浅议软岩巷道支护技术

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【摘 要】软岩巷道围岩强度低，结构松软，易吸水膨胀，因而巷道围岩变形大，易发生底鼓，是煤矿巷道支护的难点和重点。本文首先对软岩巷道的围岩变形和压力特征进行了分析，接着分析了软岩巷道围岩变形量的构成，最后在此基础上对软岩巷道支护要点进行了总结。

【关键词】软岩巷道；变性特征；压力特征；支护技术

前言

对于软岩有不同的定义。第一种是根据岩石的单轴抗压强度　，把

软岩巷道围岩强度低，结构松软，易吸水膨胀，因而巷道围岩变形大，易发生底鼓，软岩巷道支护是煤矿巷道支护的难点和重点。

1　软岩巷道的围岩变形和压力特征分析

软岩的力学性质对围岩稳定性有重要影响，根据许多井下观测，可归纳出软岩巷道的围岩变形有以下特征：

（1）围岩变形有明显的时间效应。表现为初始变形速度很快，变形趋向稳定后仍以较大速度产生流变，且持续时间很长，有的达数年之久。如不采取有效的支护措施，则由于围岩变形急剧加大，势必导致巷道失稳破坏。这种变形特征明显地表现出蠕变的三个变形阶段，即减速蠕变、定常蠕变和加速蠕变。

（2）围岩变形有明显的空间效应。其一表现为围岩与掘进工作面的相对位置对其力学状态的影响，通常在距工作面1倍巷宽以远的地方就基本上不受掘进工作面的制约；其二表现为巷道所在深度不仅对围岩的变形或稳定状态有明显影响，而且影响程度比坚硬岩层大得多。

（3）围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。表现为当软岩巷道受邻近开掘或修复巷道、水的浸蚀、支架折损失效、爆破震动以及采动等的影响时，都会引起巷道围岩变形的急剧增长。

（4）软岩巷道不仅顶板下沉量大和容易冒落，而且底板也强烈鼓起，并常伴随有两帮剧烈位移。尤其是粘土层，浸水崩解和泥化引起的底鼓更为严重。如淮南谢一矿测试结果表明，顶板下沉量、巷帮内移量与底鼓量的比值一般为1：1：2。因此，防止水的浸蚀和底板治理成为软岩巷道支护的重要课题。

（5）软岩巷道的自稳时间短。松软围岩的自稳时间通常为几十分钟到十几小时，有的顶板一暴露就立即冒落，这主要取决于围岩暴露面的形状和面积、岩体的残余强度和原岩应力。因此在决定巷道掘进方式和支护措施时必须考虑到巷道围岩的自稳时间。

2　软岩巷道围岩变形量构成分析

在未经采动的松软岩体内开掘巷道时，其围岩变形量主要由以下三部分组成（图l）：

（1）掘巷引起的围岩变形量，它一般发生在巷道掘进的初期。

（2）围岩流变引起的变形量，它在巷道整个服务期内都会发生。

（3）巷道受各类扰动及侵水引起的变形量，如巷道维护过程中，因支架损坏，支护阻力发生变化，巷道附近支架翻修或开掘新的巷道，以及泥岩遇水和巷道积水增加等等。

3　软岩巷道支护要点总结

关于软岩支护的理论比较多，主要有新奥法、轴变论、联合支护理论、锚喷-弧板支护理论、松动圈理论以及高预应力、强力支护理论，其中联合支护理论、松动圈理论应用较广，高预应力、强力支护是本世纪初我国学者提出来的支护理论，在条件适宜时也可以应用。应用联合支护理论和松动圈理论作为理论基础时，在具体操作时下面几点值得注意。

3.1选择合理的巷道断面

由于松软岩层地质情况非常复杂，巷道支护不单纯受岩层的重力作用，有时周围都受到很大的膨胀压力，甚至有的巷道的侧压比顶压大几倍。若采用常规的直墙半圆拱或三心拱形断面显然难以适应，往往造成巷道的破坏和失稳。因此，合理选择断面形状对维护松软岩层巷道的稳定尤为重要。巷道断面形状，主要应根据地压的大小和方向来选择。若地压较小，选用直墙半圆拱形断面是合理的；若巷道周围均受到很大的压力，则以选择圆形巷道断面为宜；若垂直方向压力特别大而水平压力较小时，则选用直立椭圆形断面或近似椭圆形断面是合理的；若水平方向压力特别大而垂直方向压力较小时，则应选用曲墙或矮墙半圆拱带底拱、高跨比小于l的断面或平卧椭圆形断面。

3.2选择合理的巷道位置

合理选择巷道位置是保证巷道处于稳定状态最关键的决策之一。选择巷道位置应着重考虑以下两个方面。

（1）岩石性质。应尽量将巷道布置在遇水膨胀量小、质地均匀、较坚硬的岩石内。在同一条巷道内，即使围岩性质只有微小的差异，巷道压力的显现也有明显的差别。

（2）　支承压力的影响。实践证明，回采动压是造成煤层底板岩石大巷破坏的主要原因。煤层开采以后，其底板岩石大巷的压力就有明显的增加。底板岩石大巷与煤层距离的大小和落煤方式有关。用风镐落煤时，岩石大巷距煤层在20～30　m时，基本上可不受动压的影响。而放炮落煤时，岩石大巷煤层40　m以外还仍然会遭到破坏。除了避免支承移动压力的影响外，还必须避开采场上下固定支承压力的影响范围，应把巷道布置在应力降低区或原岩应力区内为最好。

3.3　控制爆破保护围岩

软岩巷道掘进必须采用浅眼小炮、光爆等控制爆破，多采用预留光面层的光面爆破；必要时采用风镐或手镐等人工成形掘进法。对特别松软破碎者可采用临时超前锚杆等前探支护手段或者采取注浆或化学加固等技术措施并尽量减小水的影响。以确保围岩强度与稳定性，减小爆震波的影响和开挖后重新分布应力的扰动影响范围。

3.4　及时采用柔性或可缩性的一次支护

软岩巷道掘进后应尽早喷射薄层混凝土、封闭围岩，以防止吸水、潮解风化，进一步保护围岩。然后打锚杆或加金属网、复喷、架可缩金属支架等，及时构成有足够支护抗力又有足够的柔性及可缩性的一次支护。

3.5　趋于稳定时采用二次支护

上述及时支护及适时补充加强的支护，都属一次支护的范畴。一次支护后如围岩能趋于稳定，这多在I类软朔围岩的情况下，则一次支护就成为永久性支护结构。