国内外在深井\软岩巷道支护方面的研究综述

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摘　要：理论是实践进行的基础。本文在查阅相关文献的基础上，对国内外在深井、软岩巷道支护方面的研究进行了理论上的综述，为今后这方面的工作开展奠定基础。

关键词：巷道支护　深井　研究

随着煤矿资源开发的进行，采矿工程的深度也在日益提升，深埋地下的深井、软岩巷道也是越来越普遍，进而使得开采难度不断加大。很多研究表明：深度开采失败的原因在于巷道支护没有考虑到深井及软岩特点，导致其深压结构变形所致。本文对国内外在深井、软岩巷道支护方面的研究进行了理论上的论述，为今后这方面的工作开展奠定基础。

一、国内在深井、软岩巷道支护方面的研究

一般的巷道支护多采用锚喷网技术，仅对于深井、软岩巷道，往往单一的锚喷网尚不能解决问题。经过几十年的努力，我国深井、软岩巷道的支护技术有了较大的进展，对软岩巷道的支护机理也有了一定认识。近年来着重研究试验了锚网喷索、锚网喷索注浆加固、锚网喷索二次支护、U型钢支架锚索、U型钢支架喷注、混凝土(料石)碹注浆加固、架后充填全断面封闭式U型钢可缩支架、架后充填钢管支架、架后充填大弧板支护、网壳支架及上述部分支护形式和卸压等组成的联合支护技术，并取得了一定的效果。基本上形成了锚网喷或U型钢支架一次让压支护，二次加强支护围岩稳定性的支护思想。典型的深井、软岩巷道支护技术、理论有：

1.联合支护理论

其主要观点概括为：对巷道支护，不能一味地强调支护刚度，要先柔后刚，先让后抗，柔让适度，稳定支护，由此发展起米的支护形式有锚喷网索、锚喷网架、锚带网架、锚带喷架、锚喷弧板等联合支护技术。

2.锚杆围岩强度强化理论

侯朝炯教授、勾攀峰教授深入地进行了锚杆支护控制围岩稳定的实验室及理论研究，提出锚杆与围岩相互作用组成锚固体，锚杆可改善锚固体力学参数，提高锚固体的强度，使岩体强度，特别是峰后强度和残余强度得到强化，形成共同承载结构，充分发挥围岩自承能力。锚固体随锚杆支护强度的增加而提高；锚同体强度得到强化，达到一定程度就可保持围岩稳定。该理论在力学计算上采用了锚杆锚固区围岩较锚固区外的岩体力学性质参数提高，支护体在巷道周边径向支护的工作阻力为零的方法来分析锚杆的支护效果。

3.松动圈理论

其主要内容：坚硬围岩巷道，其松动圈都接近于零，此时巷道虽有变形但不需要支护。松动圈越大，收敛变形越大，支护难度越大，故支护的目的是防止围岩松动圈发展过程中的有害变形。

4.应力控制理念

该理论也称为围岩弱化法、卸压法等。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，来实现围岩稳定的目的。

5.岩性转化理论

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。

6.轴变论理论

该理论认为巷道坍落可以自行稳定，围岩破坏是由于应力超过岩体强度极限引起的，坍落改变巷道轴比，导致应力重分布；应力重分布的特点是高应力下降，低应力上升，并向无拉力和均匀分布发展，直到稳定而停止。

7.锚喷——弧板支护理论

其要点是对软岩总是强调放压不行，放压到一定程度，要坚决顶住，即采用高标号、高强度钢筋混凝土弧板作为联合支护理论先柔后刚的刚性支护形式，坚决限制和顶住围岩向中空位移。

8.主次承载区理论

核心是说巷道开挖后，在围岩中形成拉压域；压缩域在围轻深部，体现了围岩的自撑能力，是维护巷道稳定的主承载区；张拉域形成于巷道周围，通过支护加固也能形成一定的承载区，但是较主承载区，只起辅助作用，称为次承载区，两区协调作用实现巷道的最终稳定。

9.软岩工程力学支护理论

该理论采用工程地质和现代大变形力学相结合的方法，分析软岩变形的力学机制，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巷道支护理论。

二、国外的研究现状

从20世纪初以来，英国、德国这些采矿技术水平较高的国家对矿井深部开采的支护技术难题从理论及实用技术上进行了许多研究。其中以奥地利工程师L .v.Rabcwicz为代表提出了诸多软岩工程的支护理论，主要的成果、方法有：

1.新奥法

该法是在岩体或土体中设置的使地下空间的周围岩体形成一个中空筒状支撑环结构为目的的设计施工方法。其核心是利用围岩的自承作用来支撑围岩，促使围岩本身变为支护结构的重要组成部分，使围岩与构筑的支撑结构共同形成坚固的支撑环。

2.应变控制理念

该理论认为巷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，能比较容易地将围岩应变控制在允许的应变范围内。

3.能量支护理论

其核心是文护结构与围岩相互作用、共同变形，在变形过程户，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，支撑护结构具有自动释放多余能量的功能。

4.数值计算法

是以有限单元法、边界元法、离散元法、有限差分法等为理论基础通过一些计算软件对现场情况进行有效模拟的一种计算方法。这些软件与一些支护理论相结合，在地下工程支护中得到了广泛应用，并解决丁大量的软岩支护问题，为煤炭资源的开采做出了贡献，但是探井、软岩支护的主要难题未能从根本上得到解决。参考文献[1] 梁伟志.锚索支护在大断面巷道掘进中的应用[J]. 中国科技信息. 2005(16) ．[2] 鲍永生.锚索支护在近距离煤层巷道中的支护[J]. 科学之友(B版). 2006(01) ．[3] 卢俊平. 锚杆与锚索联合支护在大断面巷道中的应用[J]. 科技情报开发与经济. 2007(04) ．[4] 姜岳刚,郭庆良,钱喜财.深部煤矿开采沿空留巷应用高预应力锚索支护技术可行性分析[J]. 黑龙江科技信息. 2011(15) ．[5] 张凯江.锚杆锚索联合支护在回采巷道中的应用及前景[J]. 黑龙江科技信息. 2011(05) ．