1．4平巷支護

巷道支護是采礦工作的重要環節，巷道穩定與否關系到采礦工作能否順利進行。常用的支護方法有棚式支護、整體混凝土支護、錨桿支護和噴射混凝土支護。為了保持巷道的斷面規格，防止圍巖發生危險的變形和垮落，必須采用各種方法來維護巷道。選擇支架時應考慮以下幾點：

(1)支架材料的選擇應因地制宜，就地取材，盡量少用或不用木材。

(2)由于噴錨支護的優越性，應優先選用噴錨支護。

(3)要適應地壓大小、方向和特點，支架應結構穩定，有足夠的承載能力和適當的可縮性。

(4)支架使用的期限要和巷道服務年限相適應。支架使用年限小于巷道服務年限，要經常翻修，不經濟；相反，使用年限大于服務年限，支架做得太堅固、耐久，也不經濟。

(5)要適應井下環境，如濕度大，有時有酸性水侵蝕等。

(6)適應巷道施工速度的要求，便于架設。

1．4．1支護材料

1．4．1．1木材

作為礦井支架的木材稱為坑木。常用的坑木有松木、杉木、樺木、榆木和柞木，以松木用得最多。

木材具有紋理，因此木材的強度在不同方向相差很大，順紋抗拉強度遠大于橫紋抗拉強度，順紋抗壓強度也遠大于橫紋抗壓強度。

在實際使用時應將木材做防腐處理，以提高坑木的使用年限，從而節省坑木用量。

隨著國民經濟的發展，木材需用量El益增加。在礦井支護中節約坑木和采用坑木代用品，有著重要的意義。

1．4．1．2金屬材料

金屬材料強度大，可支撐較大的地壓；使用期長，可多次復用；安裝容易；耐火性強；必要時也可制成可縮性結構；雖然初期投資大些，但可回收，算總成本還是經濟的。

常用的金屬材料有工字鋼、角鋼、槽鋼、輕便鋼軌、礦用工字鋼及礦用特殊型鋼等。

1．4．1．3水泥

水泥是水硬性膠凝材料，它除能在空氣中硬化和保持強度外，還能在水中硬化，并長期保持和繼續增長其強度。

A水泥的品種

應用最普遍的是普通硅酸鹽水泥(簡稱普通水泥)，其次是礦碴硅酸鹽水泥(簡稱礦碴水泥)及火山灰質硅酸鹽水泥(簡稱火山灰水泥)。此外還有快凝、快硬、高強水泥和膨脹水泥等特種水泥，這些水泥在井巷支護中很少使用。

B普通水泥的性質

a細度

細度指水泥顆粒的粗細程度。顆粒愈細，水泥凝結硬化愈快，早期強度發展也快，但在空氣中硬化時有較大的收縮。

b標準稠度用水量

水泥凈漿的稀稠程度對水泥的主要技術性質影響很大。測定這些性質時，必須有一個規定的稠度，即標準稠度。標準稠度用水量用水泥標準稠度測定儀測定。

C凝結時間

凝結時間分初凝時間和終凝時間。初凝時間為水泥加水拌和成水泥漿開始失去可塑性的時間；終凝時間為水泥加水拌和至水泥漿完全失去可塑性并開始產生強度的時間。為使混凝土和砂漿有充分的時間進行攪拌、運輸、澆搗或砌筑，水泥初凝不能過早。當施工完畢，則要求盡快硬化，具有一定強度，故終凝時間不能太遲。一般要求初凝時間不得早于45min，終凝時間不遲于12h。實際上，普通水泥初凝時間為l～3h，終凝時間為5～8h。

d水泥強度與標號

水泥的強度是水泥具有使用價值的一項很重要的指標，是確定水泥標號及選用水泥的主要依據。水泥的強度用軟練法測定，根據測得的28d齡期的單軸抗壓強度劃分水泥的標號。

e水化熱

水泥與水的作用是放熱反應。在凝結硬化過程中放出的熱量稱為水化熱，其數值大小與水泥的化學成分有關。在小體積混凝土工程中，水化熱能加速其硬化速度，在大體積混凝土工程中，因水化熱積累在內部，不易散熱，會使混凝土產生內應力而開裂破壞。

f硬化時體積變化

普通水泥在水中硬化時，體積稍有膨脹，但在空氣中硬化時，則產生收縮。收縮過大時，可能引起收縮裂縫。引起收縮裂縫的主要原因是水分蒸發。拌和用水量愈大則收縮愈大，干燥過程愈迅速收縮也愈嚴重。因此在水泥硬化過程中必須保持一定的溫度與濕度進行養護，不使其干燥過急。

9抗水性

硬化后的水泥，對其環境水腐蝕的抵抗性能力，稱為抗水性。水泥的腐蝕是由水、酸、鹽及堿的作用而產生的。普通水泥的抗水性較差，可采用增強混凝土的密實性，使有害物質不能深入其內部，或在其表面涂瀝青等防水材料，來增強水泥的抗水性。

C普通水泥的特點

(1)早期強度高，凝結硬化快。

(2)水化熱高，抗凍性好，但不適于大體積工程中應用。

(3)抗水性差，耐酸、堿及硫酸鹽的化學腐蝕性差。 4

普通水泥被廣泛應用于井巷支護中。

D礦碴與火山灰水泥的特點

(1)抗水性好，對硫酸鹽腐蝕的抵抗能力強。 ．

(2)水化熱低。

(3)凝結較慢，早期強度較低。

(4)干縮性較大。

礦碴與火山灰水泥適用于海水中或其他大體積工程；要求早期強度高或低溫環境施工的工程不宜應用。表1―5所示為常用水泥的特性及應用。

表1-5常用水泥品種的特性及應用

1．4．1．4混凝土

混凝土是由水泥、砂子、石子和水所組成的。其中砂、石稱為骨料，約占混凝土總體積的70％～80％，主要起骨架作用并能減少膠結材料的干縮；水泥和水拌和成水泥漿包裹骨料表面并填充其空隙，使新拌混凝土具有和易性，利于施工。水泥漿硬化后，則將骨料膠結成一個堅實的整體。

混凝土具有抗壓強度大，耐久、防火、阻水，可澆灌成任意形狀的構件，所用的砂石可以就地取材。但也存在著抗拉強度低，受拉時變形能力小，容易開裂，自重大等缺點。

由于混凝土具有上述各種優點，因此它是一種重要的建筑材料，也是一種重要的礦井支護材料。

A混凝土的組成材料

a水泥

水泥是混凝土產生強度的主要組分，也是混凝土組分中價值最貴的材料。

配制混凝土時需選用水泥標號為混凝土標號的l．5～2．0倍為宜；當配制高標號混凝土時，此值可取0．9～1．5為宜。

b細骨料(砂)

在混凝土中，粒徑在0．15～5mm的骨料稱為細骨料。按形成條件有海砂、河砂和山砂之分。河砂、海砂較純凈，砂粒多呈圓形，表面光滑。山砂富有棱角，表面粗糙，與水泥漿黏結力強，但含有較多的黏土或有機雜質。一般以采用河砂為好。在實際應用時應選用合理級配的細骨料，如表l―6所示。

表1―6砂樣篩分試驗計算及砂級配區的規定

c租骨料(石子)

在混凝土中，凡粒徑大于5mm的骨料稱為粗骨料。粗骨料有天然卵石(礫石)和碎石兩種。天然卵石表面光滑，少棱角，有的具有天然級配；碎石表面粗糙，顆粒富有棱角，與水泥黏結較好，但成本較高。

粗骨料中有害雜質的含量以及針片狀顆粒的含量不得超過規范的規定。粗骨料的粒徑一般為5～40mm，且應有優良的顆粒級配，以減少孑L隙，增加混凝土的密實性。

普通混凝土用的粗骨料的顆粒級配，應符合表l―7的規定。

表1．7碎石(卵)石級配范圍的規定

根據規范規定，混凝土粗骨料的最大顆粒尺寸不得超過結構截面最小尺寸的1／4，同時不得大于鋼筋問最小凈距的3／4；最大顆粒也不得大于l50mm。泵或壓氣輸送的混凝土混合物，最大粒徑應按表1―8選用，亦不得超過上述規定。

表1-8導管輸送混凝土粗骨料的最大粒徑

d混凝土拌和及養護用水

凡是飲用水和清潔的天然水都能用來拌制和養護混凝土。污水，pH值小于4的酸性水，含硫酸鹽(按s0；一計)超過水重l％的水和含油脂、糖類的水均不得使用。對水質有懷疑時，應進行水質分析。

B混凝土的主要技術性質

新拌混凝土應具有適于施工的和易性或工作性，以獲得良好的澆灌質量；硬化混凝土除應具有能安全承受各種設計荷載要求的強度外，還應當具有在使用環境下及使用期限內保持質量穩定的耐久性。

a和易性及其影響因素

(1)和易性是指新拌混凝土在運輸，澆灌過程中能保持均勻、密實、不離析和不泌水的工藝性能。它包括流動性、黏聚性及保水性三個方面的含義。

1)流動性。流動性是指新拌混凝土在自重或外力作用下，能夠流動且能密實充填構件各部位的性能。

2)黏聚性。黏聚性是指新拌混凝土各組分問具有一定的黏聚力，在運輸、澆灌過程中不分層、不離析，使混凝土能保持整體均勻的性能。

3)保水性。保水性是指新拌混凝土保持水分，不致產生嚴重的泌水現象的能力。發生泌水現象的混凝土，由于水分分泌出來會形成容易透水的孔隙，使混凝土的強度、耐久性降低。

用坍落度試驗(圖1―21)來評定混凝土的和易性，干硬性的坍落度為0～lcm，低塑性的坍落度為2～8cm，塑性的坍落度為l0～20cm，流態的坍落度大于20cm。按規范規定，混凝土灌筑時的坍落度可按表l-9選取。

圖1―21坍落度測定方法

表1-9坍落度選擇范圍

(2)影響和易性的主要因素：

1)水泥漿用量。在保持水灰比不變的情況下，單位體積混凝土內水泥量愈多，新拌混凝土的流動性愈好。水泥量多至一定限度時，由于骨料含量相對減少，將出現流漿、泌水現象

(水灰比較大時)，使混合物的黏聚性和保水性變差。因此，在保證水灰比一定的情況下，單位混凝土的水泥漿量以能滿足混凝土混合物達到施工要求的流動性為宜。

2)水泥凈漿稠度。水泥凈漿的稠度主要取決于水灰比(每立方米混凝土中水與水泥的重量比)。在水泥用量不變的情況下，水灰比愈小，水泥凈漿愈稠，混凝土混合物的流動性愈低；反之亦然。水灰比過大，會使混凝土混合物黏聚性和保水性變差而產生流漿、離析現象，嚴重影響混凝土強度、耐久性和構件澆灌質量。混凝土單位用水量如表1-10所示。

表1―10混凝土單位用水量 kg／m3

注：l．使用碎石、人工砂，骨料級配較差的，用水量接近上限值。

2．使用卵石，骨料級配好的，用水量接近下限值。

3)砂率。砂的用量占砂、石總重量的百分率稱為砂率。砂率的變動將使骨料的孔隙率和總表面積顯著改變，故對混凝土混合物的和易性產生顯著的影響。砂率過大，骨料的總表面積；致TLN率增大，需要包裹骨料和充填孔隙的水泥漿量多，混合物顯得干稠，流動性減小；砂率過小，粗骨料增多，砂漿量相應減少，不能在粗骨料周圍形成足夠厚度的砂漿層，流動性亦低，黏聚性和保水性變差，甚至出現潰散現象。因此，必須通過試驗確定最佳砂率，在滿足施工坍落度要求的前提下使水泥用量減到最小；或者在水泥用量合理的條件下獲得最大的坍落度。砂率的選取可參考表1―11。

表1-11砂 率 ％

注：l．使用碎石，施工條件較差時，選用接近上限值。

2．使用卵石，施工條件較好時，選用接近下限值。

4)水泥的品種和骨料性質。在水灰比相同的情況下，水泥凈漿標準稠度需水量大時，新拌混凝土的流動性較小。普通水泥的和易性比火山灰質水泥和礦渣水泥好。礦渣水泥泌水性大，應加以注意。水泥顆粒細能改善混凝土混合物的黏聚性和保水性。砂、石骨料的粒形圓滑，粒徑增大，級配良好，則混凝土混合物的流動性增大。

5)外加劑。在拌制混凝土時加入少量的表面活性物質，可以在不增加用水量和水泥用量的情況下，改善混凝土混合物的和易性和混凝土的結構，對提高施工效率和澆灌質量，提高混凝土的耐久性均有利。

b混凝土強度和標號

混凝土的強度以抗壓強度最大，因此，混凝土主要用于承載壓力。

混凝土的標號用以表示混凝土強度的等級，以立方體(20cmX 20cmx 20cm)28d齡期單軸抗壓強度劃分標號。根據其抗壓強度的大小，劃分為75、100、150、200、250、300、400、500及600號等。如果實測28d齡期的抗壓強度在兩個標號之問，該混凝土應定為較低一級的標號。礦井支護中，常用的混凝土為l50、200號。

影響混凝土強度的因素很多，其中水泥標號與水灰比是影響混凝土強度的主要因素，同時混凝土強度還與水泥品種和骨料特性有關。當其他條件相同時，水泥標號愈高，混凝土強度愈高，當用同一種水泥(品種及標號相同)時，混凝土的標號主要取決于水灰比。

混凝土強度與水灰比、水泥標號和水泥品種以及骨料種類之間的關系，可用經驗公式(1-5)表示。

(1―5)

式中R28――混凝土28d齡期的抗壓強度；

Rc――水泥標號；

C／W――灰水比；

A、B――試驗系數，可選用《建井工程手冊(第三卷)》中表11―1―38的數據。

影響混凝土強度的其他因素有混凝土所處環境的溫度和濕度、養護齡期等。這些都是影響混凝土強度的重要因素，都是通過對水泥水化過程所產生的影響而起作用的。

普通水泥養護齡期不得少于7晝夜；礦渣、火山灰水泥，不得少于l4晝夜。只有當空氣濕度在95％以上或有淋水的地點，可不要專門養護。

混凝土在正常養護條件下，其強度隨齡期的增長而提高，最初3～7d內增長較快，以后逐漸變緩，全部增長過程可達數十年。

混凝土的澆搗對提高混凝土強度也有影響。在條件相同的情況下，采用振搗器搗實混凝土，其所需用水一般比采用人工搗實時小，故可用較小的水灰比，從而獲得較高的強度。

混凝土混合料必須分層澆搗，每層澆灌的厚度不應超過表1―12的規定。

表1-12混凝土澆搗層的厚度

c混凝土的耐久性

混凝土應具有適當的強度，除能安全承受設計荷載外，還應根據其周圍的自然環境以及在使用上的特殊要求而具有各種特殊性能。例如，承受壓力水作用下的混凝土，需要具有一定的抗滲性能；遭受環境水侵蝕的混凝土，需要具有與之相適應的抗侵蝕性能等。這些性能決定著混凝土經久耐用的程度，所以統稱為耐久性。

混凝土的耐久性取決于組成材料的品質與混凝土的密實度。

提高混凝土耐久性的主要措施有：控制混凝土的最大水灰比(表1―13)，合理選擇水泥品種，保證足夠的水泥用量(表1―14)，選用較好的砂、石骨料，合理地調整骨料級配；改善混凝土的施工操作方法，攪拌均勻，澆灌和振搗密實及加強養護以保證混凝土的施工質量。

表1-13混凝土最大水灰比限值

注：嚴寒地區，最冷月份平均溫度低于一l5℃；寒冷地區，最低月份平均溫度為一15～一5℃；溫暖地區，最冷月份平均溫度高于一5℃。

表1―14混凝土的最小水泥用量

注：l．本表規足的最小水泥用量只適用于機械搗固，如用手工搗l司其用量應增加10％；2．實際采用的水泥用量如在實驗中能確保達到設計要求，可不受本表限制。

C混凝土的配合比

混凝土各組成材料用量比例，即混凝土中水泥、砂、石用量比例(重量比或體積比，均以水泥為1)和水灰比(加水量與水泥用量之比)，稱為混凝土配合比。

1．4．2臨時支護

臨時支護的形式較多，為了節省坑木和提高效率，經常采用的有金屬臨時支架和噴錨臨時支護等。

1．4。2．1金屬拱形臨時支護

采用石材、混凝土整體式支架的巷道，多在掘進后先架設臨時支架，以防止掘進與砌碹之問這一段距離的頂、幫巖石的垮落。臨時支架多采用金屬拱形支架，它用的材料以l5～18k9／rn的鋼軌或其他型鋼制作，支架間距一般為0.8～1.0m。

金屬拱形臨時支架分為無腿的和帶腿的兩種。

金屬拱形無腿臨時支架常用的形式如圖1―22所示。架設時首先在巷道兩側拱基線上方鑿兩個托鉤眼，并安上托鉤或鋼軌橛子，架設拱梁，鋪設背板，最后在兩個拱梁之間安設拉鉤和頂柱，使其成為一個整體。這種支架適用于巖層中等穩定沒有側壓的拱形巷道中。

帶腿的金屬拱形臨時支架，是在無腿拱梁上再加裝可拆裝的棚腿，如圖1―23所示。這種支架多用在圍巖壓力較大，頂、幫圍巖均不穩定的巷道中。

圖1―22無腿金屬拱形臨時支架

1一鋼軌拱梁；2托梁；3一鋼軌撅子

圖1―23金屬拱形帶腿臨時支架

1拱梁；2一頂托；3一拱肩；4鋼軌橛子；5一棚腿；6一連接板；7拉桿；8一棚腿墊板

1．4．2．2噴錨支護

凡有條件的巷道，都應優先選用噴錨做臨時支護。這種臨時支護在爆破后應緊跟迎頭，及時封閉圍巖，防止巖石松動和垮落。其施工方法簡單易行，便于實現機械化，且安全可靠，既是臨時支護，又可以作為永久支護的一部分，如圖l―24所示。

圖1―24噴錨緊跟迎頭

1一錨桿；2一超前錨桿；3噴射混凝土或噴砂漿

1．4．3永久支護

1．4．3．1棚式支護

棚式支架，簡稱棚子。有木支架、金屬支架和裝配式鋼筋混凝土預制支架。棚式支架都是間隔式的，不能防止圍巖風化。

A木支架(木棚子)

木支架所用的材料稱為坑木，直徑一般為6～22cm。巷道中常用的木支架多是梯形棚子(其結構如圖1―25所示)，由頂梁、棚腿以及背板、木楔等組成。

圖1―25木支架

1頂梁；2--棚腿；3一木楔；4背板；5--撐柱；6一角楔

頂梁是木棚子支撐頂板壓力的受彎構件。棚腿是頂梁的支點，棚腿與底板的夾角一般為80。，并應插到堅實的底板巖石上。頂梁和棚腿通常用親口接頭(圖1-26)，接頭要求吻合緊密，安裝時應用4個角楔在梁、腿接口處與頂、幫圍巖之間楔緊。

每架棚子架好后，其平面應和巷道的縱軸相垂直。為了增加各架棚子的穩定性，棚子間可以打上小圓木或方木制作的撐柱或釘上拉條。

木支架一般可用于地壓不大、巷道服務年限不長、斷面較小的采區巷道里，有時也用作巷道掘進中的臨時支架。

木支架重量輕，具有一定的強度，加工容易，架設方便，特別適應于多變的地下條件，構造上可以做成有一定剛性的，也可以做成有較大可縮性的。當地壓突然增大時，木支架還能發出聲響訊號。所以在采礦工程中用得最早，過去也用得最廣泛。其缺點是：強度有限，不能防火，容易腐朽，使用年限短，且不能阻水和防止圍巖風化。

圖1―26木支架親口接頭

B金屬支架

金屬支架(金屬棚子)強度高、體積小，堅固、耐久、防火，在構造上可以制成各種形狀的構件，雖然初期投資大，但巷道維修工作量小，并可以回收復用。所以金屬支架是一種優良的坑木代用品。

金屬支架常用l8～24k9／m鋼軌或16～20號工字鋼制作。它也是由兩腿一梁構成金屬棚子(圖1-27)。梁腿連接要求牢固、簡單，拆裝方便。圖1-27b所示的接頭比較簡單、方便，但不夠牢固，支架穩定性差；圖l-27a和圖l-27c所示的接頭比較牢固，但拆卸不太方便。棚腿的下端應焊一塊鋼板或穿有特制的“柱鞋”，以增加承壓面積，防止棚腿陷入巷道底板。有時還可以在棚腿下加設墊木，尤其在松軟地層中更應如此。

這種支架通常用在回采巷道中，在斷面較大、地壓較嚴重的其他巷道也可使用，但在有酸性水的情況下應避免使用。

由于輕型鋼軌容易獲得，所以有的礦山用它制作金屬支架，但因鋼軌不是結構鋼材，就其材料本身受力而言，這種用法是不合理的，但可以修舊利廢。制作金屬支架比較理想的材料，是礦用工字鋼和U型鋼。

礦用工字鋼設計合理，受力性能好，它的幾何形狀適合作金屬支架。U型鋼也是一種礦用特殊型鋼，適宜制作可縮性金屬拱形支架，如圖l―28所示。

圖1―27金屬支架的構造

1一木墊板；2鋼墊板

可縮性金屬拱形支架，由三個基本構件組成：一根曲率為Rl的弧形拱梁和兩根上端帶曲率為R2的柱腿。弧形拱梁的兩端插入和搭接在柱腿的彎曲部分上，組成了一個三心拱。梁腿搭接長度L約為300～400mm，該處用兩個卡箍固定。柱腿下部焊有180minx l50mmX lomm的鋼板作為地板。支架的可縮性用卡箍的松緊程度來調節和控制。當地壓達到某一定限度后，搭接部分相對滑移，支架收縮，從而緩和了支架承受的壓力。為了加強支架沿巷道軸線方向的穩定性，棚子與棚子之間應用金屬拉桿借助螺栓、夾板等互相緊緊拉住，或打入撐柱撐緊。

可縮性金屬拱形支架適用于地壓大、地壓不穩定、圍巖變形較大的采區巷道和斷層破碎帶地段，所支護的巷道斷面一般不大于12m2。

圖1―28可縮性金屬拱形支架

1一拱梁；2一柱腿；3一卡箍；4一墊板

C支柱工操作規程

a坑木運送

(1)運送材料時，嚴禁損壞電力線、照明線、電機車架空線、供風(水)管線和軌道及風門等設施和構筑物。

(2)往罐、箕斗中裝料，有墜入可能的縫隙必須用2．5cm厚的優質木板堵嚴。材料不得突出容器之外，并用繩子捆好。在無容器的地方下料，高度超過lOre時，應用繩子捆著下放，嚴禁自由滑落，

下料時必須做好上下聯系。

b施工準備

(1)作業前先吹凈炮煙。人員站在安全地點灑水清洗頂、幫，工作面和澆透礦(廢)石堆。

(2)撬凈工作面浮石。撬不下來且有空聲的頂幫要做上明顯的標志或做好臨時支柱，并通知有關人員。

(3)撬毛石時，應從水平巷道的外面向里面進行。

C木棚子、木立柱的架設

(1)梁和腿的結合要嚴密，其夾角一般為l00。～ll0。，頂壓大夾角小，側壓大夾角大。棚腿柱窩應挖到硬巖，松軟地段應墊基石或設地梁。棚梁與棚腿須在同一平面上，并需與巷道中心線成直角。梁的中部及腿的頂端與頂幫問的空隙均應用木楔楔緊。為防止棚子發生前后傾斜，各棚之間應用直徑不小于lOcm的撐木互相支撐。

(2)為防止巷道頂幫巖石的片落，棚壁問必須填塞結實。

(3)在頂盤節理發達松軟處支立頂柱時，為擴大頂柱支護面積，頂柱上端應加柱帽。柱帽用劈開的半邊坑木制作，寬度略小于柱頂直徑，至少伸出柱頂兩邊各0．2m。柱頂鴨嘴大小要大于柱帽木圓弧，柱帽軸線方向應與斷層、節理、傾斜成直角。

(4)棚腿和立柱應大頭向下，下端做適當切削，其切削長度不得超過直徑，切割后端頂的大小不得小于直徑的0．5倍。

d木垛的架設

(1)架設木垛的木材應采用圓木或方木。用圓木時，為增加穩固性，應將相疊處削成上下平行的結合面。

(2)木垛架疊高度一般為坑木長的2倍以下，最高不得超過3倍。

(3)架設木垛的位置，應堅實平坦，木垛頂底必須與頂底盤密接，并以木楔楔緊，相疊點位置應在一直線上。

(4)在傾斜面上架設木垛時，應設臨時托柱，而后進行疊架，以免其歪斜或轉落。木垛與底盤接觸的坑木必須與傾斜方向一致。

1．4．3．1混凝土支護

A混凝土支架的結構特點及適用條件

a混凝土支架的結構特點

混凝土(或稱現澆混凝土)支架本身是連續整體的，對圍巖能起封閉和防止風化作用。這種支架的主要形式是直墻拱形，即由拱、墻和墻基所構成，如圖l―29所示。

圖1―29混凝土支架的組成及頂壓受力傳遞示意圖

1一拱；2墻；3一墻基；4一拱基線

Q頂壓；H一橫推力；V一豎壓力；g傳給底板的壓力；

Q，一斜向頂壓

拱的作用是承受頂壓，并將它傳給側墻和兩幫。在拱的各斷面中主要產生壓應力及部分彎曲應力，但在頂壓不均勻和不對稱的情況下，斷面內也會出現剪應力。內力主要是壓力，可以充分發揮混凝土抗壓強度高而抗拉強度低的特性。

拱的厚度決定于巷道的跨度和拱高、巖石的性質以及混凝土本身的強度，可用經驗公式計算，更多是查表1―15選取。

表1-15整體混凝土拱支護厚度(mm)

注：混凝土標號為l00～150號(抗壓強度為10～15MPa)。

墻的作用是支承拱和抵抗側壓。一般為直墻，如側壓較大時，也可改直墻為曲墻。在拱基處，拱傳給墻的荷載是斜向的，由此產生橫推力，如果在拱基處沒有和圍巖充填密實，則拱和墻在橫推力作用下很容易變形而失去穩定性。

墻厚應大于或等于拱厚，通常等于拱厚。

墻基的作用是將墻傳來的荷載與自重均勻地傳給底板。底板巖石堅硬時，它可以是直墻的延深部分；底板巖石松軟時，必須加寬；有底鼓時，還必須砌底拱。墻基的深度不應小于墻的厚度。靠水溝一側的墻基深度，一般和水溝底板同深，但在底板巖石松軟破碎的，則墻基要超深水溝底板150～200mm。

采用底拱時，一般底拱的矢高為頂拱矢高的1／8～1／6；底拱厚度為頂拱厚度的(0。5～0．8)倍。混凝土支架承受壓力大，整體性好，防火阻水，通風阻力小。但施工工序多，工期長，成本高。

b混凝土支架的適用條件

(1)當圍巖十分破碎，用噴錨支護優越性已不顯著時；

(2)圍巖十分不穩定，頂板活石極易塌落，噴射混凝土噴不上、粘不牢，也不容易鉆眼裝設錨桿時；

(3)大面積淋水或部分涌水處理無效的地區；

(4)服務年限長的巷道。

B碹胎和模板

平巷混凝土支架施工時需要碹胎和模板。為了節省木材，提高復用率，常采用金屬碹胎、模板，對于一些特殊硐室及交叉點仍然部分采用木碹胎和模板。

在施工中，碹胎承受混凝土的重量、工作臺荷載、施工中的沖擊荷載等，因此要求有一定的強度和剛度。在實際工作中，碹胎的結構形式和構件尺寸大小，一般按經驗選取。

木碹胎一般用方木或2～3層板材，分2～3段拼接而成，如圖l―30所示。

金屬碹胎，一般用l4號～l8號槽鋼或l5～24k9／m鋼軌制成，如圖1―31所示。

圖1―30木碹胎

1碹胎；2一固定板

圖1―31金屬碹胎

1石碹胎拱頂；2一托梁；3一石碹胎柱腿

模板一般用8～10號槽鋼或厚30～40mm木板制成。金屬模板具有強度高、不易變形、容易修復、復用率高、節省木材等優點，施工時應優先選用。礦用塑料模板具有重量輕、脫模容易、拆裝迅速、抗腐蝕、使用壽命長等特點，重復使用次數可達30～40次，可在巷道或井筒中推廣使用。

C混凝土支架安全操作規程

(1)工作前應對施工作業面詳細檢查，認為安全后方準作業。發現問題，應及時采取臨時安全措施處理。工作時精神要集中，不得打鬧、開玩笑。

(2)澆灌混凝土時應檢查模板是否支得牢固。搗固時不要用力過猛，以免混凝土崩入眼、臉部。

(3)工作臺要牢固嚴密，以防折斷或碎石墜落傷人。

(4)澆灌混凝土時，應注意模板釘子。在高空危險處澆灌混凝土時，必須系好安全帶，以防墜落。

(5)使用震動器注意事項：震動器傳動部分必須有防護罩；所有開關必須良好，所用導線必須是橡皮絕緣軟線；必須有接地或接零，移動震動器必須停電；使用震動器必須穿膠靴，戴絕緣手套。

(6)砌碹前拆除原有支架時，必須及時清理頂幫浮石，并采取臨時護頂措施，砌碹后應將頂幫空隙填實；金屬碹胎各節點需用螺栓連接，木碹胎的各節點必須牢固可靠；碹胎的強度，應具有不小于支撐重量3倍的安全系數。

1．4．3．3錨桿支護

錨桿是一種錨固在巖體內部的桿狀支架。采用錨桿支護巷道時，先向巷道圍巖鉆孔，然后在孔內安裝和錨固由金屬、木材等制成的桿件，用它將圍巖加固起來，在巷道周圍形成一個穩定的巖石帶，使支架與圍巖共同起到支護作用。但是錨桿不能防止圍巖風化，不能防止錨桿與錨桿之間裂隙巖石的剝落，因此，在圍巖不穩定情況下，往往采取錨桿再配合其他措施，如掛金屬網、噴水泥砂漿或噴射混凝土等聯合使用，這種支護稱為噴錨或噴錨網聯合支護。

A錨桿的種類及其安裝

目前國內外使用的錨桿種類很多，按其錨固方式，可分為端部固定式、全長固定式、混合式三類。每種又分為不同的形式，如表1―16所示。

表l一16錨桿分類

a金屬楔縫式錨桿

金屬楔縫式錨桿由桿體、楔子、墊板和螺帽組成，如圖l―32所示，其中楔子和桿頭組成錨固部分，墊板、螺帽和桿體下部組成承托部分。桿體一般用普通低碳鋼制成，直徑為l8～22ram，頭部有長150～200mm、寬3～5ram的楔縫，尾部長100～150mm部位加工成螺紋。楔子用軟鋼或鑄鐵制成，一般長l40～150mm，其寬度等于桿體直徑或略小2～3mm。楔子尖端厚度取l．5～2mm。墊板常用厚為6～lOmm鋼板做成方形，其邊長為140～200mm，有時也可以用鑄鐵制成各種形狀的墊板，以適應凹凸不平的巖面。

圖1―32金屬楔縫式錨桿

1一楔子；2--桿體；3一墊板；4螺帽

安裝時，先把楔子插入楔縫中送入眼底，然后在桿體外露端加保護套，再不斷地錘擊楔子擠入楔縫而使桿體端部張開與眼壁圍巖擠壓固緊。最后在錨桿的外露端套上墊板，將螺帽擰緊。

金屬楔縫式錨桿結構簡單，加工容易，使用可靠，錨固力大，但不能回收，孔深要求比較嚴格，在軟巖中不宜使用。

b金屬倒楔式錨桿

倒楔式錨桿由桿體、固定楔、活動倒楔、墊板、螺帽組成，如圖l―33所示。

圖1―33金屬倒楔式錨桿

1固定楔；2倒楔；3桿體；4墊板；5螺帽

桿體用聲l2～16mm的圓鋼制作，固定楔、倒楔、墊板都可用鑄鐵制作。

安裝時，先將倒楔楔頭下部和桿體綁在一起，一齊輕輕插入眼孔中，然后用一專用錘錘擊桿體插入眼孔內，打擊倒楔尾部，使錨桿固定在孔壁上，最后套上墊板，擰緊螺帽。

這種錨桿比楔縫式可靠，對眼孔要求不嚴，可以回收，結構簡單，易于加工，在金屬錨桿中是比較好的一種形式。

C鋼筋(鋼絲繩)砂漿錨桿

這是一種全長固定型錨桿，如圖l―34所示。施工時，先向孔內灌注水泥砂漿，然后插入鋼筋。這類錨桿是利用砂漿與鋼筋、圍巖間的黏結力來阻止圍巖的變形，起到錨固圍巖的作用。

圖1―34鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿

1一砂漿；2--鋼筋；3一金屬墊板；4--鋼絲繩；5--木托板；

6卡子；7一金屬楔子

錨桿的鋼筋一般為直徑l0～16ram的光面或螺紋鋼筋。砂漿標號應不低于200號，采用325號或425號普通硅酸鹽水泥和粒徑小于3mm的中細砂加水拌和而成。常用的配合比(重量比)為水泥：砂一l：1～1：1．2，水灰比為0．38～o．42，砂漿以用手可捏成團，但擠不出漿，松手不散開為宜。

我國礦山還廣泛采用鋼絲繩砂漿錨桿。這種錨桿利用廢舊鋼絲繩經除銹去油和破股平直后，取用直徑為l0～19mm的繩股，先插入孔內，后注砂漿固結而成。

鋼筋或鋼絲繩砂漿錨桿，加工方便，成本低廉，錨固力大而持久，因此應用比較廣泛。但是，砂漿沒有硬化時，錨桿不能承載，所以在圍巖破碎處不宜使用。

d水泥卷錨桿

將一定比例的水泥、砂子及速凝劑等配料混合后裝入透水袋中，制成直徑32ram、長度200mm的水泥卷。施工時，將水泥卷放在水中浸泡4～5min，浸透后從水中取出待稍有強度時，用炮棍裝入炮孔中，再將加工好的直徑12ram左右的螺紋鋼用鑿巖機頂人已裝好水泥卷的炮孔中。

水泥卷錨桿錨固力大，承載快，制作簡單，成本低。

e樹脂錨桿

樹脂錨桿是以合成樹脂黏合劑，將錨桿桿體與圍巖黏結在一起成為一個牢固的整體，達到支護目的。

樹脂錨桿用的樹脂為環氧樹脂或不飽和聚酯樹脂。使環氧樹脂聚合的固化劑有乙二胺、三乙烯四胺等；聚酯樹脂的固化劑有過氧化環己酮、過氧化苯甲酰等。加速樹脂聚合速度的促進劑有二甲基苯胺。

為降低樹脂用量，提高黏結劑的強度，還要加石粉或石英砂等填料。

樹脂錨桿安裝前，需將樹脂、促進劑和填料裝在塑料袋中，形成樹脂藥包，再將裝有固化劑的玻璃管置于藥包之中。

將樹脂藥包放入孔內，再將桿體插入孔內，桿體用直徑l6～18mm的普通圓鋼制成，末端制成麻花狀，攪動桿體，使樹脂溢滿鉆孔，待樹脂固化后，擰緊螺帽，如圖1―35所示。

圖1―35樹脂錨桿藥包

1～樹脂、促進劑與填料；2一固化劑；3m玻璃管；4--塑料袋；5一錨桿的麻花部分；6擋圈

注：l．表中的支護類型和參數，是指隧洞和傾角小于30。的斜井的永久支護，包括初期支護和后期支護的類型與參數。

2．服務年限小于10年及硐室跨度小于3．5m的隧洞和斜井，表中的支護參數，可根據工程具體情況，適當減少。

3．復合襯砌的隧洞和斜井，初期支護采用表中的參數時，應根據工程的具體情況，予以減少。

4．急傾斜巖層中的隧洞或斜井易失穩的一側邊墻和緩傾斜巖層中的隧洞或斜井頂部，應采用表中第2種支護

類型和參數；其他情況下，兩種支護類型和參數均可采用。

5．I、Ⅱ類圍巖中的隧洞和斜井，當邊墻高度小于lore時，邊墻的錨桿和鋼筋網可不預設置，邊墻噴射混凝土厚度可取表中數據的下限值；Ⅲ類圍巖中的隧洞和斜井，當邊墻高度小于10m時，邊墻的噴錨支護參數可適當減小。