岩巷支护技术研究现状6篇岩巷支护技术研究现状 高应力软岩巷道支护技术研究与实践 作者：陈丁彰 来源：《山西能源学院学报》2021年第05期 【摘 要】 针对深部软岩巷道下面是小编为大家整理的岩巷支护技术研究现状6篇,供大家参考。
篇一：岩巷支护技术研究现状
高应力软岩巷道支护技术研究与实践作者：陈丁彰
来源：《山西能源学院学报》2021年第05期
【摘
要】
针对深部软岩巷道围岩发生显著变形以及软岩巷道围岩支护困难的情况，本文基于围岩强度理论和数值模拟结果分析了深部软岩巷道围岩变形机制，并结合工程现场提出了“锚网索+注浆+U型钢支架”的联合支护方案，监测结果表明：采用该联合支护方案后，巷道围岩变形量得到了有效控制。
【关键词】
深部软岩巷道;变形机制;联合支护;围岩控制
【中图分类号】TD32【文献标识码】A【文章编号】2096-4102（2021）05-0004-02
目前煤矿开采逐渐向深部发展，由此带来的地应力大、地温高、地质环境较差等问题，导致深部软岩巷道围岩发生显著变形以及软岩巷道围岩支护困难的情况，严重制约着深部矿产资源的开发与利用。因此许多专家学者在高应力软岩巷道支护方面进行了大量研究，孟庆彬等对深部高应力破碎软岩巷道围岩的变形机理进行了研究，并提出了“锚网索喷+U型钢支架+注浆+底板锚注”的支护方式。宋沛鑫采用锚网索+注浆+锚注+喷浆的支护方式控制动压影响下的软弱泥岩巷道围岩的变形，并验证了其可行性。许文静分析了巷道动压对巷道围岩支护影响。本文依据以上专家学者的研究成果，针对某矿高应力软岩巷道的工程地质特点，提出了“锚网索+注浆+U型钢支架”的联合支护方案，现场监测结果验证了该联合支护方案的可行性，此研究结果可为类似工程地质条件下的高应力软岩巷道支护技术提供借鉴与参考。
1工程概况
某矿主要运输巷道埋深900m，巷道围岩主要为泥岩及粉砂岩，主要呈灰黑色、薄层状结构，岩石强度较低，且地应力较高，同时运输巷道的断面相对较大，属于典型的高应力软岩巷道。钻孔柱状图及煤岩体力學参数如图1和表1所示。
巷道原支护主要采用“锚杆+锚索+钢带”支护方案，支护参数如下：巷道拱部、帮部采用φ22×2500mm螺纹锚杆，锚杆间排距为800mm×800mm，锚索采用φ22×6500mm树脂锚索，间排距为1200×1200mm;巷道两帮锚杆规格为φ22×2500mm，锚杆间排距为600×600mm，每根帮锚杆配套使用CKφ23×500mm，1卷/眼，托盘采用150×150×10mm正方形碗状钢托盘;钢筋网采用φ8mm钢筋网，间距为200×200mm。
2高应力软岩巷道变形机理
2.1围岩强度特性
由于高应力软岩巷道围岩的岩体强度较低以及赋存的高地应力，导致巷道支护难度较大，其主要控制因素为围岩体的岩性特征，软岩巷道围岩的岩体与水易发生反应，出现泥化、崩裂等现象。如果未采用有效的支护方式进行控制，巷道围岩将在短时间内发生变形最终导致失稳
破坏。同时岩体中的膨胀性黏土矿物成分也会发生吸水或失水现象，导致巷道围岩发生膨胀收缩，加剧了巷道围岩的破坏程度。
2.2围岩流变特性
由于高应力软岩巷道围岩的流变特性使得巷道围岩易发生破坏或者失稳。为探究不同高应力下软岩巷道围岩的流变特性所造成的围岩变形破坏程度，根据某矿主要运输巷道具体赋存条件及煤岩体力学参数特征，选用FLAC3D软件进行数值模拟分析。所建模型尺寸为60m×50m，模型共划分为65451个单元，78154个节点。所建模型的边界条件为：模型左右边界以及模型上端面设置为应力边界条件，根据巷道不同埋深，在模型的顶面施加载荷，模型前后面以及底面为位移边界;模型计算时采用Burgers本构模型。同时对巷道围岩的岩层简化为水平，不考虑岩体的自重;假定围岩三向的应力值相同，侧压力系数取值为1.2，模型内等间距布置锚杆索。
不同埋深下巷道围岩流变特性曲线如图2、图3、图4所示。
由图2、图3、图4可知：随着巷道埋深的加大，巷道顶板及巷道帮部的变形量也随之增大，并在开挖后的60天后变形量达到最大值并逐渐趋于稳定;随着巷道埋深的加大，巷道围岩的流变特性也随之增大，且顶板变形量的增加率最大，帮部变形量的增加率次之，底板变形量的增加率最小，控制巷道底板变形过大是整个巷道围岩稳定性的关键。巷道底板的变形量如果过大，将直接影响到巷道顶板和巷道帮部的稳定，所以应加强巷道底板的支护强度。
3优化支护方案
基于该矿的工程地质条件以及深部软岩巷道变形机理，并结合运输巷道的现场实际情况，对原支护方案进行了优化设计，提出了“锚网索+注浆+U型钢支架”的联合支护方案，同时还对巷道底板进行了锚网索+注浆的加固。
巷道拱部、帮部采用φ22×2500mm左旋无纵筋螺纹锚杆，锚杆间排距为800mm×800mm，锚索采用φ22×6500mm锚索，使用钢绞线制作，间排距为1200×1200mm;巷道两帮锚杆规格为φ22×2500mm，锚杆间排距为800×800mm，每根帮锚杆配套使用CKφ23×500mm，1卷/眼，托盘采用150×150×10mm正方形碗状钢托盘;钢筋网采用φ8mm钢筋网，间距为200×200mm;钢支架采用U36的工字钢;采用“高压深孔渗透注浆+低压浅孔充填注浆”技术进行分次注浆，注浆范围为5.0m左右。
在运输巷道内采用优化支护方案进行支护并布置JSS30A数显收敛计监测巷道围岩拱部围岩的的变形，根据所得监测数据的平均值绘制原支护方案与优化支护方案的围岩变形量曲线图，如图5所示。
由图5可以看出，采用优化支护方案后巷道稳定后巷道底部最大变形量约为17.1mm，相比于原支护方案巷道底部最大变形量减小了约65.1%，表明巷道围岩变形得到了有效的控制。
4结论
文章对高应力软岩巷道的变形机理进行了数值模拟分析。模拟结果显示：随巷道埋深的加大，巷道围岩的流变特性也随之增大，控制巷道底板变形过大是整个巷道围岩稳定性的关键。
方案优化了巷道原支护参数，提出了“锚网索+注浆+U型钢支架”联合支护方式。现场实践结果表明采用联合支护方式后可有效控制高应力下软岩巷道的围岩变形，保证巷道的稳定性。
【参考文献】
[1]刘泉声，康永水，白运强.顾桥煤矿深井岩巷破碎软弱围岩支护方法探索[J].岩土力学，2011，32（10）：3097-3104.[2]孟庆彬，孔令辉，韩立军.深部软弱破碎复合顶板煤巷稳定控制技术[J].煤炭学报，2017，42（10）：2554-2564.[3]韩连昌，刘勇，王沉，等.深井软岩巷道钢管混凝土支架支护技术研究[J].矿业研究与开发，2019，39（5）：82-86.[4]冷光海.土城矿深部高应力软岩巷道支护技术研究与应用[J].采矿技术，2019，19（3）：67-70.[5]王康民.软岩条件下矿井边角煤开采技术实践研究[J].山西能源学院学报，2018，31（4）：7-9.[6]孟庆彬，韩立军，乔卫国，等.深部软岩巷道锚注支护机理数值模拟研究及其应用[J].采矿与安全工程学报，2016，33（1）：27-34.[7]宋沛鑫.动压影响下软弱泥岩顶底板巷道支护技术研究[J].山西能源学院学报，2020，33（1）：7-9.[8]许文静.巷道动压对巷道支护影响研究[J].山西能源学院学报，2017，30（4）：16-17.[9]孙珞.高应力软岩巷道支护失效机制及控制技术研究[J].煤炭工程，2018，50（12）：46-49.
篇二：岩巷支护技术研究现状
千米深井软岩巷道封闭式支护技术研究姜志云;李冰冰;程利兴
【期刊名称】《《建井技术》》
【年(卷),期】2019(040)002
【总页数】5页(P44-48)
【关键词】千米深井;软岩巷道;封闭式支护;大变形
【作
者】姜志云;李冰冰;程利兴
【作者单位】中煤新集能源阜阳矿业有限公司
安徽阜阳236153;天地科技股份有限公司开采设计事业部
北京100013
【正文语种】中
文
【中图分类】TD266
千米深井软岩巷道支护，是目前煤矿深部开采面临的重要技术难题之一。在开挖前，深部巷道围岩处于高应力状态；且由于构造应力、围岩地质条件复杂，巷道开挖后，极易出现集中应力和偏应力，造成围岩变形破坏[1-2]。
为解决千米深井软岩巷道围岩控制难题，国内外专家学者开展了大量的研究工作，取得了一些成果。康红普等[3]针对新汶矿区超千米深井巷道围岩变形破坏特征，采用理论分析和现场监测相结合的方法，分析了围岩大变形机理，提出了高预应力、高强度锚杆、锚索与注浆联合加固技术，有效地解决了超千米深井巷道大变形难题；郑朋强等[4]采用力学试验和数值模拟手段，得出了巷道围岩大变形主要是由巷道
围岩在构造应力作用下造成的流变引起的结论，并提出了一种由U型钢可缩性支架和泡沫混凝土填充结合预应力锚索的被动卸压与主动施压相结合的支护方案；樊磊等[5]针对千米深井软岩巷道支护难题，采用底板深浅锚杆(索)联合支护技术，有效地控制了巷道底鼓；于洋等[6]采用多种方法，分析了梅河矿软岩巷道非对称变形影响因素和阶段性变形特征，提出了“薄弱结构加强支护”的非对称控制技术，并进行了工程实践。
上述研究成果均是在已有支护方法基础上的改进技术，对于特定地质条件和应力环境的矿井，具有一定的支护效果。
针对软岩巷道，部分专家学者采用围岩全封闭支护技术，取得了一定的效果。高明中、邹久群、金宝圣等[7-10]针对极其复杂条件巷道、穿煤岩层巷道以及过陷落柱等特殊条件下的巷道，采用了全封闭支护技术；针对冲击地压巷道，徐学锋等[11]进行了全封闭支护尝试，取得了有益效果；杨晓杰、吴家来、庞建勇等[12-15]对软岩巷道采用了封闭式支护技术。以上研究成果说明封闭式支护在煤矿支护领域具有广阔的应用前景，但基本上都是针对浅埋深巷道所展开的一些试验研究。对于千米深井巷道，其应力场和地质条件不同于浅埋深巷道，这方面的研究成果较少。
千米深井口孜东矿软岩巷道支护极为困难。随着采动影响的不断加剧，巷道变形速度快、变形量大，底鼓严重，维护困难。通过现场调查和围岩位移观测，分析了巷道变形破坏特征及影响因素；并采用理论分析计算方法，分析了原支护条件下的巷道围岩应力和位移变化情况，提出了千米深井软岩巷道封闭式支护技术。
1工程概况
中煤新集能源口孜东矿是国内首对大型智能化矿井，设计生产能力5.0Mt/a，埋深超过1000m，深井高地应力软岩特征极为明显。煤层埋藏深，井下巷道处于高地应力、高地温环境下，加上巷道围岩赋存条件复杂，致使围岩呈现出明显的软岩特性，巷道围岩大变形和强破坏已经成为严重影响矿井安全生产的关键因素。据
统计，井下90%以上的巷道至少经过1次维修，部分巷道经过多次维修。
口孜东矿北翼轨道巷原支护为：巷道掘进后，先初喷30mm厚的C30混凝土，然后进行锚杆支护；随后复喷(喷厚40mm)，再进行锚索支护。锚杆采用MG500左旋无纵筋高强螺纹钢加工，直径22mm，长2500mm，间排距800mm×800mm，每排17根。锚索直径21.8mm，间排距1200mm×1600mm，长6200mm，每排11根。U型棚均采用36U型钢加工，棚间距650mm。每个断面设5节棚，中间对称布置。棚梁与棚腿搭接长度700mm，每处搭接均设3道卡缆，卡缆螺栓扭矩300N·m。U型棚之间纵向采用10号槽钢加工的拉条固定。口孜东矿北翼轨道巷原支护断面如图1所示。
口孜东矿进行了地应力测试[16]，结果显示：原岩应力场以水平应力为主，最大水平应力方向N110～125°E，实测最大水平主应力为最小水平主应力的1.432～2.277倍，具有明显的方向性；最大水平主应力与垂直应力比值最高为1.533，即巷道围岩所承受的应力远大于上覆岩层重量计算得到的应力值；实测垂直应力大致等于上覆岩层重量计算得到的垂直应力，但最大主应力则远大于上覆岩层重量计算得到的垂直应力值，说明该区域构造活动比较强烈。
在原支护条件下，北翼轨道巷掘进3个月后，变形严重，进行返修并加强支护；后来受附近工作面采动影响，再次变形失稳。巷道变形主要呈现以下特点：
(1)顶板下沉。在采动影响下，巷道顶板支护结构变形破坏较为突出，顶板离层变化明显。
(2)巷道水平变形较大，主要表现为两帮变形，具有明显的方向性和不均匀性，且变形持续时间长，对巷道造成了破坏性影响。
(3)底板变形较大。对于底板无支护的软岩巷道，当巷道两侧向巷中移近时，推动底板鼓起，表现出显著的垂直方向位移；加之巷道底板多为泥岩，遇水软化膨胀，加剧了底板变形。
(4)支护构件破坏严重。北翼轨道巷U型棚弯曲变形、棚腿折断等现象较为严重(见图2)，难以起到良好的支护作用。
千米深井软岩巷道围岩大变形的主要原因有以下几点：首先，巷道埋深大是引起巷道变形的内在动力。千米深井面临高地压、高温等复杂应力和环境条件，加速了软岩扩容变形。其次，采动影响是造成深井软岩巷道变形的外在动力，深部开采过程的采动影响范围和强度远大于一般浅埋深矿井；且在采动作用下，巷道变形具有明显的方向性，这是造成巷道不均匀变形破坏的主要原因之一。第三，原支护没有对巷道全断面加强支护，没有在巷道全断面内形成封闭的稳定承载结构，仅仅对巷道帮部及顶板进行支护，而忽略了底板，导致U型棚在棚腿处最先出现变形，棚腿弯曲折断，最终几乎丧失支护能力。
图1北翼轨道巷原支护断面
图2北翼轨道巷原支护段变形破坏情况
2封闭式支护技术研究
2.1软岩巷道封闭式支护技术原理
封闭式支护技术施工顺序为：锚网索喷→架棚支护→底板矸石回填及硬化处理→壁后充填。
巷道掘进后，进行锚网索初期支护，可以有效发挥主动支护作用，改善围岩应力状态，保证围岩完整性与稳定性。
初喷混凝土可以有效避免围岩风化破碎。初期支护后，在巷道表面围岩尚未出现破碎时，及时喷射混凝土，可减少巷帮和顶板表面破碎、离层和“鼓包”现象，避免片帮和冒顶事故发生。
壁后充填及全封闭架棚支护，通过与锚杆(索)协调控制，实现支护结构与围岩“让”与“抗”的有机结合。锚网索喷是主动支护，架棚是被动支护。通过充填材料，实现主动支护与被动支护的有机结合，提高巷道整体稳定性。底板架设底梁和矸石充
填以及底板硬化处理，为巷道底板支护提供了较好的支撑骨架，从而可实现对底板变形的柔性控制，保持底板稳定。
结合原支护条件下巷道围岩变形破坏特征及原因分析，开展封闭式支护技术试验研究。试验地点选择在北翼轨道巷11-2煤前段，其顶底板岩性以泥岩或砂质泥岩为主，如图3所示。巷道掘进后，先进行锚网索喷一次支护，然后进行反底拱封闭式架棚支护，接着进行底板矸石回填，最后进行壁后充填。36U型钢棚封闭式支护主体结构如图4所示。
2.2锚网索喷支护
巷道每循环掘进完毕，先初喷C30混凝土，喷厚30mm，防止围岩风化；然后进行锚杆支护。锚杆支护完毕，进行复喷(喷厚40mm)，随后进行锚索支护。
图3北翼轨道巷11-2煤前段地层综合柱状
锚杆采用左旋无纵筋专用Ⅱ级高强螺纹钢加工，型号MG500，直径22mm，长2500mm，间排距800mm×800mm，每排19根，锚固力不低于120kN。碟形锚杆托盘采用8mm厚钢板加工，规格100mm×100mm。锚索采用φ21.8mm钢绞线加工，间排距1200mm×1600mm。顶部锚索长6200mm，每排9根；顶板岩性较差时，长度增加至9200mm。帮部锚索长4100mm，每排4根，每帮各2根。锚索预紧力不低于160kN。锚索平托板采用10mm厚钢板加工，大小2块叠加，大的在里，小的在外，规格分别为300mm×300mm和150mm×150mm。采用MSZ2850型树脂锚固剂，每根锚杆使用3卷，每根锚索使用4卷。锚固剂搅拌时间：锚杆20～30s，锚索30～45s。金属网采用φ6mm钢筋焊接而成，网片规格1000mm×2000mm，网孔尺寸100mm×100mm，网片搭接长度不小于100mm。
图4封闭式支护断面
2.3架棚支护
锚网索喷支护每20～30m，工作面停止掘进1次，进行反底拱架棚施工。架棚位置距工作面20m，工作面留回填底板的矸石。U型棚均采用36U型钢加工，棚间距650mm。每个断面设8节棚，其中顶梁1节、侧梁2节、棚腿2节、侧腿2节、底梁1节，中间对称布置。棚梁与棚腿搭接长度700mm，每处搭接均设3道卡缆，卡缆螺栓扭矩300N·m。棚与棚之间纵向采用拉条固定，拉条采用10号槽钢加工。设5道拉条，棚腿、侧梁和顶梁各1道，侧腿及底梁不设拉条。拉条与棚之间采用φ16mm圆钢加工的U型卡固定。施工时先架棚腿，再架侧梁，然后是顶梁；最后在底拱段侧腿及底梁对应底板位置挖槽，架设侧腿及底梁。
2.4底板矸石回填及硬化处理
底梁架设、固定完毕后，以工作面预留矸石作回填材料，进行反底拱回填；并在设计底板之下，预留500mm厚度，浇筑C30混凝土。
2.5壁后充填
在棚腿、侧梁和顶梁外缘，铺设金属网(规格同锚网索喷支护)，金属网外侧铺塑料布[12]。施工时，塑料布卷成卷，从棚顶向两边铺开，每30架充填1次C30混凝土，充填厚度250～350mm。
施工时，若巷道发生明显变形或者离层量超过警戒值，进行注浆补强支护；或者在棚档内补打锚索后，进行注浆加固。
3支护效果分析
该支护形式已在口孜东矿北翼轨道巷11-2煤前段和11-2煤采区下部车场等地点试验成功，并进行了工程应用，成巷400多m。支护结束1a后，巷道未发生明显变形，两帮最大收敛量98mm，顶底板最大移近量157mm。实践证明，对于千米深井口孜东矿高地应力软岩巷道，封闭式支护是一种有效的支护形式。
4结
语
(1)千米深井口孜东矿巷道埋深大，地应力场以水平应力为主，巷道围岩大变形和
强破坏特征比较突出，严重影响矿井安全生产。
(2)针对千米深井软岩巷道大变形强破坏的难题，提出了巷道断面全封闭支护技术，支护结构形成了完整的承载体，加强了对底板变形的控制，简化了封闭支护施工工艺，保证了巷道整体稳定性，取得预期效果。
参考文献：
【相关文献】
[1]康红普，王金华.煤巷锚杆支护理论与成套技术[M].北京：煤炭工业出版社，2007.[2]余伟健,王卫军,黄文忠,等.高应力软岩巷道变形与破坏机制及返修控制技术[J].煤炭学报,2014,39(4):614-623.[3]康红普,范明建,高富强,等.超千米深井巷道围岩变形特征与支护技术[J].岩石力学与工程学报,2015,34(11):2227-2241.[4]郑朋强,陈卫忠,谭贤君,等.软岩大变形巷道底臌破坏机制与支护技术研究[J].岩石力学与工程学报,2015,34(S1):3143-3150.[5]樊
磊,冯
媛.超千米深井高地应力软岩巷道底鼓机理及支护技术研究[J].中国煤炭,2016,42(1):58-60.[6]于
洋,柏建彪,王襄禹,等.软岩巷道非对称变形破坏特征及稳定性控制[J].采矿与安全工程学报,2014,31(3):340-346.[7]高明中,孙家斌,王汉民,等.极难维护回采巷道封闭式支架支护试验研究[J].煤炭科学技术,2003(9):18-21.[8]邹久群,桑普天,庞建勇,等.复杂围岩巷道半刚性全封闭复合衬砌支护技术[J].煤炭科学技术,2014,42(2):30-33.[9]金宝圣.整体封闭式支护技术在穿煤岩层区的应用[J].煤炭与化工,2017,40(4):49-51.[10]王安舍,郝晓亮.全封闭式复合支护技术在开拓巷道过陷落柱施工中的应用[J].建井技术,2010,31(4):5-7.[11]徐学锋,窦林名,刘
军,等.封闭柔性支护结构对底板冲击矿压的抑制机理[J].采矿与安全工程学报,2014,31(5):745-749.[12]杨晓杰,宋志刚,赵东东,等.软岩巷道支护优化及数值模拟研究[J].煤炭技术,2019,38(5):1-4.[13]吴家来,顾文广,张忠永.土城矿软岩巷道全封闭支护技术试验[J].矿业安全与环保,2002(S1):72-73.[14]庞建勇,姚韦靖.全封闭网壳支护技术在潘三矿深部软岩巷道修复中的应用[J].建井技
术,2015,36(6):1-4.[15]杨春满,程子厚,梁智鹏.井巷支护与加固技术[J].建井技术,2017,38(4):11-15.[16]李冰冰，姜鹏飞，焦金宝，等.千米深井大变形软岩巷道围岩控制技术应用实践[J].中国煤炭，2019，45(1)：61-65.
篇三：岩巷支护技术研究现状
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn深井软岩巷道支护技术研究作者：刘壮壮
来源：《中国科技博览》2018年第13期
[摘
要]煤矿深部巷道围岩压力大，超过其围岩的抗压强度。本文主要对深井软岩巷道支护特征、施工影响的因素及对策进行了探讨。
[关键词]巷道支护；深井；稳定性
中图分类号：TD353文献标识码：A文章编号：1009-914X（2018）13-0357-01
随着开采范围及开采强度的增加，浅部资源日益减少，开采深部资源已成为人类的必然选择，围岩软化现象明显，巷道变形严重，严重影响正常生产，显现典型的深部开采特征。对深部巷道围岩稳定控制的理论研究，首先需研究深部巷道的围岩分类方法与标准。可以说，深部开采首要的、关键的技术是巷道支护。而目前一般的巷道支护技术、支护材料与设备无法满足高地压巷道支护的要求。因此，在深入研究高地压巷道支护理论的基础上，开发研制支护材料与配套设备，为深部煤炭资源开采提供技术支持具有非常重要的意义。
1巷道围岩稳定性分析
深部巷道破坏首先发生在围岩的表面破裂范围内，即不连续非线性变形部分，连续介质力学方法认为支护结构与围岩的相互作用，组成一个共同承载体系，其中围岩是主要的承载结构，支护结构是镶嵌在无限或半无限介质孔洞上的加劲环。它的特点能反映出地下工程开挖后围岩的应力状态。对于围岩的连续介质力学模型，目前较为成熟的求解方法有解析计算法，所解析计算法指的是采用数学力学的计算得到闭合解的方法，通过对解析方法及其结果的分析可以得到一些规律性的认识。
2深井软岩巷道支护特征
2.1围岩的自稳时间短、来压快
所谓的自稳时间，就是在没有支护的情况下，围岩从暴露起到开始失稳而冒落的时间。软岩巷道的自稳时间仅为几十分钟到几个小时，巷道来压快，要立即支护或超前支护，方能保证巷道围岩不致冒落。巷道围岩的自稳时间长短主要取决于围岩强度和地压大小，同时也和巷道的断面形状、掘进方法、巷道所处的位置等有关。
2.2围岩变形量大、速度快、持续时间长
软岩巷道的突出特点就是围岩变形速度快、变形量大、持续时间长。一般软岩巷道掘进后的第1-2d，变形速度小的为5-10mm/d，大的达50-100mm/d；变形持续时间一般为25-60d，有
龙源期刊网http://www.qikan.com.cn的长达半年以上仍不能确定。软岩巷道的围岩变形量，在支护良好的状态下，其均匀变形量一般达到60-100mm以上，大的甚至达300-500mm；如果支护不当，围岩变形量很大，300-1000mm以上的变形量是司空见惯的。
2.3围岩的四周来压、底臌明显
在较坚硬的岩层中，围岩对支架的压力主要来自顶板，中硬岩层对支架的压力来自顶板和两帮，但在松软岩层巷道中则四周来压、底臌明显。松软岩层，由于结构疏松、强度低，很难支撑上覆岩层的重量，围岩在自重地压的作用下，以垂直变形为主，垂直变形中又以底臌为主。软岩巷道四周来压，如果底板不支护，支护结构将出现一个薄弱带，巷道破坏首先就是从不设防的底板开始，又因底臌导致两帮移近和底脚失稳，直到片帮冒顶，巷道全部破坏。
2.4围岩遇水膨胀、变形加剧
软岩一般都含有亲水性很强的蒙脱石、伊利石等粘土矿物的岩石，这些岩石遇水后软化，体积急剧膨胀，因而变形也更剧烈，产生很大的膨胀压力。
2.5普通的刚性支护普遍破坏
软岩巷道变形量大、持续时间长，普通刚性支护所承受的变形压力很大，施工后很快就发生破坏，必须再次或多次翻修后巷道才能使用。这是刚性支护不适应软岩巷道变形规律的必然结果。
3软岩巷道施工影响因素
软岩强度低且层理、节理发育。在构造应力条件下，巷道软岩不但破裂范围大，而且软岩的碎胀性表现得更为显著，造成巷道掘出后初期变形严重，主要表现在顶板下沉、帮内移、底鼓、砼开裂等，影响巷道无法正常使用。软岩的长期流变性。原支护形式不合理，采用传统的浅部线性设计理论，支护强度弱，巷道在软岩自身的流变性能下，支护形式若采用单一的锚喷支护，上部覆深部岩层破裂大，造成大面积顶板离层，下沉量偏大，导致巷道持续变形不能稳定，诱发巷道垮冒失稳现象的发生。水理作用。由于巷道软岩属强膨胀性软岩，遇水膨胀，导致巷道转岩膨胀严重，使巷道顶板围岩条件进一步恶化。软岩赋存深度大，巷道软岩处于长期蠕变状态。由于巷道地应力大，集中程度高，容易造成整个顶板破碎带垮落，形成高冒顶现象。
为使巷道正常使用，必须采取有效的措施，控制底板变形，保证巷道稳定。应对软岩及时采用砼封闭，防止风化和被水侵使强度降低，有效地抑制深部岩层的高应力、低强度、强流变性的这一特点，使巷道长期处于稳定状态，减小返修的次数，保持巷道长期稳定。
4深井巷道支护
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根据上述支护原则对深井软岩巷道支护主要采用以下方式：
4.1锚喷网支护
锚喷网支护系列是目前软岩巷道有效、实用的支护形式。锚喷混凝土能及时封闭围岩和隔离水。网不仅可以支撑锚杆之间围岩，并将单个锚杆连接成锚杆群和混凝土形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈。而且锚网支护允许围岩有一定的变形，支护性能符合对软岩一次支护的要求。根据围岩条件也可不喷射混凝土，仅选用锚网、桁架锚网、钢带锚网支护，也可二次喷射混凝土支护。
4.2可缩性金属支架
在深部巷道中由于顶板压力过大要求支架具有一定的伸缩性能，U型钢可缩性金属支架具有可缩量和承载能力在结构上的可调节性，通过构件间可缩和弹性变形调节围岩应力。在支架变形和收缩过程中，保持对围岩的支护阻力，促进围岩应力趋于平衡状态。
4.3锚注支护
利用锚杆兼做注浆管，实现锚注一体化，是深井软岩支护的一个新途径。对于节理裂隙发育的岩体，注浆可改变围岩的松散结构，提高粘结力和内摩擦角，封闭裂隙，显著提高岩体强度。采用锚杆与注浆相结合的方法，使锚杆和注浆的作用在各自使用的范围内得到充分发挥，可提高对深井软岩的支护效果
5深井软岩支护的措施
软岩巷道围岩压力具有来压迅猛，围岩变形量大，巷道四周同时来压和持续流变，以及对各类扰动极为敏感等特点。因此，必须针对这些特点采取正确的支护原则和措施。
松软岩层存在着三种不同的围岩压力类型，即松动压力、变形压力和膨胀压力。对松动压力可以采用刚性支护来支撑围岩，防止破碎岩块的垮落。同时必须采取各种措施加固围岩提高岩体的自身强度。变形压力是软岩巷道的主要压力显现形式。对于变形压力必须根据流变特征合理地设计支护钢度、控制支护时间和支护施工的顺序，即允许围岩有适当的变形，以利于能量释放，又能将变形控制在一定的范围之内，使之不发展为松动压力。膨胀压力也可以看作是变形压力的一种。除采用与控制变形压力相同的措施外，还要特别注意预防围岩的物理化学效应，防止围岩脱水风干。因为某些软岩经脱水风干后再遇水，会出现更严重的膨胀和崩解。
巷道上覆岩体重量引起的自重应力主要是由巷道围岩承受的，支架只承受很小的一部分。因此，应重视改善围岩的力学性质，提高围岩的自稳能力。改善围岩力学性质的主要措施是提高岩体的力学指标，包括提高岩体抗拉、抗压强度和弹性模量，提高岩体的粘结力和内摩擦角等。
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在松软岩层中采用一次成巷立即封闭围岩和构筑永久支护的施工工艺，往往收不到应有的效果。除非采用可缩量足够大的支护，否则不宜巷道掘出后就架设永久支架，应采用先“柔”后“刚”的二次支护。所谓合适的支护时间，主要是对永久支护或二次支护而言的。支护滞后的时间必须在岩体能保持自稳的条件下选择。
6结语
深井巷道围岩应力大，围岩破坏严重，加大了支护的困难，采用大直径、高强度、树脂锚杆能有效的增加锚杆的锚固力，改善围岩的力学性能，从而维护好巷道。深部巷道围岩破坏的主要方式是支护体失效，是由围岩表面破裂范围扩大而破坏。所以，支护设计应以护顶（帮）、降低围岩破裂范围为主。加大锚杆长度与关键部位的支护强度，可有效控制围岩破裂范围。
作者简介
刘壮壮（1991.03-），男，汉族，江苏徐州人，毕业于中国矿业大学银川学院，现就职于徐矿集团三河尖煤矿采媒三区。
篇四：岩巷支护技术研究现状
煤矿软岩巷道工程支护的研究现状与展望孟庆彬;孔令辉;魏烈昌;申海龙;杨以明
【摘
要】煤矿软岩巷道工程支护,尤其是深部高应力软岩巷道支护,一直是矿业工程难点问题之一.随着矿井开采规模的增大和开采深度的不断加大,软岩巷道的支护与维护问题显得越来越突出,软岩问题愈趋严重,直接影响煤矿安全高效生产.软岩巷道支护问题的研究得到了国内外有关学者的高度关注,经过国内外专家大量的理论研究、现场试验与测试、实验室实验等手段,在软岩巷道工程支护理论和支护技术方面取得了大量的研究成果.在分析和总结煤矿软岩巷道支护常用支护技术的基础上,提出高强度锚杆、锚注支护及联合支护将成为软岩巷道支护新的发展形式.
【期刊名称】《煤》
【年(卷),期】2011(020)001
【总页数】6页(P1-6)
【关键词】软岩巷道;支护;研究现状;展望
【作
者】孟庆彬;孔令辉;魏烈昌;申海龙;杨以明
【作者单位】山东科技大学,土木建筑学院,山东,青岛,266510;山东科技大学,土木建筑学院,山东,青岛,266510;山东科技大学,土木建筑学院,山东,青岛,266510;兖矿集团,济宁三号煤矿,山东,济宁,272169;兖矿集团,济宁三号煤矿,山东,济宁,272169
【正文语种】中
文
【中图分类】TD353
煤矿软岩巷道工程是软岩工程的一个主要组成部分。软岩工程[1]是指与塑性大变形工程岩体有关的岩体工程，如软岩边坡工程、软岩隧道工程及软岩巷道工程等。由于软岩巷道工程所处的复杂工程地质条件，其支护问题一直是困扰煤炭生产的一个主要问题。随着开采深度的增加，软岩矿井的数量也在不断增多，由于软岩巷道支护不当而造成的巨大的返修量不仅造成巨大浪费,而且使整个矿井陷于困境,甚至关闭。
因此，软岩工程问题引起岩石力学工程界、矿业开采界的重视和关注。经过国内外专家大量的理论研究、现场试验与测试、实验室实验等手段，在软岩巷道工程支护理论和支护技术方面取得了大量的研究成果[2,3]。
随着现代科学技术的迅速发展，软岩巷道工程支护技术正经受着经济、社会和环境的严峻挑战，也面临着新的发展机遇。回顾世界软岩巷道工程支护技术的研究现状，展望软岩巷道工程支护技术的发展走向，承上启下，继往开来，对于开辟21世纪软岩巷道工程支护技术新局面，具有十分重要的现实和深远的意义。
20世纪初发展起来的以海姆(A.Haim)、朗金(W.J.M.Rankine)和金尼克(А.Н.Иник)理论[4]为代表的古压力理论认为：作用在支护结构上的压力是其上覆盖岩层的质量γH。其不同之处在于：海姆认为侧压力系数为1，朗金根据松散体理论认为是tan2(45°-φ/2)，而金尼克根据弹性理论认为是:μ/(1-μ)，其中μ、φ、γ分别表示岩体的泊松比、内摩擦角和体积质量。
随着开挖深度的增加，人们发现古压力理论在许多方面都有不符合实际之处，于是坍落拱理论应运而生，其代表有太沙基(L.Terzaghi)和普氏(М.М.Протодьяконов)理论[5]，坍落拱理论认为：坍落拱的高度与地下工程跨度和围岩性质有关。太沙基认为坍落拱形状为矩形，而普氏则认为坍落拱形状呈抛物线形。坍落拱理论的最大贡献是提出巷道围岩具有自承能力。
新奥法是20世纪60年代奥地利工程师L.V.Rabcewicz在总结前人经验的基础上
提出来的一套隧道设计、施工新技术，即奥地利隧道新施工方法[6](newaustriantunnelingmethod,NATM)。随后，逐渐运用到煤矿软岩支护中去。目前，已成为软岩支护主要的理论之一。新奥法的理论是建立在岩石的刚性压缩特性的岩石三轴压缩应力应变特性以及莫尔(Mohr)学说基础上的，并考虑到隧道掘进的空间和时间效应所提出的新理论。这一新理论集中体现在支护结构种类贯穿在不断变更的设计施工过程中。1980年，奥地利土木工程学会地下空间利用分会把新奥法定义为:“在岩质为砂质介质中开挖隧道，以使围岩形成一个中空筒状支承环结构为目的的隧道设计施工方法”。
施工时遵循下列原则：①应当考虑岩体的力学特性；②应当在适宜的时机构筑支护结构，避免围岩中出现不利的应力应变状态；③为使围岩形成力学上十分稳定的中空筒状支承环结构，必须构筑一个闭合的支护结构；④由现场量测监控围岩动态，根据允许变形量求得最适宜的支护结构。上述定义揭示了新奥法最核心的问题——利用围岩自承能力，使围岩本身形成支承环。
其存在的问题是:新奥法的理论基础是当时的岩石力学理论基础——弹塑性理论，而软岩流变性等问题已超出了弹塑性问题所能解决的范围，所以需进一步完善。
日本山地宏和樱井春辅提出了围岩支护的应变控制理论[7]。该理论认为：隧道围岩的应变随支护结构的增加而减小，而允许应变则随支护结构的增加而增大。因此，通过增加支护结构，能较容易地将围岩应变控制在允许应变范围内。支护结构的设计则是由工程测试结果确定了对应于应变的支护工程的感应系数后确定的。
20世纪70年代，萨拉蒙(M.D.Salamon)等又提出了能量支护理论[8]。该理论认为：支护结构与围岩共同作用、变形，在变形过程中，围岩释放一部分能量，支护结构吸收一部分能量，但总的能量没有变化。因而，主张利用支护结构的特点，使支架自动调整围岩释放的能量和支护体吸收的能量，支护结构具有自动释放多余能量的功能。
目前，数值计算方法的发展日趋成熟[9]，如有限单元法、边界元法、离散元法等，以此为理论基础的计算软件大量涌现，如ANINA、NOLM、FINAL、UDEC、SAP、FLAC等程序都为广大用户熟知，这些软件与一些支护理论相结合，在地下工程中得到广泛的应用。
中国著名岩土工程专家陈宗基院士在20世纪60年代从大量工程实践中总结出岩性转化理论[10,11]。该理论认为：同样矿物成分、同样结构形态，在不同工程环境条件下，会产生不同应力应变，以形成不同的本构关系。坚硬的花岗岩，在高温高压的工程条件下，产生了流变、扩容，并指出，岩块的各种测试结果与掩体的工程设计应有明显的区别。强调岩体是非均质、非连续的介质，岩体在工程条件下形成的本构关系绝非简单的弹塑、弹黏塑变形理论特征。
轴变论理论[12]和开挖系统控制理论[13,14]都是于学馥等人提出的。轴变论理论认为：巷道坍塌可以自行稳定，可以用弹性理论进行分析。巷道围岩破坏是由于应力超过岩体强度极限所致，坍塌是改变巷道轴比，导致应力重新分布，高应力下降，低应力上升，直至自稳平衡，应力均匀分布的轴比是巷道最稳定的轴比，其形状为椭圆形。开挖系统控制理论认为：开挖扰动了岩体的平衡，这个不平衡系统具有自组织功能，可以自行稳定。
由冯豫、郑雨天、陆家梁、朱效嘉等人在总结新奥法支护的基础上，又提出了“联合支护技术”。该理论[15-17]认为：对于软岩巷道支护，一味强调支护刚度是不行的，要“先柔后刚、先挖后让、柔让适度、稳定支护”，并由此发展起来了锚喷网技术、锚喷网架支护技术、锚带网架锚带喷架等联合支护技术。
以郑雨天教授、孙钧教授和朱效嘉教授为代表的学者在联合支护的基础上提出了锚喷—弧板支护理论[18]。该理论认为：对软岩总是强调放压是不行的，放压到一定程度，要坚决顶住，即采用高标号、高强度混凝土弧板作为联合支护理论的先柔后刚的刚性支护形式即“钢筋混凝土弧板”，要坚决限制和顶住围岩向中空的位移。
围岩松动圈理论[19-21]是由中国矿业大学董方庭教授提出的。其主要观点为：凡是坚硬围岩的开挖巷道，其围岩松动圈都接近于零，此时巷道围岩的弹塑性变形虽然存在，但并不需要支护。松动圈越大，收敛变形越大，支护越困难。因此，支护的目的在于防止围岩松动圈发展过程中的有害变形，支护对象是松动圈形成和发展过程中的碎胀力。
主次承载区支护理论[22]是方祖烈教授提出的。该理论认为：巷道开挖后，在围岩中形成拉压区域；压缩域在围岩深部，体现了围岩的自撑能力，是维护巷道稳定的主承载区。抗拉域形成于巷道周围，通过支护加固，也形成一定的承载力，但其与主承载区相比，只起辅助作用，故称为次承载区。主、次承载区的协调作用决定巷道的最终稳定。支护对象为张拉域，支护结构与支护参数要根据主、次承载区相互作用过程中呈现的动态特征来确定。支护强度原则上要求一次到位。
应力控制理论[23]，也称为围岩弱化法、卸压法等。该方法起源于前苏联，其基本原理是通过一定的技术手段改变某些部分围岩的物理力学性质，改善围岩内的应力及能量分布，人为降低支撑压力区围岩的承载能力，使支撑压力向围岩深部转移，以此来提高围岩稳定的一种方法。
软岩工程力学支护理论[24-28]是由何满潮教授运用工程地质学和现代大变形力学相结合的方法，通过分析软岩变形力学机制，提出了以转化复合型变形力学机制为核心的一种新的软岩变形力学机理的确定。它涵盖了从软岩的定义、软岩的基本属性、软岩的连续性概化，到软岩变形力学机制的确定和软岩非线性大变形力学设计方法等内容。
由何满潮教授提出的关键部位耦合组合支护理论[29-32]。该理论认为：巷道支护破坏大多是由于支护体与围岩体在强度、刚度、结构等方面存在不耦合造成的。要采取适当的支护转化技术，使其相互耦合，复杂巷道支护要分为两次支护，第一次是柔性的面支护，第二次是关键部位的点支护。
20世纪60年代和70年代，软岩工程设计基本上沿用工程类比设计；到80年代，出现了位移反馈设计、松动圈支护荷载设计、弹塑性力学数值法设计；到90年代，又出现了锚网耦合设计；90年代末期，中国软岩工程设计与施工初步形成了一套比较成熟的将类比定性、定量计算和施工位移反馈相结合的动态综合设计程序[1]。
工程类比的根据是系统的、可靠的基础资料，主要包括：围岩的地质、水文、工程地质资料，岩石的物理、化学、力学性质以及工程环境资料，类比地质条件相邻矿井的支护及围岩变形的有关资料。在对这些资料、工程条件分析的基础上进行类比方案设计。
理论验算是根据软岩工程岩体和工程环境的有关资料确定软岩类别、岩体结构、地压显现类型，建立正确的力学模型和计算方法。通过验算巷道周围位移预计、支架的最大反力及支护结构力学参数等。从整体上验算类比方法所选的支架类型和支架设计参数是否符合巷道围岩变形规律。随着电子计算机和各种计算软件的迅速发展，使理论验算校核类比参数变得更加高效、快捷。
根据软岩工程的现场试验观测数据，进行有关工程参数的高速反馈十分重要。因此，巷道开工后立即加以试验、监测等是十分必要的，监测的主要内容：①岩石的物理力学性质确定；②软岩巷道收敛变形规律；③巷道围岩加于支护上的实际荷载；④典型地段的巷道围岩深部位移。
近几年，随着非线性力学理论的发展和对软岩的深入研究，软岩工程正面临从小变形岩土工程向大变形岩土工程的飞跃。例如，深埋隧道工程的大变形岩土工程的大量涌出，若仍然沿用常规设计，就可能发生失稳、塌方等事故。深刻的理论原因是深埋隧道区别浅埋隧道的显著力学标志为大变形、大地压、难支护。近年来，屡屡发生的岩土工程恶性事故也在呼唤着软岩工程设计的新阶段——非线性大变形力学设计方法。
该设计方法是何满潮教授根据软岩工程力学支护理论的研究成果首先提出来的。该
设计方法认为：地下工程的破坏许多是由于支护体与围岩在强度、刚度和结构上存在不耦合造成的，巷道的支护应该从其变形力学机制入手，对症下药，采用适当的支护转化技术，使复合型转化为单一型，复杂巷道支护应分为两次：一次支护为柔性面支护；二次支护为关键部位的点支护。
20世纪60年代以后，软岩工程技术在理论、支护技术和设计等方面都取得了长足进展，取得了一系列科技成果，为煤炭、水利、交通、冶金、城市地下工程和工民建等工程都做出了卓越的贡献。但是由于各方面的原因，软岩巷道工程技术在理论上、设计上、支护技术及配套设备上仍存在一些问题[33]，主要表现在以下几个方面：
目前，真正系统地掌握先进的软岩工程技术的还是少数矿区和工程单位。而大部分基层生产单位还是处在经验支护的状态中。因此，遇到软岩问题，先用一般支护技术来对付，然后，反复维修，无限制的增加支护刚度。造成这一局面的原因是科研院所的科技成果和生产、基建单位的工程技术人员严重脱节，因而造成每年数以亿计的严重经济损失。
目前提交的地质勘探报告和工程勘察报告，所提供的软岩地质资料不能满足设计对软岩巷道支护设计的要求，特别是膨胀性软岩的工程地质资料不足。
目前，软岩一般变形力学机制的研究基本清楚，对初期变形破坏研究较多，但对大深度高应力、强膨胀复合型岩体，以及受采动影响后的流变时间效应，支护和围岩相互作用机理的研究仍需深化。
目前对构造应力方向往往是借助于对矿区附近构造和构造体系的分析及其对软岩工程变形破坏的现象加以综合判定；而对构造残余应力的测定往往在较硬岩石钻孔测试，但在精度上仍需加强研究，测试方法有待创新。
对软岩巷道工程常用的支护形式进行总结和分析，得出各种支护形式的优缺点，为软岩巷道支护形式的改进和完善提供依据。软岩巷道常用支护形式及其分析如下
[34]：
主要包括全封闭钢支架支护、整体预制模板支护、现浇封闭钢筋混凝土支护等。事实上,随支护刚度增大,围岩压力随之增加；虽然支护承载力增加，但支护载荷并未降低,支护的变形和破坏状况没有得到改善。
因此，整体刚性支护不能很好解决巷道围岩与支护间的矛盾,在刚度和强度上不能与大变形、大地压的软岩巷道围岩相协调；带来的是巷道断面加大、掘进速度降低和支护成本增加等问题。
主要有圆料砌碹加可缩层和条带碹等形式。该方式为井巷围岩提供一定支护强度，并有一定可缩性。但由于砌体本身刚度较大，允许变形小，对软岩巷道围岩的大变形不适应；同时,该方式施工速度慢,工人劳动强度高。
是根据软岩膨胀性的特点而设计。该法主要用于膨胀性岩层及断层破碎带支护。这种支架不仅有可缩性,而且有较高的初承力和支撑能力；作用在支架上的压力与围岩的移近量成反比关系，也就是说在一定条件下支架可缩后,支架上的荷载减小而且还会有调整和得到改善。但是,在使用过程中,U型钢可缩性支架的支撑能力经常得不到充分发挥。其主要原因在于：
巷道掘进和支护工艺都不可避免地在支架背后形成不同尺寸的空穴,使支架的周边与巷道围岩出现不规则的点、线接触。围岩变形时,支架受到集中荷载和偏心荷载的作用而产生失稳变形,支架受力状况恶化,使支架出现压弯、扭曲等变形而失效；而且随支架支护阻力要求的提高,钢支架的质量越来越大，钢材用量大，支护成本高。
对于软岩巷道的支护，锚杆及其联合支护被认为是一种合理有效的方式。
人们习惯将锚杆支护称为主动支护,其实并不是所有的锚杆支护都属于主动支护。主动支护与被动支护的区别并不在于支护类型,而在于支护体能否主动给围岩以预紧力。安装锚杆时,给锚杆施加足够的预应力,不仅可消除锚杆构件的初始滑移量,而且可为围岩提供一定预紧力,以降低围岩受拉截面的拉应力。
在分析和总结煤矿软岩巷道支护常用支护技术的基础上，提出软岩巷道支护新的发展形式，主要在以下几个方面发展和创新[35]：
超高强度螺纹钢锚杆具有更高的屈服强度和破断强度,为巷道围岩提供强大支护阻力(一般来说，比普通圆钢锚杆高3倍以上),大大增加了巷道围岩离层、变形和层理裂隙等弱面进一步发展的约束力。另外,高强度或超高强度螺纹钢锚杆可实现全长锚固,有效控制巷道围岩大变形,提高系统可靠性。
软岩巷道围岩的松动范围较大，岩体强度低,单用锚杆支护难以使破碎岩块完全处于受压状态而形成组合拱。软岩巷道中，为发挥锚杆支护的优势，提高围岩的强度和变形模量，改变围岩的变形规律，利用锚杆兼作注浆管，外锚内注，实现“锚注一体化”,是解决松散破碎型软岩巷道支护的有效途径，锚注机理包括以下几个方面的内容[36]。
1)对节理发育的软岩巷道,注浆后可以改变围岩的松散结构,提高岩体的胶结力和内摩擦角,进而提高围岩的自身强度,充分调动围岩的自承能力。
2)采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩裂隙、隔绝空气、防止围岩风化，避免围岩因被水浸湿而降低自身强度,提高围岩的稳定性。
3)注浆形成的加固圈可为锚杆提供可靠着力基础,发挥使锚杆对松碎围岩的锚固作用。注浆加固能使普通端锚锚杆实现全长锚固,从而提高其锚固力和可靠性,进一步增强支护结构的整体性。
4)提高巷道围岩松动圈内破碎岩体的强度和变形模量。大松动圈内较破碎的围岩,其强度和变形主要由破裂岩体弱面控制,从而造成破碎岩体的宏观强度及弹性模量值较低,导致高应力巷道围岩变形量大、维护困难；而浆液固结体具有较大的粘结力,可显著提高碎胀岩体的内聚力、内摩擦角及弹性模量。因此,注浆后不连续面强度和变形模量等力学性能得到改善,从而提高围岩的自身承载能力,改善围岩的稳定状况。
5)锚注使得破碎围岩之间的空隙充填密实,保证荷载均匀地作用在巷道周边,避免出现局部受力造成局部破坏,从而导致整体破坏的现象。
6)利用锚注充填围岩裂隙,在围岩中可以形成一个浆液扩散加固拱,配合喷(层)网(锚梁网)组合拱、锚杆压缩组合拱,可以形成多层组合拱结构,从而扩大有效承载范围,提高支护结构的整体性和承载能力。
7)锚注可以改变加固范围内岩体峰后承载和变形特性。破碎岩体注浆加锚物理和数值试验研究结果表明，加锚注浆岩体可呈现理想弹塑性特点，峰后不出现应力软化，在产生较大轴向和侧向应变的情况下，轴向应力能维持在较高的应力状态，呈现应力强化特性。因此，由锚注形成的加固拱结构既具有较好的结构性和承载能力，又具有极好的让压性，可较好地适应深部高应力巷道的让压要求，使支护结构具有柔性特点。
8)注浆充填围岩裂隙，配合锚喷支护，可以形成一个多层组合拱，即喷网组合拱、锚杆压缩带组合拱及浆液扩散加固拱，从而扩大了支护结构的有效承载范围，提高了支护结构的整体性和承载能力。
9)注浆后使得作用在拱顶上的压力能有效传递到两墙，通过对墙的加固，又能把荷载传递到底板。由于组合拱厚度的加大，这样又能减小作用在底板上的荷载集中度，从而减小底板岩石中的应力，减弱底板的塑性变形，减轻底鼓。底板的稳定，有助于两墙的稳定，在底板、两墙稳定的情况下又能保持拱顶的稳定；顶板的稳定不仅仅取决于顶板荷载，在非破碎带中关键取决于底板和两墙的稳定，因此注浆支护的一个重点就是保证两帮与底板的稳定，从而保证整个支护结构的稳定。
10)注浆使得支护结构断面尺寸加大，围岩作用在支护结构上的荷载所产生的弯矩减小，从而降低了支护结构中产生的拉应力和压应力，因此能承受更大的荷载，提高了支护结构的承载能力，扩大了支护结构的适应性。
对于节理裂隙发育、结构破碎松散的软岩巷道,锚注支护无疑是一种有效方式。然
而,对于含大量蒙脱石、伊利石、高岭石及伊蒙混层等膨胀性矿物的软岩巷道却不适用。
联合支护有多种类型：锚喷+注浆加固、锚喷+U型钢可缩性支架、锚喷+弧板支架、U型钢可缩性支架+注浆加固、锚喷+注浆型钢可缩性支架、“三锚联合支护”等支护形式。选择联合支护时,应根据巷道围岩地质条件和生产条件,确定出合理的支护形式和参数。锚喷支护是一种性能优越、适合软岩巷道围岩的一次支护,是首选的支护方式。
1)软岩是一类难支护的工程岩体。针对软岩巷道支护,应满足：能从外部提供支护抗力以改善围岩的受力状态,从而控制围岩变形,迫使围岩趋于稳定；要从内部增强岩体强度,提高围岩承载能力。
2)U型钢可缩性支架用于软岩支护有较好适应性,但钢材用量大,支护成本高。另外,架后充填和施工质量对支护效果影响非常大。
3)锚喷支护是我国软岩巷道支护技术的发展方向,超高强度、可伸缩、全长锚固锚杆是发展趋势。对不稳定、极不稳定围岩的软岩巷道,应尽量采用高强度、高预紧力锚杆。
4)锚注支护使锚杆支护和注浆加固的适用范围得到扩展，是我国软岩巷道及动压巷道支护有效的支护方式；联合支护可充分发挥各种支护方式的优点，做到优势互补,具有更广泛的适用范围。
【相关文献】
[1]何满潮，孙晓明.中国煤矿软岩巷道工程支护设计与施工指南[M].北京：科学出版社，2004．
[2]何满潮.中国煤矿软岩巷道支护理论与实践[M].徐州：中国矿业大学出版社，1996．
[3]何满潮，景海河，孙晓明.软岩工程力学[M].北京：科学出版社，2002．
[4]郑颖人．地下工程锚喷支护设计指南[M]．北京：中国铁道出版社，1988．
[5]重庆建筑工程学院，同济大学.岩体力学[M].北京：中国建筑工业出版社，1981．
[6]韩瑞庚.地下工程新奥法[M].北京：科学出版社，1987．
[7]于学馥，邓颖人，刘怀恒.地下工程围岩稳定性分析[M].北京：煤炭工业出版社，1983．
[8]李世平.岩石力学简明教程[M].北京：中国矿院出版社，1986．
[9]蔡美峰，吴文德，赵国堂.数值方法与人工智能在岩土工程中的应用[M].北京：中国矿业大学出版社，1994．
[10]陈宗基.中国土力学岩体力学中若干重要问题的看法[J].土木工程学报，1963，9(5)：36-40．
[11]陈宗基.地下巷道长期稳定性的力学问题[J].岩石力学与工程学报，1982，2(1)：1-19．
[12]于学馥，乔
端.轴变论和围岩稳定轴比三规律[J].有色金属，1981(4)：9-14．
[13]于学馥，于
加，徐
骏.岩石记忆与开挖理论[M].北京：科学出版社，1995．
[14]于学馥，于
加，徐
骏.岩石记忆新概念与开挖结构优化设计[M].北京：冶金工业出版社，1993．
[15]冯
豫.我国软岩巷道支护的研究[J].矿山压力与顶板管理，1990(2)：1-5．
[16]陆家梁.软岩巷道支护原则及支护方法[J].软岩工程，1990(3)：1-4．
[17]邓雨天.关于软岩巷道地压与支护的基本观点[C]//软岩巷道掘进与支护论文集.北京：煤炭工业出版社，1985：31-35．
[18]朱效嘉.锚杆支护理论进展[J].光面锚喷，1996(3)：1-4．
[19]董方庭.围岩巷道松动圈支护理论[J].锚杆支护，1997(1)：5-9．
[20]宋宏伟，郭志宏.围岩松动圈巷道支护理论的基本观点[J].建井技术，1991(3)：12-15．
[21]董方庭．巷道围岩松动圈支护理论及应用技术[M]．北京：煤炭工业出版社，2001：28-34．
[22]方祖烈.拉压域特征及主次承载区的维护理论[G]//世纪之交软岩工程技术现状与展望.北京：煤炭工业出版社，1999：31-35．
[23]李庶林，桑玉发．应力控制技术及其应用综述[J]．岩土力学，1997，18(1)：90-96．
[24]何满潮.软岩工程岩体力学理论研究最新进展[J].长春科技大学学报，2001，31(增刊)：8-17．
[25]何满潮，景海河，孙晓明.软岩工程地质力学研究进展[J].工程地质学报，2000，8(1)：46-62．
[26]何满潮，软岩巷道稳定性分析新理论[C]//第二届公路隧道学术会议论文集.北京：中国公路隧道工程学会出版社，1993：23-27．
[27]何满潮.调动深部围岩强度—21世纪软岩巷道支护新方向[C]//岩石力学与工程学会第六次学术大会论文集.北京：科学出版社，2000：55-58．
[28]何满潮.软岩工程设计的新阶段—非线性大变形力学设计[J].岩土工程界，1998(9)：26-29．
[29]何满潮，李春华，王树仁.大断面软岩硐室开挖非线性力学特性数值模拟研究[J].岩土工程学报，2002，24(4)：483-486．
[30]何满潮，吕晓俭，景海河.深部工程围岩特性及非线性动态力学设计理念[J].岩石力学与工程学报，2002，24(8)：1215-1224．
[31]何满潮.软岩变形力学机理与支护对策[J].广西煤炭，1992(1)：20-24．
[32]林育良.软岩工程力学若干理论问题的探讨[J].岩石力学与工程学报，1999，18(6)：690-693．
[33]何满潮.软岩技术现状与展望[G]//世纪之交软岩工程技术现状与展望.北京：煤炭工业出版社，1999：1-9．
[34]何满潮，袁和生，靖洪文，等.中国煤矿锚杆支护理论与实践[M].北京：科学出版社，2004．
[35]付
荣，范明建.煤炭软岩巷道支护现状及发展趋势[J].煤，2007，16(6)：10-13．
[36]韩立军，张茂林，贺永年，等.岩土加固技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2005．
篇五：岩巷支护技术研究现状
倾斜岩层弱结构围岩巷道破坏机理与支护技术研究曲懋轩;侯克鹏;杨志全
【摘
要】为了解决云南某铅锌矿500中段运输平巷倾斜岩层围岩巷道失稳的支护难题，本文通过地质调查、岩石力学实验、微观物化分析、数值模拟等手段，对倾斜岩层弱结构巷道的围岩变形破坏特点以及对称支护下围岩的破坏规律进行了分析研究。认为巷道的右帮及底板岩性为泥质粉砂岩，是巷道变形破坏的起始部位。因此，改善该弱结构部位的围岩体力学特性，使支护体与围岩形成共同有效的支护结构，是治理巷道失稳的重要途径，提出了岩性弱结构部位加强的非均匀支护技术。试验表明，该巷道围岩变形量受到了有效控制，且取得了良好的技术经济效益。%Tosolvetheproblemsofunstablewallrockroadwayintiltedstratumof500middlesectionhaulagewayofacertainPb-ZndepositinYunnan,thispaperappliedgeologicalsurvey,experimentofrockmechan-ics,microscopicphysicalandchemicalanalysis,numericalsimulationintheanalysisofcharacteristicsofde-formationandfailureofweaklystructuredwallrockroadwayintiltedstratumandfailureregularityofwallrockunderthesymmetricsupporting.Theauthorbelievesthattherightandfootwallofroadwayisargilla-ceoussiltstonewhichisexactlytheinitiatingpartofdeformationandfailureofroadway.Therefore,itisanimportantwayoftreatingunstableroadwaytoimprovethemechanicalpropertyoftheseweakstructureofthewallrockinordertoformeffectivecommunalsupportivestructurebetweenthesupportingbodyandthewallrock.Hencetheauthorproposedtheinhomogeneoussupportingtechnologywhichintensifiesweakstructureparts.Thetestshowsthatthedeformationof
roadwayisundereffectivecontrolandfavorabletech-nicalandeconomiceffectivenessisachieved.
【期刊名称】《矿产与地质》
【年(卷),期】2014(000)006
【总页数】6页(P784-789)
【关键词】层状岩体;软弱结构;数值模拟;支护设计
【作
者】曲懋轩;侯克鹏;杨志全
【作者单位】昆明理工大学国土资源工程学院，云南
昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院，云南
昆明650093;昆明理工大学国土资源工程学院，云南
昆明650093
【正文语种】中
文
【中图分类】TD35
随着我国矿产资源开发进一步发展和巷道支护技术的日趋成熟,国内许多矿井进入深部开采。开采深度的增加,巷道围岩地应力作用明显,部分围岩松散破碎,具有明显的流变变形等软岩特征[1～3]。当矿山巷道穿越岩系地层时,围岩中可能存在松散夹层,尤其在穿越膨胀性软岩岩层时,这种岩层的膨胀性、流变性和易崩解性,形成巷道围岩中的最软弱面,使得巷道围岩的不对称变形量较大,并且持续变形时间长,为深部资源开采提出了新的挑战[4]。国内外许多学者对膨胀性软岩巷道支护问题进行了大量研究,提出了许多软岩支护理论和支护方法[5～7]。但此类依照经验或工程类比的支护对策对倾斜岩层弱结构围岩的巷道支护效果并不理想[8～10],并且对围岩的各项性质没有进行具体分析,依然采用传统对称支护方式,使得巷道经常返修并
伴有安全隐患。笔者针对云南某铅锌矿500中段28～30#线运输平巷出现顶板下沉,右帮侧鼓出、底板鼓起等非对称大变形现象,通过地质调查、实验室岩石力学实验、微观物化分析、数值模拟等手段,综合研究了倾斜岩层膨胀性软岩巷道的围岩变形破坏特点以及对称支护下围岩的破坏规律,确立了以提高弱结构岩体力学性质为基础的支护方法,对此类型巷道提出了不对称支护对策及设计方案,将研究成果应用于现场,有效解决支护难题。
1.1500中段28～30#线轨道联络巷工程地质条件
云南某铅锌矿的岩巷支护实践表明,巷道多为穿层巷道,由于沉积历史等情况不同,这些复合结构围岩中各部分的围岩强度等特性也是有差异的,500中段28～30#线运输平巷为主要运输巷道,该巷道东部连接30～56#线岩脉巷道,西部连通28～18#穿脉巷道,巷道设计全长为157m,最大埋深处450m,为一穿层巷道。岩层倾角为13°～62°,根据实测地质剖面图,巷道的开挖过程中两次穿越断层,从西至东分别穿越F8与F3断层,巷道掘进初期揭露的主要岩性有泥质粉砂岩、砂岩、碳质千枚岩、千枚岩及矿体,其中泥质粉砂岩、碳质千枚岩强度较低,泥质粉砂岩的吸水性较强,软化系数小,一反面是吸水后岩体强度由于崩解作用降低,另一方面岩体膨胀产生的附加应力对巷道的稳定极为不利。
1.2巷道的破坏情况
500中段28～30#线运输平巷整体变形较严重(照片1),主要的表现有,顶板右肩侧已经坍塌,有较明显的泥化、风化现象,巷道两帮也有内挤情况,但底脚内挤现象更为严重,支架已严重变形。
2.1巷道围岩的变形特征
500中段运输平巷原设计断面为直墙拱形,采用废旧钢轨制成支架,顶板采用管缝式锚杆作为超前锚杆支护,其支护方式无法控制围岩变形,巷道顶底板最大变形量达到35cm,严重影响了运输、安全、通风。这种不恰当的支护方式导致巷道靠近泥岩层
的上帮侧鼓出和底板下沉,右侧底脚严重内挤,呈上部空间大,下部空间小的坡状特征,巷道变形的非对称现象十分明显,在累计60天的观测期内,巷道顶底板移近量达到15cm,两帮总变形量约为23cm。巷道所处岩层见图1。
2.2岩石成分与微观结构分析
岩石矿物成分分析使用BrukerD8型X射线衍射仪,岩石微观结构采用OLYMPUSBH-2型扫描电子显微镜。测试结果表明,泥质粉砂岩中的物质成分以粘土矿物为主,含量为75%～83%,其余为石英等。在粘土矿物中高岭石占29%、伊利石/蒙脱石混层占53%,属于膨胀性软岩。微观结构显示,泥质粉砂岩裂隙非常发育,连通性也比较好,在巷道开挖后,围岩的原岩应力重新分布,使得泥质粉砂岩的裂隙更容易得到扩展,从而变得更加破碎。从以上泥岩性质来看,巷道围岩遇水岩体会急剧膨胀,在原岩应力场中岩体亦会变得更加破碎,从而导致巷道产生较大的变形。
2.3数值模拟与分析
本次取巷道某一断面处作为计算实例。巷道埋深450m,岩层倾角45°。根据现场地应力测试结果,水平地应力大致为垂向地应力的1.3倍,即侧压系数为1.3。计算模型见图2,模型尺寸为50m×50m,巷道为直墙拱形,其中直墙高为1.8m,宽为2.4m,三心拱拱高为0.8m。数值模拟参数通过现场取样,在实验室TAW-2000三轴试验机试验得到,并对参数进行Hoek-Brown强度准则折减,巷道岩石力学参数见表1。
对上述巷道的开挖过程采用MIDASGTS岩土计算软件进行分析,屈服准则选用摩尔―库伦,层间选用接触单元模拟,数值模拟结果见图3。
2.4巷道变形破坏机理分析
通过室内实验、巷道的工程地质条件、巷道围岩结构、岩石成分、数值模拟等分析,可以得出500中段34～40#线运输平巷产生非对称大变形破坏的机理。
(1)巷道围岩岩体结构非对称变形机理。在同一条巷道内,同时出现两种岩性,并且巷
道受到岩层产状影响,巷道两侧岩体表现为明显的非对称分布,在开挖此类型围岩巷道时,围岩应力非对称重新分布,由于岩性的不同,所以造成围岩变形上的非对称性。
(2)围岩层间滑移变形机理。当巷道岩层倾角较大时,层间的剪切应力增加,导致巷道围岩产生软弱面或产生剪切破坏,发生滑移变形。巷道围岩岩性主要为结晶灰岩与泥质粉砂岩,泥质粉砂岩的力学性质与结晶灰岩岩性相差较大,对岩层的整体稳定性有一定影响,这种岩层的组合也易发生倾倒、溃曲性破坏,对巷道的开挖是非常不利的。
巷道断面为直墙拱形。巷道掘进初期采用铁轨作为钢架,超前锚杆做管棚支护,钢架与围岩接触不良位置用原木或沙袋挤紧。
在对原等强对称支护下,巷道围岩的应力分布区非对称变形呈椭圆形,其中应力集中区域位于巷道底板右侧,受水平应力影响,巷道受力衰减区从右侧向左侧发展,呈明显的非对称性分布。垂直集中应力集中区域位于巷道的右侧帮部、底部与右侧底角。
巷道的非对称性变形,是由于支架受巷道弱侧帮急剧收敛使支架发生内弯变形,这种刚性支护受力比较大,当一端支架发生变形时,原本在钢架与围岩中的原木部分被折断,未折断部分与围岩接触面变小,起不到原支护设计目的,导致支架失去支护作用,支架上方的超前锚杆,因为顶板冒落的缘故受力不均匀,部分产生变形,根本起不到提高围岩自承能力的作用。
由于巷道基本为穿层巷道,所以其沉积历史、岩性状况不同,这些复合岩层中岩石力学特性是有较大差异的,其中岩性较弱的巷道围岩为弱结构体。目前巷道支护中一般采用全断面等密度支护,使用此类支护方法来控制围岩的变形与破坏对于性质软弱、集中应力明显的部位不具有适用性,往往巷道因局部的破坏导致巷道整体失稳。所以,在巷道围岩支护结构中,弱结构的支护是控制围岩变形的重点,必须用过对弱结构体的加强控制来实现巷道围岩的整体稳定。
4.1巷道变形控制途径
通过对上述对层状岩体巷道变形分析,500中段巷道围岩变形控制主要有以下途径:(1)控制水对巷道围岩的侵蚀作用,减少围岩风化,提高围岩强度。
(2)对巷道关键部位进行支护,提高弱侧围岩的强度。
(3)通过对锚杆角度的控制,充分发挥锚杆的悬吊作用和组合拱作用,提高巷道围岩强度。
(4)巷道底板受层理构造影响,应对巷道底板的底鼓量进行控制,以减少和转移底鼓塑性滑移作用力。
(5)巷道围岩是相互关联的整体,因此要采用具有允许围岩产生一定变形的柔性支护。
4.2巷道变形控制方案
巷道断面为直墙三心拱型,其净断面尺寸:宽×中高=2.4m×2.6m。采用锚杆技术方案如图4所示。
(1)根据巷道围岩的岩性,可用长度为1800mm,Φ20mm等强数值螺纹钢锚杆进行一次支护,木铁复合托盘可增加锚杆和锚索适应围岩的变形量,缓解应力集中现象,减小支护体荷载,在前期安装顶板与两帮锚杆,右帮侧应多安装锚杆,前期锚杆安装完成,围岩释放变形能之后,再实施锚索和底脚锚杆安装,底脚锚杆选择Φ42mm管缝式锚杆,倾角分别为25°、30°,其中靠近右侧底部采用注浆锚杆,锚杆长度1800mm,角度为30°,采用刚度较大的底脚锚杆对破坏部位加强支护,可转移底鼓塑性滑移作用力。如此在围岩释放塑性变形能的同时,亦可最大程度发挥围岩的自承能力。
(2)采用锚杆加面积1000mm×1000mm,网格尺寸50mm×50mm金属钢筋网耦合支护,提高围岩整体的稳定性,增加围岩强度。
(3)针对右帮侧变形较大的特点,合理布置锚索的位置和角度。锚索采用Φ15mm钢线锚索,长度为8m,右侧顶板增加一排锚索。通过锚索对深部围岩的锚固,减小作用在帮侧的集中应力。
(4)初喷30mm,强度等级为C20的混凝土,之后复喷50mm。以提高围岩的整体强
度和防止围岩过度风化。
4.3围岩注浆加固方案
巷道全断面布置5根注浆锚杆,采用一次注浆方式,注浆孔的间距为1.2m,排距为2.4m,注浆孔深2.5m。注浆管为Φ20mm、厚度为4mm的钢管,其一端有螺纹,另一端均匀钻Φ8mm的小孔。注管长2m,螺纹长25mm,当注浆结束后,注浆管可作锚杆使用。
上述研究成果在云南某铅锌矿500m中段28～30#线的运输大巷返修及新开拓巷道支护工程中进行了应用。由现场的围岩变形―时间监测结果显示,在巷道掘进初期,受掘进扰动影响,巷道围岩变形较为剧烈,随着巷道工作面的推进,支护体与围岩逐渐达到耦合状态,巷道变形逐渐减缓,进入稳定期,巷道最终底鼓量为25mm,底板下沉量17mm,两帮移近量24mm,与设计计算分析结果基本吻合,巷道的非对称变形得到了很好的控制(照片2)。
(1)此类存在弱结构的巷道在复杂的工程应力环境下,其中岩性较弱的岩层对巷道的整体稳定性起着至关重要的作用,巷道的破坏首先从弱结构及邻近底板区域开始,逐渐从巷道的肩部向底角发展,弱侧在围岩压力状态下的滑移、错动形成剪胀变形,弱结构的变形破坏会使围岩整体稳定性发生恶化,从而呈现非对称变形现象。
(2)采用喷射混凝土与注浆加固支护技术,有效的阻隔水沿裂隙流动的通道,避免围岩因遇水而发生崩解,提高巷道围岩岩性的强度。
(3)在存在弱结构围岩巷道中采用对称形支护,会导致围岩弱结构侧的松动圈明显大于其他部位,常用的对称支护方式只注重支护的强度,对弱结构侧关键部位耦合程度不够,不能控制巷道产生的非对称形破坏。利用支护强度不同、有改善弱结构岩体岩性功能的非对称形支护,可以有效的控制弱结构侧塑性区破坏发展,从而提高围岩的整体稳定性。
(4)岩性弱结构支护体系主要由及时喷层,合理布置弱结构位置的锚杆、锚索及对岩
性较弱部分注浆四个内容组成。
(5)本文所提出的巷道支护技术,成功的应用于云南某铅锌矿现场工业性试验,在巷道围岩存在岩性弱结构时,有效的控制了巷道变形,保证了矿山安全高效生产。
【相关文献】
[1]何满潮.中国煤矿软岩巷道支护理论与实践[M].中国矿业大学出版社,1996.[2]杨建平,陈卫忠,郑希红.含软弱夹层深部软岩巷道稳定性研究[J].岩土力学,2008,29(10):2864-2870.[3]辛亚军,勾攀峰,贠东风,等.大倾角软岩回采巷道围岩失稳特征及支护分析[J].采矿与安全工程学报,2012,(05):245-253.[4]黄伟,马芹永,袁文华,等.深部岩巷锚喷支护作用机理及其力学性能分析[J].地下空间与工程学报,2011,(01):97-104.[5]周科峰,李宇峙,柳群义.层状岩体强度结构面特征的数值分析[J].中南大学学报(自然科学版),2012,43(04):1424-1428.[6]郭牡丹,王述红,张航,等.层状岩体强度数值模拟及其讨论[J].东北大学学报(自然科学版),2010,31(10):1491-1494.[7]伍永平,张永涛,解盘石,等.急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术研究[J].煤炭工程,2012,(1):74-79.[8]郝亚飞,李海波,郭学彬,等.含软弱夹层岩体边坡爆破层裂特性及稳定性研究[J].岩土力学,2012,33(4):976-987.[9]王永甫,唐晓松,郑颖人,等.岩体节理对隧道开挖稳定性影响的数值分析[J].岩土工程学报,2013,35(zk2):207-211.[10]伍永平,张永涛,解盘石,等.急倾斜煤层巷道围岩变形破坏特征及支护技术研究[J].煤炭工程,2012,(1):45-54.
篇六：岩巷支护技术研究现状
煤矿井下软岩巷道支护措施研究【摘要】从煤矿开采的实际情况来看，软岩产生的影响是非常大的，开采的安全性、可靠性均难以得到保证，因此说，煤矿企业必须要做好软岩处理的相关工作，尤其是要将软岩巷道支护落实到位。本文主要针对煤矿井下软岩巷道支护展开深入探析，重点对软岩巷道支护技术进行阐述，以期使得煤矿井下开采工作能够有序展开。
【关键词】软岩；软岩巷道；支护；措施
引言：在国内经济发展的进程中，煤炭资源是不可或缺的。从煤炭开采的现状来看，因为煤炭储量大幅减少，煤矿层深度逐渐变大，这就使得井下作业环境变差，安全难以得到保证，所以说，必须要依据开采的现状选择最为合适的巷道支护技术。
1软岩的分类
在每个国家中，针对软岩概念的界定标准是不同的，这对软岩处理产生的影响是较大的。直到上世纪90年代，这种情况才得到了改变，ISMR针对软岩予以了清晰的界定，也就是将软岩划分为两类，一是地质软岩，二是工程软岩。前者指向的是风蚀、水蚀等作用下形成的软岩；后者指向的是外部工程力产生的软岩。众所周知，工程扰动、残余应力等因素会引起岩体的塑性变形，若想使得软岩巷道得到有效解决，必须要针对工程软岩力学因素
展开深入的分析，在此基础上寻找到切实可行的支护措施。
2软岩的特性
（1）对软岩进行分析可知，临界荷载是其固有特性。从软岩工程力学实验所得结果来看，如果软岩所承受的外部压力并未超过临界载荷的话，那么其内部结构并不会有明显变化，此时岩体能够保持稳定状态，而且力学曲线也呈现出平
直状态。当外部工程压力持续增加时，最终会达到临界荷载，内部预应力也会变得较大，一旦工程压力大于软岩临界荷载的话，那么岩体必然会出现变形。
（2）从临界载荷角度来说，与其相对应的是临界深度这个概念。软岩特性不同，采用的支护方式有一定区别，通过临界深度能够将软岩塑性变形清晰呈现出来。如果巷道位置相对较浅的话，那么软化临界深度并不高，此时，软岩并没有显著变形，对软岩巷道展开支护施工时，整个施工并不复杂。如果巷道位置达到临界深度的话，围岩必然会出现塑性变形，此时支护的难度会变得更大。这样要求技术人员必须要提前做好支护施工，这样可以使得施工难度变得较低，而且质量能够达到标准要求。
3软岩巷道施工支护过程中存在的问题
3.1对于相关围岩变形特征研究还不够透彻在展开软岩巷道支护施工时，若想使得支护作用能够充分展现出来，一定要保证支护、围岩变形能够真正保持一致，而要做到这点，技术人员必须要对围岩变形的机制、规律有切实的了解，并以此为基础来对支护类型予以确定，同时选择最为科学的支护参数。然而在我们国家，针对围岩变形特征的相关研究并不是十分深入，研究的方向、内容均较为片面，如此就使得围岩变形的具体特征无法清晰呈现出来，支护施工自然就会受到影响。
3.2施工现场管理质量不能够被保证从软岩巷道支护施工的现状来看，想要实现全断面一次成巷有很大的难度。所以说，在展开支护时，一定要将拱基线作为区隔，先对拱基线以上巷道予以支护，然而以下部分就会直接暴露
于空气，此时，风化就会变得较为严重，巷道发生碎胀的几率就会变得较大。另外来说，在进行爆破工作时，如果炮眼、装药并不合理的话，对支护施工产生的负面影响也是非常大的。导致上述问题出现的具体原因是相关部门未能履行好现场管理工作。当管理工作没有真正做到位的话，那么软岩巷道的支护想要有序展开是较为困难的，所以说，相关部门一定要对此予以重点关注。
3.3支护参数设置不合理在对支护参数进行设置时，如果不合理的话，软岩巷道支护必然会受到较大影响。现阶段，设置巷道支护参数时一般选用的是工程
类比方法，如果地质条件并不复杂的话，此种方法的适用性是较强的。地质条件变得较为复杂时，此种方法的应用也是存在弊端的。软岩巷道所处的地质条件大都较为复杂，在这种条件下仍然采用工程类比法对支护参数进行计算显然是不合理的，支护参数不能够和施工条件完全相符将会直接导致在软岩巷道支护施工过程中相关问题的出现，这对于支护作用的发挥是极其不利的。
4煤矿井下软岩巷道支护措施
4.1合理优化煤矿井下软岩巷道方位
全面掌握煤系地层的岩石性质，并提出相关的支护方案口合理进行巷道方位探索，找出最合理的方位进行开采，尽可能避开弱岩层口在进行地形勘探时，应准确把握岩石的物理力学性质，及其在稳定、湿度影响下的化学反应等一系列特性口在选择巷道方位时，尽可能进行择优排查，进行岩层与岩位的筛选，有效避开高应力区。
4.2加强对巷道相关参数的把握
目前，煤矿井下软岩巷道施工进行支护处理时最常使用的支护技术就是锚杆支护技术，在对软岩巷道进行支护时，相关技术人员要明确软岩巷道的岩石性质，并根据需要施工的软岩巷道改善所使用的支护技术，从而最大程度的为支护过程的实现奠定基础。此外，掘进量的提升也是保证煤矿巷道安全性能的重要措施之一，相关技术人员需要实时的把握以及调整巷道相关参数，尽可能地让巷道参数处于可控制的范围。在对软岩巷道支护参数进行设置过程中要以巷道参数为依据，尽可能地让两个数据能够基本保持一致。此外，在对支护措施进行推进过程中，要把支护承载能力的提升作为整个施工的最重要的目的之一。通过相关矿压观测措施的采取，能够让相关技术人员获得相关围岩以及施工处的地质状况，从而为支护方式选择科学性的提升创造条件。
4.3加强现场管理质量的保证
现场管理工作能否顺利推进，直接对煤矿井下软岩巷道支护技术作用的发挥造成影响，因此，相关人员必须重视对支护现场的管理，在对巷道进行分段支护
的过程中，要及时采取措施养护未支护的巷道段，尽可能避免风化现象地产生。此外，在爆破过程中要尽可能采用光面爆破方法，保证炮眼设置的合理性以及炸药装入的合理性，在爆破过程中要严格按照相关设计要求对整个巷道进行规整处理，最大程度的降低在爆破过程中巷道顶部出现应力过于集中的现象。
4.4对支护材料进行优化
为了最大程度的保证支护施工的作用能够顺利发挥，相关部门必须保证施工材料质量，尽可能选择强度较高的支护材料，降低支护材料出现问题的可能性。相关支护施工部门可以把U29型棚作为支护的主体结构，此外，也可以根据软岩巷道的具体状况改善锚杆托盘的形状以及尺寸，让托盘的支撑面积可以得到扩展。
结语:综上所述，在煤矿开采过程中，随着开采深度和开采规模的增加，软岩巷道会出现不同程度的变形．导致矿区作业危险性增加。合理应用软岩巷道联合支护技术对于保证煤矿生产安全、提高煤炭企业经济效益至关重要。软岩巷道支护形式有很多种，常见有锚梁网联合支护、锚梁网和锚索联合支护等等，在实际施工中，需要结合煤矿井下实际情况合理选用支护施工技术。这样才能有效保障煤矿井下作业的安全性。
参考文献：
[1]张德学，岗战伟煤矿井下软岩巷道施工支护技术研究应用[J]内蒙古煤炭经济，2016（07）：16+52.
[2]韩青松
煤矿井下软岩巷道支护技术探析[J].山东工业技术，2016（07）：53.
[3]岳庆雷
煤矿井下软岩巷道施工支护技术研究应用[J].山东煤炭科技，2015（06）：30-31.
[4]李和明
煤矿井下巷道顶板遇软岩支护方式经济性分析[J].科技创新与应用，2012（17）：106.
[5]刘辉，范志伟，冯文生.安山煤矿井下巷道顶板遇软岩支护方式经济性分析[J]中国石油和化工标准与质量,2011，31（12）：263.
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