熊锦龙福建煤电股份有限公司铜锣坪煤矿
[摘要]本文旨在通过软岩巷道支护理论及发展状况，提出软岩巷道支护的施工原则及应采用的施工技术，从而揭示软岩巷道支护理论的应用前景及价值。
[关键词]软岩巷道；支护理论；施工技术与应用
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XiongJinLongfujiancoalelectricityCo.,LTDcausewaypingcoalmine
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众所周知，松软岩层中施工的巷道掘进较易,维护极难,并且常规施工方法往往不能有效解决施工问题。因此，做好软岩支护问题是井巷施工中的关键。对软岩巷道施工必须要根据当地岩石性质及地压显现的特点合理选择软岩巷道的支护方式及结构,确定软岩巷道的位置及断面形状。同时，加强对软岩巷道底板的管理,通过软岩巷道支护理论及施工技术进一步提高软岩巷道支护的质量。本文通过对软岩巷道支护理论的探讨及软岩巷道支护施工的原则及施工技术等分析，进一步揭示对软岩巷道支护理论的应用。
1.软岩巷道支护理论
第一，悬吊理论。悬吊理论最直观地揭示出锚杆在巷道支护中的作用。锚杆支护通过把巷道顶板较弱岩层悬吊于上部稳定的岩层之上来增强较软岩层的稳定性。而回采巷道往往会遇到层状岩体，在巷道开挖之后，直接顶由于弯曲、变形等原因和原来的老顶分离，若把锚杆立即把直接顶挤压并悬吊于老顶之上,就可以有效地减少直接顶的下沉、分离,从而完成对巷道支护的目的。另外，锚杆的悬吊作用还可用于巷道浅部围岩松软破碎之处及由于巷道开挖后应力的分布不均而出现的顶板破裂区。在这些破裂及松软之处，将容易冒落的岩体悬吊于深部不易松动的岩土之上。悬吊理论的不足之处在于其在分析的过程中不把围岩的自承能力考虑在内而把被锚固体和原岩体分开,这样就和实际情况有一定的差距,因此，悬吊理论最适宜应用于巷道顶板,不适用在两帮及底板。
第二，组合梁理论。组合梁理论主要针对在层状岩体中进行巷道开挖。在当顶板岩层中存在若干分层,顶板锚杆就可发生一定的作用：不但能够通过依靠锚杆的锚固力来增加各个岩层间的摩擦力,从而防止岩石沿层面的滑动,而且还可以通过锚杆杆体来增加各个岩层间的抗剪强度,从而有效阻止岩层间的水平错动。组合梁理论认为锚杆的作用是把顶板岩层锁紧成较厚岩层。但是，组合梁理论只适于层状顶板锚杆支护的设计,不适用于巷道的帮和底。
第三，组合拱理论。在拱形巷道围岩的破碎处进行预应力锚杆的安装时,在杆体的两端会形成圆锥形分布的压应力,若沿巷道周边开展锚杆群的布置工作,只需要通过锚杆间距足够小的各个锚杆形成压应力并在岩体中形成一个均匀的压应带,即承压拱。通过承压拱，岩石层内的岩石径向、切向均受力,呈三向压应力状态。因此，围岩强度和支撑能力的提高。但是，由于组合拱理论在分析的过程中并没有深入地考虑到围岩间支护的相互作用,简单地把支护结构的最大支护力进行相加,从而得到复合结构总的最大支护阻力,缺乏对被加固体本身力学行为的进一步的分析，计算结果和实际情况存在一定的差距,因此，组合拱理论一般来说不能进行准确的定量设计,只可以作为锚杆加固设计及施工的参考。
2.软岩巷道支护原则
首先，“适应性”原则，软岩巷道支护一定要“适应”当地地质特点，采用适宜的支护方法。软岩巷道的地质特点复杂多样，虽然宏观地质条件及特点可能类似，但是在微观上也许又相差不同。所以，软岩巷道支护一定要注意“适应性”原则，支护施工要注重当地地质条件，满足其变形力学机理的具体要求，选择合适的支护方式。
第二，过程原则。软岩巷道支护是一个过程。众所周知，软岩巷道其实是具有复合型变形力学机理的一种综合体，要有效控制软岩巷道并保证其稳定性，从而实现软岩巷道从复合型转向为单一型。
第三，塑性圈原则。与硬岩巷道支护的指导原则（最大限度地发挥围岩的自承能力）有所不同，软岩巷道的支护一定要允许出现塑性圈。通过有效地控制厚度合理的塑性圈，软岩巷道支护能够最大限度地释放围岩的变形能。由于软岩巷道塑性圈，能够给软岩巷道支护提供三个有益的力学效应：○1大幅度降低变形能○2有效地减少了切向应力的集中程度○3集中改善了围岩的承载状态。但是，软岩巷道的塑性圈也不能任意地出现，必须加以一定的控制，让均匀的塑性圈使支架承受均匀的荷载。
3.软岩巷道支护施工技术
从以上软岩巷道支护理论及软岩巷道支护的原则我们可以分析得出：软岩支护施工一定要遵循“以柔克刚、缓冲让压、稳定支护”的原则。在具体的软岩巷道施工技术中应该认真注意以下几个问题，以便有效提高软岩巷道支护的质量。
第一，科学合理地选择巷道的位置。巷道位置的选择是保证巷道稳定性的关键。在选择巷道位置的过程中，一定要充分地考虑岩石额性质及支承压力的影响。巷道应该尽量选择在遇水膨胀量比较小、质地较为均匀且坚硬的岩石内。在施工的实践过程中,由于回采动压造成煤层底板岩石大巷破坏的事例非常多，因此，在煤层开采之后,一定要注意其底板岩石大巷与煤层距离的大小及落煤的方式。
第二，选择适宜的巷道断面形状。软岩巷道一般处于松软岩层地质，且地质环境较为复杂。而巷道支护不仅仅受到岩层的重力作用的影响,也会受到周围的膨胀压力,有的时候巷道的侧压比顶压强几倍。如果选用常规的断面形状，即直墙半圆拱或者三心拱形断面，较难适应巷道所承受的压强,还会造成巷道的破坏。所以,合理选择断面形状能够提高对松软岩层巷道的稳定性。巷道的断面形状,一定要依据地压的大小及方向合理选择。如果所受地压较小,则可以采用直墙半圆拱形断面；如果巷道周围受压力较大则应选用圆形巷道断面；如果巷道垂直方向所受压力较大受水平压力较小时,则应该选用直立椭圆形断面或者近似椭圆形断面，反之，则应该采用曲墙或者平卧椭圆形断面。
第三，适时加强及补充对软岩巷道的支护。在软岩巷道支护趋于稳定时，可以采用二次支护及时加强及补充支护。在进行一次支护之后，如果围岩能够趋于稳定,一次支护就能够成为永久性的支护结构。而针对蠕变、膨胀变形较大、持续时间较长的软岩,应该在围岩趋于稳定转入平缓蠕变的阶段,或者位移速度不断减小并趋于某个一稳定的常数时,进行二次支护。一般来说，这种状况是在巷道开掘的3到6个月之后。进行二次支护要选用具有缓冲、可收缩、具备让压特性并且能够产生足够支护抗力的支护结构。通过二次支护，能够更好地吸收释放围岩长期缓慢增长的变形位移及压力，并能够在围岩位移到达一定的临界值之后,支护抗力便可以有效地阻止其继续位移、进一步防止围岩松脱。
第四，适时进行封底。封底是软岩支护的一种重要环节。软岩支护若不封底,则会导致底鼓,严重的还会导致巷道帮、顶的变形，促使压力成倍地增长,破坏整个支护的稳定性。封底要掌握一定的时机,要合理避开巷道掘进初期产生的急剧变形,又不能因延缓封底而导致整个支护失利。所以，在围岩初期急剧变形之后,即半个月左右,则可以选用柔性的锚喷封底结构,通过以锚为主选用有滑移让压特性的全长锚固式锚杆。在等到围岩趋向稳定之时,适时地作永久性的封底处理,选用较高强度和封闭性能较强的底拱结构。另外，还应做好井巷淋水、疏通流水等工作消除软岩底鼓的影响。
参考文献
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[2]李俊鹏,段小强,闫小虎.开挖过程中隧洞围岩应力释放规律的数值研究[J].水利与建筑工程学报.2007(04).
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