浅谈软岩巷道支护技术及措施的研究

摘 要：软岩巷道支护都是煤矿建设与生产所面临的重要问题之一。通过对软岩巷道支护原理、软岩巷道支护中存在问题的分析，提出了以"架棚+锚网+注浆"。三位一体的巷道支护技术方案，并针对不同围岩性质分析了相应的支护技术。实践证明，该技术在软岩巷道支护中的应用不仅有效增强了巷道的稳定性，而且降低了巷道的维修量。

关键词：巷道；软岩；支护技术

软岩巷道岩体强度低、围岩松动范围大，要想保证正常生产以及巷道稳定，就必须采用科学合理的支护方案和支护对策，以对各种围岩特性进行适应和改善，从而取得经济上合理、技术上可行的效果。软岩层的胶结程度差，且具有流变、膨胀等特性。因此，对软岩巷道支护技术进行研究对增强巷道的稳定性，保证正常生产具有非常重要的意义。

1 软岩巷道支护机理

通过对工程现场巷道变形情况的观察以及软岩变形的基本特点可知，软岩受围岩应力的作用，产生了较为复杂的变形方式，故而，软岩巷道支护设计面临着更高的挑战。为了保证软岩的极限承载力，一般在软岩巷道支护设计过程中禁止围岩处于塑性状态。围岩应力状态会因煤矿开采而发生改变，而为了保证围岩的承载能力就必须对围岩进行加固，也就是为巷道提供一定的支护。若围岩在巷道挖掘后而受到的各应力（ 静水压力、重力、构造应力、土压力等） 合力为P合，当对软岩巷道进行支护之后，P合是指支护结构提供支撑力、围岩的自撑力和围岩变形而产生工程力三者的合力。因此，当围岩应力状态发生改变时，围岩难免会出现一些塑性区域，而想要降低塑性力对围岩造成的危害，就可以借助提供支撑力和变形空间的方式来实现[1]。

2 软岩巷道施工支护的难点

煤矿软岩巷道的支护，特别是软岩回采巷道支护属于煤矿的一项重大难题，之前实施的支护从理论认知和支护技巧上都面临着相应的困难，体现在：

（1）围岩的破坏和变形。支护属于一个过程，要想确保围岩变形过程和此过程的统一，务必有效地把握围岩的变形机理，只有以此作为前提条件，才可以选用适宜的围岩支护参数、支护类型，支护时机等。尽管软岩破坏和变形机理已基本完善，但具体某一煤矿的破坏规律和变形特征研究仍然不够。

（2）支护策略。跟硬岩巷道进行比较，软岩巷道的破坏和变形具备自身的特殊性，需要实施跟软岩巷道相符合的支护策略。目前针对单一煤矿的软岩支护策略还比较少，远远不能满足支护需要。

（3）支护参数。选用支护参数是制约巷道可靠性的一个十分关键的要素。之前选用支护参数大致都使用工程类比的方法。在简单的地质条件影响下，这个方法是可取的。然而，在复杂地质条件下是难以适应的。

3 软岩巷道支护存在的问题

3.1 支护方式不合理

（1）在未对围岩岩性及巷道变形特点进行综合分析的情况下，就盲目地采用单一的软岩巷道支护方式，导致巷道支护有效性降低；

（2）锚杆喷支护体系中，锚索和锚杆作用没有得到有效配合，影响了承载整体的形成；

（3）锚杆端周围的围岩产生破裂，造成锚固力降低，支护作用失效；

（4）巷道一些开裂的关键部位没有得到有效的检查、维护，成为了破坏巷道的隐患，从而对整个支护系统的稳定性造成不利的影响。

3.2 支护材料强度不够

在实际生产过程中，当软岩巷道围岩应力较大时，棚支护巷道出现棚腿折弯变形、棚梁成尖桃形破坏等现象；锚网喷支护巷道出现锚索被拉断、网片焊接处被拉开、锚杆托盘变形或者被挤入碎胀围岩中等现象。造成上述现象的根本原因是巷道支护材料的强度无法满足现场施工要求。

3.3 现场管理不到位

（1）在爆破掘进过程中，经常发生“少打眼、多装药”的现象，导致巷道围岩受到爆破冲击波的影响而遭到更大程度的破坏，为后期巷道支护增加了难度；

（2）施工时由于施工工艺限制，而在支护过程中首先对拱基线上部的巷道进行支护，而拱基线以下部分的巷道则由于长期裸露在空气中，受风化作用的影响而造成碎胀；

（3）在喷浆时浆料的搅拌不均匀，喷浆后养护不及时，导致浆皮粘结强度较低，一旦巷道压力增加很容易造成大面积开裂、脱落[2]。

4 软岩巷道支护技术

在煤矿巷道掘进过程中，围岩性质经常发生变化，而针对围岩性质的不同也应采取不同的支护技术。

4.1 中等稳定以上的围岩

当巷道围岩稳定性处于中等以上时，可以采取先锚网、后架棚、再注浆的支护技術。

（1）锚网支护。锚网支护是指钢筋网与性能较高的锚杆的联合支护，其中钢筋网和锚杆的规格要满足设计要求。拱顶锚杆的排距和间距均700 mm，锚固力不得小于150 kN，锚杆预紧力应保证在80 kN 以上。

（2）架棚支护。架棚支护指的是借助U型钢拱形支架所具有的一定的支撑能力和可缩性能对巷道两侧和顶部的约束能力进行加强。

（3）密闭注浆。在上述工作完成之后进行壁后注浆，以组成联合支护体系，从而使支护结构的承载能力和整体性得到有效增强，进而为支护结构和巷道的稳定性提供保障。

4.2 松散围岩

当巷道围岩较为松散时，可以采取先架棚、后补锚索、再注浆的支护技术。当架棚支护工作完成之后，利用高预应力锚索系统对关键部位进行加强。在锚索布置安装时，应该保证锚索的长度、排距满足施工要求，在锚索安装时要确保预紧力达到设计要求。

4.3 破碎带

针对破碎带一般采用先超前注浆、后架棚、再补锚的支护技术，其中注浆、补锚和架棚施工技术如上述，超前注浆施工技术为：

（1）短孔预注浆施工。将5个超前预注浆锚杆布置在巷道轮廓线拱顶部位。

（2）长孔超前注浆。将2个注浆孔布置在巷道轮廓线拱顶部位，其中角度为15～20°，孔深8～10 m。

5 软岩巷道支护措施

（1）在确定软岩巷道的支护结构时需要先明确围岩的物理力学性质，比如流变性、膨胀性、矿物成分以及应力的分布状态等，科学判断围岩的变形特点，从而选择最合理的支护技术，以免在实际的工作中出现失误；

（2）结合软岩巷道具有易变形、围岩变形明显、来压快、矿压大的特征，需要遵循先柔后刚、先让后支的原则；

（3）软岩巷道支护需要满足加固、让压以及卸压的要求，对于来压快、矿压大等情况需要及时卸压；对于巷道易变形的特点，需要让的及时且适度；对于薄弱的位置需要及时加固；

（4）科学选择巷道的尺寸及其形状，以受力较好的小圆形断面为最佳；

（5）因为软岩自稳的时间短，且易短时间变形，需要进行及时支护，而且支护体要保持较好的初撑力，为了避免底鼓，需要选择全封闭的支护体；

（6）安排专人对软岩巷道进行专业维护与监测，根据实际的监测情况合理地选择防护措施，及时维护；根据监测的结果科学总结来压的特点，为巷道支护提供保障。

6 结语

软岩层的岩体结构刚度和强度较小，在煤矿掘进时使巷道围岩进入高应力状态，极易造成软岩的破碎，从而对煤矿的安全生产造成不良影响，因此支护技术的应用是非常有必要的。在实际生产过程中，不同围岩性质的应力状态也不同，如果采用单一的支护技术方案，不仅无法取得预想的效果，而且会引起更大的安全隐患。因此，在实际煤矿巷道掘进中应该根据实际围岩性质选用合理的支护形式，从而保证煤矿开采的安全性。

参考文献：

[1]范忠明，张金山，马猛.深部矿井软岩巷道支护探究[J].山西焦煤科技. 2012（07）

[2]贺峰.煤矿软岩巷道支护技术[J].中国高新技术企业. 2010（15）

[3]范生魁，王月星.软岩巷道支护理论与应用[J].河北煤炭. 2009（04）

作者简介：

赵洋（1985——）男，汉族，黑龙江省大兴安岭地区加格达奇区人，毕业于黑龙江科技学院，采矿工程专业，工程师，主要从事煤矿技术管理工作。