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浅谈矿井软岩巷道支护问题 田国平 （新疆煤炭设计研究院有限责任公司，乌鲁木齐 830091） 巷道支护是指包括支护体与巷道周围岩体的支承作用在内的联合支承系统。在松软破碎岩体中，由于松软破碎岩体变形具有明显的时间效应，且初期变形剧烈，若采取传统支护方式，支护结构系统随时被推移，在载荷作用下，支承能力逐渐降低，而围岩的自身承载能力也要降低，与此同时支护结构系统承受的载荷增大，这样又引起围岩自身承载能力降低，随之支护结构系统承受的载荷又增大，当支护系统承受的载荷超过支护系统本身所能承受的载荷时，支承系统产生破坏，造成巷道片冒坍塌。 软岩可从两个方面考虑，一方面岩石本身的性质较差，即强度低、空隙率大、胶结程度差，受结构面切割及风化影响显著或含有大量易膨胀粘土矿物的松、散、软、弱岩层。另一方面是巷道在各种内外荷载作用下产生显著的变形，使得常规支护不能满足要求而出现严重破坏的岩层。而处于软岩中的巷道就是软岩巷道。 软岩巷道支护一直是困扰煤矿生产的一大课题，经过多方不断探索、研究，基本弄清了软岩巷道的支护特点及支护方法，积累了不同条件下软岩巷道支护的经验，对工程实践有较高的指导价值。 1 软岩巷道支护特点 （1）软岩易风化、遇水易膨胀。软岩巷道开挖后，应及时封闭围岩，尽量保持围岩的原始特征，应及时喷射混凝土，防止围岩风化、吸潮，同时也具有一定的支撑力，以防止围岩松动，保证安全。 （2）软岩巷道的地压大、来压快、变形大、变形持续时间长。为适应软岩巷道的这一支护特点，可遵照先柔后刚或二次支护甚至多次支护的原则，在支护形式上先期应有一定的让压作用，即柔性支护，后期有足够的刚性以防止软岩无限制变形造成的巷道断面大幅度缩小。 （3）软岩巷道围岩自承载能力低。由于上覆岩层压力主要部分是由巷道围岩来承受，只有一小部分由支架来承担，因而要加强软岩自身的承载能力，可通过岩体注浆加固或锚喷支护等来实现，特别是对于多次修复的巷道，围岩松动范围大，承载能力极低，尤其应提高围岩岩体强度，提高岩体自承载能力。 （4）软岩巷道的地压特征是四周来压，不仅有顶压、侧压，还有底压，因而软岩巷道都出现一定量的底鼓。因此，对软岩巷道，不仅要加强顶、帮支护还要加强底板支护，防止底鼓。 2 软破碎岩体的概念及特征 松软破碎岩体一般指岩体中的岩石结构疏松、容重小、孔隙率大、强度低、硬度小，容易产生塑性变形及流变变形，且岩体内层理，裂隙发育，小断层纵横交错，挤压错动极为明显，各种岩石分布杂乱无章，组成这种岩体的岩石不抗压强度低，而且工程岩体自身的不连续面和被连续面分割而成的结构体也影响其强度，例如岩体中的断层裂隙、层理等构成了岩体中的弱面，因此松软破碎程度是显然的。 此外，岩层在地下，受地应力，地下水，地温等的作用影响，相对强度低的岩层也属软岩。矿井深部，虽然岩体本身强度较高，但在埋藏深度大，地质应力大的情况下，也会发生类似软岩的问题，即围岩压力大，使井巷围岩周边应力集中，当应力超过围岩的极限强度时，就会发生破坏，围岩体积扩张，膨胀，向井巷空间内移，扰动范围较大，故作用在支架上的压力增加，使支护出难。 3 松软破碎岩体中巷道失稳，破坏机理 在岩体中开掘巷道后，改变了原岩体在地下的三轴向应力平衡状态，地应力重新调整，在巷道周边产生应力集中，周边围岩在集中应力作用下向巷道的空间内移动，产生应变。对松软破碎岩体来说，围岩由于二次应力大于该岩体的极限强度，使用围岩产生塑性变形和流变变形，从而使岩体的强度下降，全部或部分丧失岩体自身承载能力。 4 我国软岩巷道支护的发展和现状 早在60年代，我国就开始软岩巷道的地压与研究工作，70年代吸收了国外新奥法施工经验，在矿压理论、支护理论和施工经验等方面都有了突破。在此期间，锚喷支护在软岩巷道中得到了很好的应用，并出现了锚喷网与料石碹联合支护及条带碹支护等方式。80年代大力发展了全封闭可缩性支架及锚喷网联合支护方式，并采用锚喷支护方式与大型钢筋混凝土弧板联合支护，此外还出现了各种适合软岩支护的新型锚杆、柔性喷层等。90年代以来，采用锚喷支护与注浆锚杆注浆加固围岩相结合，以及注浆加固与可缩性支架相结合，加强底角支护等，取得了较好的技术经济效果，且在矿压理论和支护理论方面都取得了较大进步。 5 松软破碎岩体中巷道支护 根据松软破碎岩体的力学特征及巷道失稳破坏机理，以及现场实践，可以从以下3个原则人手，来确定支护方案。 5．1封团围岩原则 对于易风化和遇水膨胀的松软破碎岩体，应在巷道开掘后尽早维护，一股在围岩表面喷射一薄层混凝土，封闭围岩，防止同空气、水接触，这样不仅能避免围岩风化、膨胀，同时还可避免片冒情况的发生，保证安全生产。喷射混凝土厚度根据实践，一般为20～30 mm，总的原则是不宜过厚，但又必须封闭住围岩。因为松软破碎岩体只有流变的特点，如果混凝土层