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【摘 要】在井下巷道的支护过程当中，混凝土作为基体材料，对于形成支护主体具有至关重要的作用。本文研究了聚丙烯纤维混凝土在井下巷道支护中的应用，阐述了聚丙烯纤维混凝土的性能，具有一定的工程指导意义。
【关键词】聚丙烯纤维 混凝土 巷道支护 应用
混凝土是工程施工过程当中应用非常广泛的材料，利用其凝固固化以后良好的力学性能可以承受较大的力，而且具有较长的生命周期，在各类工程建筑当中都充当着重要的角色。但是现在随着一些高强度、高刚度结构的出现，单纯的混凝土结构已经不能够满足这些建筑力学性能上的要求。所以，寻求一种更高强度的材料就成为工程当中面临的首要问题。
聚丙烯纤维的化学性能稳定，具有非常好的耐酸性和耐碱性；而且掺杂工艺简单、价格低廉，所以，在机场建设、公路铺设、桥梁以及码头建设中都得到了广泛的应用。如果将聚丙烯纤维与混凝土进行混合，并且进行相关的处理，例如加入一定比例的水性环氧树脂等，就会大大的加强混凝土和聚丙烯纤维两者的相容性，混凝土就能够很好的粘附在聚丙烯纤维的表面上，增加其力学上的性能。混合后的聚丙烯纤维混凝土结构具有更为优良的抗拉性能、抗压性呢过、抗裂性能以及防渗性能。
一、聚丙烯纤维混凝土的应用现状
（一）力学性能好，抗拉抗压强度高
在水灰比为0.6、聚丙烯纤维掺量为 1.2%时的聚丙烯纤维混凝土，其抗压强度可以达到10MPa以上，而且，随着聚丙烯纤维掺量的增加呈上升的趋势[2]。因为聚丙烯纤维的存在，使得混凝土中的结构变得更为的紧密，聚丙烯纤维混凝土凝固后，纤维的排列成一定的规律，由于纤维具有很好的抗拉强度，这时的聚丙烯混凝土结构如果承受一定的压力，那么就会以拉力的形式施加到聚丙烯混凝土结构上，聚丙烯纤维正好发挥了其优秀的抗拉性呢过，所以，聚丙烯混凝土结构的抗压强度和抗拉强度非常的高。正是基于这方面的性能，所以在桥梁的铺设、码头建设当中，聚丙烯纤维混凝土得到了广泛的应用。
（二）抗裂性能
聚丙烯纤维的存在对于混凝土的阻裂性能影响非常的明显，不同水灰比条件下，随着聚丙烯纤维掺量的增加，聚丙烯混凝土的抗裂强度呈直线水平上升，并且在聚丙烯纤维的含量为0.9%时达到最大值，之后便缓慢下降。相对于基准混凝土结构，掺加聚丙烯纤维混凝土的抗裂性能均有较大幅度的提高。
二、聚丙烯纤维在井下巷道支护中的应用
井下巷道支护工作过程中，经常会遇到高应力的软岩结构的情况，这种情况下巷道的支护工作难度大、安全性很那达到规定。金属支架等属于被动的支护方式，但是如果仅仅依靠金属支架自身的刚度和强度来支撑沉重的岩层压力，很难达到规定的要求，或者支护的结构非常的繁琐，影响正常工作的开展。锚杆、锚索等结构虽然是主动的支护，但是当岩体的结构易碎或者松散的情况下，就不太实用，很难满足支护的要求。
（一）井下巷道支护的机理
巷道在没有挖掘之前，处于最原始的应力状态。随着挖掘深度的增加，想到周围的岩体就会出现应力的集中现象，导致巷道周围的岩层松动并且应力朝向巷道中心。在冲击和挖掘的过程当中，会产生更大的应力集中和波动现象，如果这个力大于巷道岩体的承受极限，岩体就会失去平衡，导致巷道围岩的瞬间破坏。
井下巷道的支护正是基于巷道发生坍塌的情况，利用混凝土等形成一定的支护墙体或者支护面，从而来预防和阻止巷道的坍塌。聚丙烯纤维混凝土是聚丙烯纤维和混凝土按照一定的比例混合而成的，其中纤维作为一种基体材料，能够承受较大的拉应力和骑到防渗的效果。将聚丙烯纤维混凝土应用到井下巷道的支护中，能够最大限度的满足巷道支护的需要，大大的降低了巷道挖掘过程中的冲击和振动，保证了井下巷道周边围岩的稳定性。
通过对煤层巷道的观测，在巷道开挖时必须坚持放小炮控制围岩二次破坏，加强锚网支护的成型，从源头加固锚固拱，随采掘深度的增加，资源的减少，矿井的压力显现，巷道的使用寿命就睡随之而下降。只有依靠围岩自身控制采动力影响才能增加巷道服务年限。煤层中的巷道在受到煤矿采动影响，围岩应力高。在受力强烈影响期间，巷道围岩的应力集中，因此，采动影响是导致巷道支护显现严重的重要原因。
（二）聚丙烯纤维混凝土支护模型
井下巷道岩壁承受着由周边岩层的挤压应力，巷道的支护正是要用一定的手段来平衡或者抵消这个挤压应力。对于一个圆形的巷道壁，其周边的应力都是向着巷道的中心点位置，并且在巷道的顶端应力值达到最大。
将聚丙烯纤维混凝土应用到巷道的支护过程中，先用支架等将岩壁支撑起来，然后在巷道的周边浇筑一定厚度的聚丙烯纤维混凝土，待其凝固后，便形成了具有一定刚度和强度的支护壁，用来承受巷道周围的挤压应力。聚丙烯纤维混凝土的支护结构不仅具有传统的支架支护结构吸能减震的效果，而且还能够根据不同巷道的孔径大小而实行动态的浇筑，成为一个整体的支护壁，从而具有更高的强度。因而能够吸收更高的冲击能，大幅度的降低冲击造成的振动，保护岩体和支护结构的完整性。
由于聚丙烯纤维混凝土中纤维的排列方向是随即的，而纤维具有非常高的抗拉强度，所以，在支护壁面承受较大的压应力的情况下，对于支护壁面而言，压应力则分解成为径向的剪切应力和轴向的拉压应力，对于聚丙烯混凝土结构而言，其中的聚丙烯纤维承受了大部分的拉拉压应力，从而分担了了混凝土结构所承受的大部分的拉压应力，这样就大大的增加了支护避免的承压能力，这种支护结构可以承受非常大的支护应力。
正是基于以上的特点，聚丙烯纤维混凝土在井下巷道支护中表现出了非常优异的力学性能和经济性能。按照不同的使用要求，可以视情况的加入不同比例的聚丙烯纤维，从而来应用到不同的应力环境下，达到了经济上和性能上的最优配置。
参考文献：
[1]潘超，冯仲齐，陈凯. 低弹模聚丙烯纤维混凝土本构模型及力学性能研究[J]. 混凝土与水泥制品，2012， 5（5 ）：36-39 .
[2]李文林.塑性混凝土防渗墙技术综述[J]. 水利水电工程设计，1995，（3）：：54-59.
[3]夏可風.我国水工混凝土防渗墙技术进展[J].水利水电施工，2006（4）：4-8.
作者简介：
肖鹏，男，北京人，在读大学生，就读于长江大学工程技术学院2009级化学工程与工艺专业。
【关键词】聚丙烯纤维 混凝土 巷道支护 应用
混凝土是工程施工过程当中应用非常广泛的材料，利用其凝固固化以后良好的力学性能可以承受较大的力，而且具有较长的生命周期，在各类工程建筑当中都充当着重要的角色。但是现在随着一些高强度、高刚度结构的出现，单纯的混凝土结构已经不能够满足这些建筑力学性能上的要求。所以，寻求一种更高强度的材料就成为工程当中面临的首要问题。
聚丙烯纤维的化学性能稳定，具有非常好的耐酸性和耐碱性；而且掺杂工艺简单、价格低廉，所以，在机场建设、公路铺设、桥梁以及码头建设中都得到了广泛的应用。如果将聚丙烯纤维与混凝土进行混合，并且进行相关的处理，例如加入一定比例的水性环氧树脂等，就会大大的加强混凝土和聚丙烯纤维两者的相容性，混凝土就能够很好的粘附在聚丙烯纤维的表面上，增加其力学上的性能。混合后的聚丙烯纤维混凝土结构具有更为优良的抗拉性能、抗压性呢过、抗裂性能以及防渗性能。
一、聚丙烯纤维混凝土的应用现状
（一）力学性能好，抗拉抗压强度高
在水灰比为0.6、聚丙烯纤维掺量为 1.2%时的聚丙烯纤维混凝土，其抗压强度可以达到10MPa以上，而且，随着聚丙烯纤维掺量的增加呈上升的趋势[2]。因为聚丙烯纤维的存在，使得混凝土中的结构变得更为的紧密，聚丙烯纤维混凝土凝固后，纤维的排列成一定的规律，由于纤维具有很好的抗拉强度，这时的聚丙烯混凝土结构如果承受一定的压力，那么就会以拉力的形式施加到聚丙烯混凝土结构上，聚丙烯纤维正好发挥了其优秀的抗拉性呢过，所以，聚丙烯混凝土结构的抗压强度和抗拉强度非常的高。正是基于这方面的性能，所以在桥梁的铺设、码头建设当中，聚丙烯纤维混凝土得到了广泛的应用。
（二）抗裂性能
聚丙烯纤维的存在对于混凝土的阻裂性能影响非常的明显，不同水灰比条件下，随着聚丙烯纤维掺量的增加，聚丙烯混凝土的抗裂强度呈直线水平上升，并且在聚丙烯纤维的含量为0.9%时达到最大值，之后便缓慢下降。相对于基准混凝土结构，掺加聚丙烯纤维混凝土的抗裂性能均有较大幅度的提高。
二、聚丙烯纤维在井下巷道支护中的应用
井下巷道支护工作过程中，经常会遇到高应力的软岩结构的情况，这种情况下巷道的支护工作难度大、安全性很那达到规定。金属支架等属于被动的支护方式，但是如果仅仅依靠金属支架自身的刚度和强度来支撑沉重的岩层压力，很难达到规定的要求，或者支护的结构非常的繁琐，影响正常工作的开展。锚杆、锚索等结构虽然是主动的支护，但是当岩体的结构易碎或者松散的情况下，就不太实用，很难满足支护的要求。
（一）井下巷道支护的机理
巷道在没有挖掘之前，处于最原始的应力状态。随着挖掘深度的增加，想到周围的岩体就会出现应力的集中现象，导致巷道周围的岩层松动并且应力朝向巷道中心。在冲击和挖掘的过程当中，会产生更大的应力集中和波动现象，如果这个力大于巷道岩体的承受极限，岩体就会失去平衡，导致巷道围岩的瞬间破坏。
井下巷道的支护正是基于巷道发生坍塌的情况，利用混凝土等形成一定的支护墙体或者支护面，从而来预防和阻止巷道的坍塌。聚丙烯纤维混凝土是聚丙烯纤维和混凝土按照一定的比例混合而成的，其中纤维作为一种基体材料，能够承受较大的拉应力和骑到防渗的效果。将聚丙烯纤维混凝土应用到井下巷道的支护中，能够最大限度的满足巷道支护的需要，大大的降低了巷道挖掘过程中的冲击和振动，保证了井下巷道周边围岩的稳定性。
通过对煤层巷道的观测，在巷道开挖时必须坚持放小炮控制围岩二次破坏，加强锚网支护的成型，从源头加固锚固拱，随采掘深度的增加，资源的减少，矿井的压力显现，巷道的使用寿命就睡随之而下降。只有依靠围岩自身控制采动力影响才能增加巷道服务年限。煤层中的巷道在受到煤矿采动影响，围岩应力高。在受力强烈影响期间，巷道围岩的应力集中，因此，采动影响是导致巷道支护显现严重的重要原因。
（二）聚丙烯纤维混凝土支护模型
井下巷道岩壁承受着由周边岩层的挤压应力，巷道的支护正是要用一定的手段来平衡或者抵消这个挤压应力。对于一个圆形的巷道壁，其周边的应力都是向着巷道的中心点位置，并且在巷道的顶端应力值达到最大。
将聚丙烯纤维混凝土应用到巷道的支护过程中，先用支架等将岩壁支撑起来，然后在巷道的周边浇筑一定厚度的聚丙烯纤维混凝土，待其凝固后，便形成了具有一定刚度和强度的支护壁，用来承受巷道周围的挤压应力。聚丙烯纤维混凝土的支护结构不仅具有传统的支架支护结构吸能减震的效果，而且还能够根据不同巷道的孔径大小而实行动态的浇筑，成为一个整体的支护壁，从而具有更高的强度。因而能够吸收更高的冲击能，大幅度的降低冲击造成的振动，保护岩体和支护结构的完整性。
由于聚丙烯纤维混凝土中纤维的排列方向是随即的，而纤维具有非常高的抗拉强度，所以，在支护壁面承受较大的压应力的情况下，对于支护壁面而言，压应力则分解成为径向的剪切应力和轴向的拉压应力，对于聚丙烯混凝土结构而言，其中的聚丙烯纤维承受了大部分的拉拉压应力，从而分担了了混凝土结构所承受的大部分的拉压应力，这样就大大的增加了支护避免的承压能力，这种支护结构可以承受非常大的支护应力。
正是基于以上的特点，聚丙烯纤维混凝土在井下巷道支护中表现出了非常优异的力学性能和经济性能。按照不同的使用要求，可以视情况的加入不同比例的聚丙烯纤维，从而来应用到不同的应力环境下，达到了经济上和性能上的最优配置。
参考文献：
[1]潘超，冯仲齐，陈凯. 低弹模聚丙烯纤维混凝土本构模型及力学性能研究[J]. 混凝土与水泥制品，2012， 5（5 ）：36-39 .
[2]李文林.塑性混凝土防渗墙技术综述[J]. 水利水电工程设计，1995，（3）：：54-59.
[3]夏可風.我国水工混凝土防渗墙技术进展[J].水利水电施工，2006（4）：4-8.
作者简介：
肖鹏，男，北京人，在读大学生，就读于长江大学工程技术学院2009级化学工程与工艺专业。