软岩巷道支护理论研究与发展

徐付军

摘要：从20世纪60年代末，我国就开始了对于软岩巷道支护的理论研究和探讨，到了80年代，我国在软岩巷道的支护问题上取得了很好的研究成果并进入到了一个新的研究阶段。在这种情况下，对于软岩巷道支护理论研究与发展具有重要的现实意义，这也是更好地发展当前巷道支护技术的基础和前提。文章从国外和国内两个方面对软岩巷道支护理论研究与发展进行探讨，希望给读者一定启示。

关键词：软岩巷道支护；轴变论；联合支护理论；锚喷一弧板支护理论；松动圈理论

中图分类号：TD162 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2014）19-0104-02

煤炭本身就是我国的主要能源之一，随着近些年煤炭资源的不断利用和需求量的不断增加，对于我国的煤炭行业带来了严峻的挑战，但是从我国煤炭资源的贮藏情况来看，我国很多矿产地区的煤炭深度都在800以上，因此我国煤炭的开挖深度也在以一定的速度逐年递增，深部找矿与采矿已经逐渐成为了我国煤矿事业发展的一个趋势。但是随着开挖深度的不断增加，如何选择合适的支护方案和支护方式就成为了保证矿井安全需要解决的一个重要问题，正确地解决软岩巷道的支护问题必须以科学全面的理论作为指导，这就要求我们要对软岩巷道支护理论的产生与发展的过程进行宏观的掌控，并在这个基础上进行不断创新与发展。

1 软岩巷道支护理论的国外发展情况

从20世纪初，国外就已经初步形成了对于巷道支护的理论，当时的古典压力理论认为支护结构所承受的压力就是其上部岩层的重力。但是随着煤矿开挖程度的不断加深，开挖深度的不断增加，这种古典压力学理论逐渐受到了人们的质疑，在实际的矿井支护中，也发现了很多理论和实际脱节的地方。此后又形成了松软压力理论，这种理论认为巷道围岩的主要承受能力和工程的跨度与围岩的基本地质特性有关，但是这种理论首次提出了围岩具有自承能力的相关概念，奠定了以后人们对于围岩性质研究的基础。再到后来，到了20世纪的50年代，在对于巷道支护的研究过程中，人们开始将物理学研究领域中的弹塑性力学相关理论引入其中，同时也产生了很多的著名理论和公式，比如Fenner公式和Kastner公式就是一种体现。再到了60年代，奥地利的工程师和专家们在充分总结以往研究成果经验的基础上，结合自身的实践，提出了一种新的隧道支护方法，也就是新奥法，这种方法对于当前的软岩巷道的支护起到了深远而又长久的影响。后来这种方法理论又得到了不断的完善和总结。

新奥法的基本理论认为隧道或是巷道的主要承载结构是围岩，因此当采用围岩进行巷道支护的过程中，首先要确保的是围岩具有足够的强度和压力承受能力，对于围岩的变动量和变动范围要进行有效的控制，防止由于出现形变而引起的围岩强度下降而造成的支护稳定性下降的现象的出现。另外在支护过程中，除了要根据实际选择正确的支护方式外，还需要正确地看待岩体对于围岩的影响，做好承载结构的建设工作。同时这种理论还认为最好的巷道开挖方式是全断面的掘进，这主要是基于应力的分布情况进行考虑的。新奥法的产生与发展对于隧道开挖和支护产生了巨大的影响，它不仅摒弃了以往理论的缺陷，同时在这个基础上进行了创新与发展，更具实际应用价值，但是在对于新奥法支护时间的选择、开挖方式等方面还存在着不足，还需要对其进行进一步的研究和完善。

2 软岩巷道支护理论的国内发展情况

我国的软岩巷道的支护研究工作最早始于20世纪的60年代，随着后来全国性的学术会议的不断召开，我国的巷道支护理论也在不断的发展和完善的过程中，并形成了很多巷道支护理论。

2.1 轴变论

轴变论是在20世纪的50年代由于学馥教授提出来的，这种理论主要是基于物理学中的介质和相关的静力学理论产生的。轴变论认为围岩之所以会受到破坏，其主要的原因还是由于受到了地应力的影响，这是根本所在，同时他还主张应该从具体的应力和围岩应力研究围岩变形破坏规律。但是轴变论主要分析了围岩破坏规律的理论，重点强调了轴比的重要性，并没有谈如何

支护。

2.2 联合支护理论

所谓联合支护理论，其实它是一种在新奥法相关的理论基础上产生的一种支护理论，最早是由我国的冯豫、陆家梁等教授提出来的，其主要观点我可以总结如下：以往我们重视支护强度的行为不科学的，这对于巷道支护来说是不尽合理的，特别是在巷道支护的过程中，对于一些松软性比较强的软岩支护，我们必须要注意一定的柔和性，在提高强度的同时还要注意进行稳定支护。

2.3 锚喷一弧板支护理论

孙钧、郑雨天和朱效嘉等提出的锚喷一弧板支护理论是对联合支护理论的发展。该理论的要点是：对软岩总是强调放压是不行的，放压到一定程度后，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。

2.4 松动圈理论

最早提出松动圈理论的是董方庭教授，其主要的观点和内容总结如下：凡是坚硬围岩的裸露巷道，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，支护难度就越大。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。

3 结语

从当前我国的软岩巷道的支护的实践和现状来看，当前最常见的软岩支护理论有新奥法和松动圈支护两种，这两种理论对于支护工作的开展和支护技术的发展具有重要的促进意义。但在实际的研究中，我们发现新奥法和松动圈支护的适应范围还有待进一步扩大，这两种方法对于部分土质较松的软岩还不是太适用。因此未来的软岩巷道的支护理论还应该加强理论的创新与发展，更好地和一些先进的支护技术相结合，形成更加科学系统的理论体系，进而指导软岩巷道支护技术的进一步发展，同时还应该理论联系实践，保证技术和理论的同步发展，共同进步。

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