土的抗裂強(qiáng)度呈直線水平上升，并且在聚丙烯纖維的含量為0.9%時達(dá)到最大值，之后便緩慢下降。相對于基準(zhǔn)混凝土結(jié)構(gòu)，摻加聚丙烯纖維混凝土的抗裂性能均有較大幅度的提高。

二、聚丙烯纖維在井下巷道支護(hù)中的應(yīng)用

井下巷道支護(hù)工作過程中，經(jīng)常會遇到高應(yīng)力的軟巖結(jié)構(gòu)的情況，這種情況下巷道的支護(hù)工作難度大、安全性很那達(dá)到規(guī)定。金屬支架等屬于被動的支護(hù)方式，但是如果僅僅依靠金屬支架自身的剛度和強(qiáng)度來支撐沉重的巖層壓力，很難達(dá)到規(guī)定的要求，或者支護(hù)的結(jié)構(gòu)非常的繁瑣，影響正常工作的開展。錨桿、錨索等結(jié)構(gòu)雖然是主動的支護(hù)，但是當(dāng)巖體的結(jié)構(gòu)易碎或者松散的情況下，就不太實(shí)用，很難滿足支護(hù)的要求。

（一）井下巷道支護(hù)的機(jī)理

巷道在沒有挖掘之前，處于最原始的應(yīng)力狀態(tài)。隨著挖掘深度的增加，想到周圍的巖體就會出現(xiàn)應(yīng)力的集中現(xiàn)象，導(dǎo)致巷道周圍的巖層松動并且應(yīng)力朝向巷道中心。在沖擊和挖掘的過程當(dāng)中，會產(chǎn)生更大的應(yīng)力集中和波動現(xiàn)象，如果這個力大于巷道巖體的承受極限，巖體就會失去平衡，導(dǎo)致巷道圍巖的瞬間破壞。

井下巷道的支護(hù)正是基于巷道發(fā)生坍塌的情況，利用混凝土等形成一定的支護(hù)墻體或者支護(hù)面，從而來預(yù)防和阻止巷道的坍塌。聚丙烯纖維混凝土是聚丙烯纖維和混凝土按照一定的比例混合而成的，其中纖維作為一種基體材料，能夠承受較大的拉應(yīng)力和騎到防滲的效果。將聚丙烯纖維混凝土應(yīng)用到井下巷道的支護(hù)中，能夠最大限度的滿足巷道支護(hù)的需要，大大的降低了巷道挖掘過程中的沖擊和振動，保證了井下巷道周邊圍巖的穩(wěn)定性。

通過對煤層巷道的觀測，在巷道開挖時必須堅(jiān)持放小炮控制圍巖二次破壞，加強(qiáng)錨網(wǎng)支護(hù)的成型，從源頭加固錨固拱，隨采掘深度的增加，資源的減少，礦井的壓力顯現(xiàn)，巷道的使用壽命就睡隨之而下降。只有依靠圍巖自身控制采動力影響才能增加巷道服務(wù)年限。煤層中的巷道在受到煤礦采動影響，圍巖應(yīng)力高。在受力強(qiáng)烈影響期間，巷道圍巖的應(yīng)力集中，因此，采動影響是導(dǎo)致巷道支護(hù)顯現(xiàn)嚴(yán)重的重要原因。

（二）聚丙烯纖維混凝土支護(hù)模型

井下巷道巖壁承受著由周邊巖層的擠壓應(yīng)力，巷道的支護(hù)正是要用一定的手段來平衡或者抵消這個擠壓應(yīng)力。對于一個圓形的巷道壁，其周邊的應(yīng)力都是向著巷道的中心點(diǎn)位置，并且在巷道的頂端應(yīng)力值達(dá)到最大。

將聚丙烯纖維混凝土應(yīng)用到巷道的支護(hù)過程中，先用支架等將巖壁支撐起來，然后在巷道的周邊澆筑一定厚度的聚丙烯纖維混凝土，待其凝固后，便形成了具有一定剛度和強(qiáng)度的支護(hù)壁，用來承受巷道周圍的擠壓應(yīng)力。聚丙烯纖維混凝土的支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅具有傳統(tǒng)的支架支護(hù)結(jié)構(gòu)吸能減震的效果，而且還能夠根據(jù)不同巷道的孔徑大小而實(shí)行動態(tài)的澆筑，成為一個整體的支護(hù)壁，從而具有更高的強(qiáng)度。因而能夠吸收更高的沖擊能，大幅度的降低沖擊造成的振動，保護(hù)巖體和支護(hù)結(jié)構(gòu)的完整性。

由于聚丙烯纖維混凝土中纖維的排列方向是隨即的，而纖維具有非常高的抗拉強(qiáng)度，所以，在支護(hù)壁面承受較大的壓應(yīng)力的情況下，對于支護(hù)壁面而言，壓應(yīng)力則分解成為徑向的剪切應(yīng)力和軸向的拉壓應(yīng)力，對于聚丙烯混凝土結(jié)構(gòu)而言，其中的聚丙烯纖維承受了大部分的拉拉壓應(yīng)力，從而分擔(dān)了了混凝土結(jié)構(gòu)所承受的大部分的拉壓應(yīng)力，這樣就大大的增加了支護(hù)避免的承壓能力，這種支護(hù)結(jié)構(gòu)可以承受非常大的支護(hù)應(yīng)力。

正是基于以上的特點(diǎn)，聚丙烯纖維混凝土在井下巷道支護(hù)中表現(xiàn)出了非常優(yōu)異的力學(xué)性能和經(jīng)濟(jì)性能。按照不同的使用要求，可以視情況的加入不同比例的聚丙烯纖維，從而來應(yīng)用到不同的應(yīng)力環(huán)境下，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)上和性能上的最優(yōu)配置。

參考文獻(xiàn)：

[1]潘超，馮仲齊，陳凱. 低彈模聚丙烯纖維混凝土本構(gòu)模型及力學(xué)性能研究[J]. 混凝土與水泥制品，2012， 5（5 ）：36-39 .

[2]李文林.塑性混凝土防滲墻技術(shù)綜述[J]. 水利水電工程設(shè)計(jì)，1995，（3）：：54-59.

[3]夏可風(fēng).我國水工混凝土防滲墻技術(shù)進(jìn)展[J].水利水電施工，2006（4）：4-8.

作者簡介：

肖鵬，男，北京人，在讀大學(xué)生，就讀于長江大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院2009級化學(xué)工程與工藝專業(yè)。