试述煤矿井下软岩巷道施工支护技术研究应用

许小六

摘 要：煤炭资源在社会发展中居于重要地位，但是煤炭资源属于不可再生的地下资源，随着开采的不断深入，对地下巷道的损坏也在不断增加，从而增加巷道的危险系数，尤其是针对软岩巷道，必须做好支护措施，以保证煤炭开采的正常进行。

关键词：煤矿；软岩巷道；支护

随着煤矿使用时间的不断延长，本身可采煤层逐渐减少，开采难度越来越高，加强对软岩巷道的支护管理，对于保证煤矿安全生产具有非常重要的意义，必须提高重视。软岩巷道支护施工会受到多种因素的影响，主要是来自矿井周围与顶部的压力，因此对于支护技术的要求也是非常高的，这也是保证煤矿企业安全生产的重要前提。

1 软岩概述

软岩地质在煤矿开采中经常遇到，较易发生塑性变形，其主要形态表现为泥岩、粉岩状，主要特点表现在以下几个方面：

1.1 低强度高膨胀型类别的软岩特性主要有：塑造性好、易于膨胀、便于流动、扰动性高、崩解性强等，其岩质松软、易碎、强度低，软岩中存在的泥质成分和含有的膨胀性物质微粒，使得软岩很容易出现塑性形变，一旦接触到水分容易发生形变（软化、膨胀等），对风化、震动等承受能力薄弱。当巷道围岩是此类型软岩时，围岩耐扰动力差，容易变形，给支护工作造成很大难度。

1.2 高应力型软岩的特性主要有：并不是岩体本身的性质属于软岩，随着开采深度达到一个程度，岩性也随之改变，变为具有软岩特征。随着煤矿开采技术的发展，矿井开挖的深度在持续增加，有的煤矿因为受到的上覆岩层重力大幅度加大，从而导致应力场复杂多变；在应力较高的时候，一旦有扰动发生，将会对围岩产生较大的影响，导致围岩易于破坏，出现新裂纹，产生膨胀效应。

1.3 破碎性型软岩的特性主要有：围岩岩层纹理相异、缝隙错综多样，岩层细碎，稳定性能不好。受该特征的影响，施工作业人员在执行巷道开挖和支护过程中比较困难，施工危险因素较多，可能会发生冒顶、片帮等事故。

1.4 复合型软岩通常指低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩的任意组合方式。

2 软岩巷道支护原理与支护原则

2.1 支护原理。巷道围岩岩体属于软岩结构时，支护关键点在于探索和充分利用软岩的自身承受能力。需要对施工岩层进行特征分析，掌握地压情况，通过科学的设计手段，使支护结构和作业过程足以应对围岩变形的任何情况，以此实现控制巷道围岩形变和巷道安全的目的。

2.1.1 应使支护结构的承受能力（强度）与围岩的自承受力有较好的适应性，与围岩形变相适应。事实论证，仅仅依靠增加支护刚度来强化巷道支护，很难实现预期效果。

2.1.2 采用卸压适宜、加固和支撑相结合的技术措施。当围岩岩层应力较高时，进行适当的卸力；当围岩岩层形变较大时，预留适当的余量；当围岩岩层结构散碎，要进行及时加固，防止坍塌。

2.1.3 及时测量围岩变形量，第一时间掌握围岩变形形态，及时反馈测定结果，为二次支护提供技术参数，有针对性地进行二次支护设计。

2.2 支护原则。（1）对围岩的残余强度进行维持；（2）尽量提高围岩的残余强度；（3）学习和使用科学先进的支护技术和工艺，全面开发围岩的自承载力；（4）强化综合治理、连续监控的支护思想。

3 支护类型

3.1 整体刚性支护。该支护一般分为：全封闭钢支架、整体预制模板、现浇封闭钢筋混凝土等。事实表明，当支护强度提高时，岩层承受压力随之增大。促使支护受力有所提升，相反，支护载荷却未能降低，支护发生弯曲和损坏状况不能很好改善。所以，整体刚性支护不能有效处理围岩和支护间的矛盾，不适用于变形量大、地压高的软岩结构围岩。

3.2 刚性支护加柔体垫层支护。该类型支护主要有两种形式，即圆料砌喧加可缩层、条带。能够提升巷道岩层的强度，由于可以进行微量的伸缩，起到一定的缓冲作用，可是，由于砌体本体具有较高的刚度，使得能够适应的变形量甚微，故不适合于变形量较大的软岩岩层巷道。该方式还存在一定弊端，即支护作业进度较慢，施工者作业强度大。

3.3 U型钢可缩性支架支护。U型钢可缩性支架支护适合支护膨胀性岩层、断层破碎带。此支架具有可伸缩性能，具备良好的支撑力。当支架受压变形后，对原载荷起到一个卸压的作用，支架负荷下降。然而，U型钢支架应用于巷道支护中，其支撑性能无法充分体现。原因在于：在巷道开挖和支护作业时，不可避免地在支架后方出现深浅不一的凹坑，凹坑使得支架与岩层贴合不充分。

3.4 锚喷支护。普遍认为锚杆及其联合支护是最优支护。一般把锚杆支护当做主动支护，并非所有的锚杆都是主动支护作用。主、被动支护的主要区分是：支护构件对岩层的支撑力是否为锚杆主动给予的。安装锚杆的时候，需要施加足够的预紧作用力，以便去除支护构件的初始位移量，同时给岩层施加预紧作用力，缓冲了部分应力。

4 支护对策

（1）科学设计巷道布局。在规划初期认真勘察，熟悉岩层特性，优选巷道方位，尽可能避开高应力区。（2）断面定形要合理，参考巷道上方压力、两侧压力，优化巷道位置及方向。对巷道上方压力大、巷道两侧压力低、巷道下方压力微弱，此时，推荐使用直墙半圆拱断面；对巷道岩层质地软、岩层含膨胀性物质、巷道上方和两侧压力比较高，巷道下方还有一定压力。（3）适度提升巷道围岩强度。软弱岩层最为可靠的支护技术是锚杆和注浆。两种方法都能有效生成岩层加固的承载范围，最大程度上依靠岩层的自承力，阻止岩层的流动性。（4）护表力适度加大，强化岩层外表强度。岩层外表完好度好坏直接影响支护效果，要想支护效果好，必须保证有效提升岩层外表完整度。科学施工完善岩层表面强度（如喷浆法、设网法等），优化岩层受力状况，加大巷道岩层强度，保证巷道安全稳定。（5）使用刚柔相辅的整体支护结构。最大程度加大巷道岩层的自承受力。（6）适当提高锚杆支护的预紧力，竭力实现主动支护。锚杆需要承受较大的预紧力，所以锚杆必须有好的刚度。单一锚杆对岩层作用力面积小，作用于岩层的范围小，想要作用于大范围的岩层，可以使用托板、钢带、金属网等构件把锚杆的作用力扩散，以实现高效优良支护。

5 结语

文章主要对目前煤矿软岩巷道掘进支护工作中的支护原则及技术的应用进行分析，支护类型主要有整体刚性支护、刚性支护加柔体垫层支护、U型钢可缩性支架支护、锚喷支护等几种，在实际施工作业开展时要结合工程实际情况合理选择。笔者结合自身多年的工作经验对软岩支护工作进行全面的控制，做好全面的施工管理工作保证施工组织体系完善，提升施工质量，从不同的方面来解决软岩巷道掘进支护施工中的难题。

参考文献

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