混凝土支护——黑金刚播报
发布时间：
2025-08-27
在采矿工程以及各类地下工程的建设中，支护结构的选择与设计关乎着工程的安全与稳定。混凝土支护作为一种重要的支护形式，以其连续整体的特性在地下空间维护中发挥着关键作用。它如同给地下巷道披上一层坚固的铠甲，不仅对围岩起到封闭作用，有效阻止围岩与外界空气、水分等的接触，从而防止围岩风化，延长其使用寿命，还能凭借自身的结构特点，抵御来自围岩的各种压力。
混凝土支护的主要形式为直墙拱形，这种结构由拱、墙和墙基三个部分有机组成。拱，作为整个支护结构的顶部关键部分，犹如一道坚固的穹顶，主要承担着顶部的压力，并巧妙地将这些顶压传递给侧墙和两帮。在一般情况下，拱的各断面主要承受压应力以及部分弯曲应力，充分发挥了混凝土抗压强度高的优势。然而，当顶压出现不均匀或者不对称的复杂情况时，断面内还会出现剪应力。拱的厚度并不是随意确定的，它受到多种因素的综合影响，比如巷道跨度和拱高，跨度越大、拱高越高，所需承受的压力越大，拱的厚度就需要相应增加；岩石性质也至关重要，坚硬的岩石对拱的支撑作用较好，拱厚可适当减小，而松软的岩石则需要更厚的拱来保证安全；混凝土强度也是决定拱厚的因素之一，强度越高，拱厚可相对减小。实际工程中，拱的厚度可用经验公式计算，但更多时候是通过查表选取，以确保数据的准确性和可靠性。墙在混凝土支护结构中起着不可或缺的支承和抵抗侧压的作用。通常情况下，墙为直墙，这种形状便于施工且能满足大部分工程的需求。但当侧压较大时，为了更好地抵抗侧压力，直墙会被改造成曲墙。在拱基处，拱传递给墙的荷载是斜向的，这会产生横推力。如果混凝土在拱基处没有和围岩充填密实，那么拱和墙在横推力的作用下就如同根基不稳的建筑，很容易发生变形，进而失去稳定性。墙厚与拱厚也有着紧密的联系，一般来说，墙厚大于或等于拱厚，通常等于拱厚，这样的设计能保证墙和拱在受力时协调一致，共同承担来自围岩的压力。墙基则是整个支护结构与底板的连接纽带，它的作用是将墙传来的荷载与自身的自重均匀地传递给底板。当地板岩石坚硬时，墙基可以是直墙的延伸部分，简单而直接地将力传递下去；但当底板岩石松软时，为了增大受力面积，减小单位面积上的压力，必须加宽墙基；如果出现底鼓现象，还必须砌底拱，以增强对底板的支撑和约束。墙基的深度也有严格要求，不小于墙的厚度，这样才能保证墙基的稳定性。靠水沟一侧的墙基深度，一般和水沟底板同深，但在底板岩石松软破碎时，墙基要超深水沟底板 150 - 200mm，以确保墙基在复杂地质条件下的稳固。当采用底拱时，一般底拱的矢高为顶拱矢高的 1/8 - 1/6，底拱厚度为顶拱厚度的 50% - 80%，这些比例关系是经过大量工程实践和理论研究得出的，能使底拱在保证结构稳定的前提下，做到经济合理。
适用条件混凝土支护在地下工程中有着特定的适用场景，这些场景的选择是基于对工程安全、稳定性以及经济合理性的综合考量。
•围岩十分破碎：当围岩处于十分破碎的状态时，喷锚支护的优越性就不再显著。因为破碎的围岩无法为锚杆提供足够稳定的锚固基础，锚杆难以有效地发挥其悬吊和加固作用，就如同在松散的沙子中插入木棍，木棍很难固定住。而喷射混凝土也难以在破碎的表面形成有效的附着和封闭，无法阻止围岩的进一步松动和垮落。此时，混凝土支护凭借其连续整体的结构，能够对破碎围岩提供全面的支撑和封闭，有效防止围岩的风化和进一步破碎，维持巷道的稳定。
•围岩十分不稳定：在围岩十分不稳定，顶板活石极易塌落的情况下，喷射混凝土往往喷不上、粘不牢。由于顶板状况极差，混凝土无法与顶板有效粘结，难以形成支护结构。同时，这种不稳定的围岩也不容易钻孔装设锚杆，因为钻孔过程中可能会引发顶板的进一步垮落，增加施工风险。而混凝土支护可以在施工过程中，通过搭建模板，将混凝土浇筑成整体结构，直接对不稳定的围岩进行支护，无需依赖钻孔和粘结等在这种条件下难以实现的操作，为巷道提供可靠的保护。
•大面积淋水或部分涌水处理无效的地区：在大面积淋水或部分涌水处理无效的地区，水的长期作用会软化围岩，降低围岩的强度和稳定性。对于喷锚支护来说，水会影响喷射混凝土的凝结和强度发展，使喷层容易脱落；也会使锚杆的锚固力下降，无法有效支护围岩。而混凝土支护具有良好的防水性能，能够阻挡水对围岩的侵蚀，其连续的结构也能更好地承受因水的作用而产生的附加压力，确保巷道在潮湿环境下的安全稳定。
•服务年限长的巷道：对于服务年限长的巷道，需要一种能够长期保持稳定和支护性能的支护方式。混凝土支护具有较高的强度和耐久性，能够在长时间内承受围岩的压力，不易受到时间和环境因素的影响而损坏。相比一些其他支护方式，如木支护容易腐朽，金属支护可能会因锈蚀而降低强度，混凝土支护更适合长期使用，减少了后期维护和更换支护结构的成本和工作量，保证巷道在整个服务期内的正常使用。
碹胎和模板在平巷混凝土支架的施工过程中，碹胎和模板是不可或缺的重要工具，它们就像是混凝土的“模具” 和 “支撑骨架”，为混凝土的成型和固化提供了必要的条件。碹胎主要承受混凝土的重量、工作台荷载以及施工中的冲击荷载等，而模板则直接与混凝土接触，决定了混凝土支护结构的形状和尺寸 。为了响应可持续发展的理念，节省木材资源，提高材料的复用率，在实际工程中常采用金属碹胎和模板。金属材料具有强度高、耐久性好的特点，能够多次重复使用，大大降低了施工成本和对木材资源的消耗。然而，对于一些特殊硐室及交岔点，由于其结构复杂、形状不规则，部分仍采用木碹胎和模板。木碹胎和模板具有加工方便、灵活性高的优势，能够根据特殊的施工需求进行定制和调整，更好地适应复杂的施工环境。
碹胎作为混凝土施工过程中的重要支撑结构，必须具备一定的强度和刚度，以确保在承受各种荷载时不会发生变形或损坏，从而保证混凝土浇筑的质量和施工安全。在实际工作中，碹胎的结构形式和构件尺寸大小一般按经验选取。木碹胎一般用方木或 2 - 3 层板材制作，为了便于运输和安装，通常分 2 - 3 段拼接而成。金属碹胎则一般用 14 - 18 号槽钢或 15 - 24kg/m 钢轨制成，其结构更加坚固，能够承受更大的荷载 。模板的制作材料也有多种选择，一般用 8 - 10 号槽钢或厚 30 - 40mm 木板制成。金属模板凭借其强度高、不易变形、容易修复、复用率高等优点，在施工时应优先选用。矿用塑料模板近年来也逐渐得到推广使用，它质量轻，脱模容易，拆装迅速，抗腐蚀，使用寿命长，重复使用次数可达 30 - 40 次 。在巷道或井筒中，矿用塑料模板的这些优势能够有效提高施工效率，降低施工成本，同时减少对环境的影响 。
混凝土支护以其独特的结构特点，在地下工程中发挥着重要作用。直墙拱形的结构，拱、墙、墙基各司其职，共同抵御围岩压力，其连续整体的特性有效封闭围岩、防止风化。尽管施工工序多、工期长且成本高，但在围岩破碎不稳定、涌水处理无效以及服务年限长等特定场景下，混凝土支护凭借其稳定性和耐久性，成为保障工程安全的可靠选择。而碹胎和模板作为施工辅助工具，形式多样。
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