松软岩层支护探析

晏鹏程 管明

【摘要】 通过对松软岩层特点的分析，比较、研究松软岩层的支护方式，通过实践，提高了巷道的自承能力和稳定性，取得较好的效果。

【关键词】 软岩 特征 工艺

煤矿在斜巷穿层掘进或遇到松软岩层，本文通过对松软岩层支护方式的探析，分析松软岩层巷道变形特征，改变支护工艺，提高了巷道的自承能力和稳定性。

一、松软岩层

1.1松软岩层

松软岩层也称软岩，是指软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层，是强度低、空隙率大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀黏土矿物的松、散、软、弱岩层。具有易风化、怕水和震动等特征，遇水后具有较大的膨胀性、流变性，稳定性极差。

1.2软岩巷道的特征

软岩巷道最突出的一个特点就是围岩松动范围大，巷道变形非常快、变形量大，往往在极短时间内产生大量变形致使巷道破坏严重。围岩变形主要有以下特征：

（1）软岩巷道变形一般呈现蠕变变形三个阶段的规律，并具有明显的时间效应。初期来压快，变形量大，施工过程中如不加以控制，易造成岩块冒落和巷道破坏。

（2）软岩巷道围岩变形有明显的空间效应。表现为围岩在距离工作面一倍宽以远的地方就基本不受掘进工作面的影响；软岩巷道随开采深度的增加而增大；在不同应力的作用下，巷道变形具有明显的方向性。

（3）软岩巷道多表现为巷道四周受压，具有不对称性不仅顶板下沉量大，也会产生强烈的底鼓现象，并伴随着两帮剧烈位移。

（4）软岩巷道自稳性极差，围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。

二、巷道支护形式

2.1锚喷支护

是一种主动支护方式，是以锚杆和混凝土喷层为主要结构的一系列支护形式的总称，是以锚杆、金属网、喷射混凝土、钢带等组成的联合支护形式。锚喷支护能够和围岩共同形成一个承载结构，可有效地限制围岩变形的自由发展，调整围岩的应力分布，防止岩体松散坠落。

2.2金属棚式支护

是采用不同材料支撑井巷空间，使岩层处于稳定状态的支护形式。金属棚式支护巷道围岩不能承载，是以载荷形式作用到支架上，是一种被动支护形式。

三、 软岩支护探析

由于松软围岩的自稳时间通常很短，有的顶板一暴露就立即冒落，巷道破坏严重，如果采用金属棚式支护，巷道围岩应力得不到释压，支架很快就会被压坏。

根据软岩特点，其支护结构应具有“先柔后刚”的特征，一般采取二次支护。一次支护在巷道成形后，先喷速凝混凝土，厚度30-50mm，混凝土以较高的速度射入张开的节理缝隙，产生如同石墙灰缝一样的黏结作用，从而提高岩体的黏结力和内摩擦角，从而提高围岩的强度，减小围岩变形能力；同时也防止了因水和风化作用造成围岩的破坏和剥落。

然后打锚杆眼，安设锚杆挂网，再喷射一层混凝土，将金属网覆盖，与围岩形成紧密的结合体，这样既允许了围岩安全条件的释压变形，又控制了因围岩变形严重造成的巷道破坏。

为保证巷道较长时间的稳定和服务期间的安全，应当给巷道围岩提供最终支护强度和刚度，也就是第二次支护。在一次支护巷道围岩变形稳定后，煤矿可根据实际情况，选用金属棚架、巷道锚索、巷道钢筋网壳等第二次支护。二次支护的关键是支护时间，应在一次支护巷道围岩变形稳定后进行，一般在围岩变形速度小于0.05mm/d、变形—时间曲线出现稳定平缓拐点之后进行。

对于顶底板破碎的开拓巷道和重要地段，可进行注浆加固。在锚杆排距之间钻孔注浆加固两帮和顶底板角，以增加围岩的整体性，减少巷道收敛值、控制底鼓。试验结果表明：注浆段比未注浆段顶底板移近量减少59.3%，两帮移近量减少51.5%，能够基本控制底鼓。

四、研究实践

曹庄煤矿在开拓二水平时，遇到砂质泥岩，自然抗拉强度为12.8MPa。在支护过程中，采用联合支护方式，一次采用锚网喷支护，二次采用注浆加固支护；两次支护的密切配合，虽然支护工艺复杂、成本高、成巷速度慢，但巷道保持长期稳定性，变形几乎为零，保证了正常生产，取得良好的效果。

五、结语

实践证明，如果仅从施工技术和工艺方面采取措施，来解决松软岩层的支护是不可取的。煤矿在施工过程中，巷道布置应选在地质构造简单、岩性比较坚硬的岩层内，主要巷道走向尽量避免与地应力方向垂直或大角度相交，尽量避免与断层、软弱夹层、节理方向或小夹角相交；并合理的选择巷道断面大小和形状。在松软严重岩层掘进时，尽量选择的破岩方法以保持围岩的整体性、不破坏或少破坏巷道为原则，同时加强底鼓的预防和底板水治理工作，并开展巷道施工质量监测。