甄燕平
中煤第五建设有限公司第三十一工程处河北邯郸056003
摘要：随着工业生产对能源需求的不断增加，煤炭采掘作业已由地表浅部向深部转移。煤矿开采深度的不断增加，井下巷道将处于更高的地应力环境中。在地质构造复杂的地区，残余构造应力比较大，岩石的力学性质也发生了变化，给煤矿巷道支护及稳定性带来了很大的难度，从而成为制约煤矿企业向深部开采的瓶颈。本文就对深井软岩巷道支护的应用进行研究和分析。
关键词：深井软岩；巷道支护；应用
引言：软岩巷道支护的质量和水平直接关系到深部矿井的安全，直接关系到矿工的生命财产安全，因此我们必须加以重视。在软岩巷道支护的过程中，由于受到矿井周围以及顶部的压力，其对于支护的要求是非常严格的，再加上多种因素的综合影响以及多种问题层出不穷，都对应支护工程的质量带来威胁，为了保证采矿工程的顺利进行，我们必须加强煤矿软岩巷道支护技术的研究与应用。
1.软岩巷道支护的基本原理
根据不同类别的矿井覆盖岩层，可以结合具体的地压状态的显现，对矿井地压活动规律进行预测分析，运用合理有效的支护组合方式，使巷道支护体系和施工工艺不断适应由于开拓带来地压导致的围岩变形，从而在合理范围内维护围岩稳定、实现控制巷道变形的目的。其重点应该考虑的是:巷道支护体系的柔度和要强度与通过加固后围岩自承能力相匹配，围岩自承能力得到了最大利用；采取适当卸压、合理支护与有效加固相结合的方法，充分释放应力集中区，使变形集中区适度缓减，使松散破碎区得以加固，实现巷道围岩整体支护有效；跟踪巷道围岩监测，对围岩变形状态进行全面准确地掌握，并根据量测结果综合分析，合理确定巷道封底和二次支护的时间、参数。
2.深井巷道变形规律与特征
根据有关统计分析，当围岩单轴抗压强度在40～60MPa的中硬岩中，断面在12～20m2条件下的拱形巷道，采用常规的锚、网、喷支护形式：即锚杆直径为16～18mm、长度为1800～2000mm的MSGLW－335无纵肋螺纹钢树脂锚杆，间排距800×800（mm）；直径4mm的钢筋制网，网格100×100（mm）；喷射100mm厚的C20混凝土的支护结构形式时，巷道埋深与变形情况如下：
2.1埋深小于400ｍ时，巷道基本稳定。使用一年后，局部有微小裂缝，位移量一般不大于20mm，不影响使用。但遇断层破碎带、水平应力大于垂直应力或受采动影响的地段出现变形、破坏，需要修复。除个别破碎岩层、破碎带外，一般不需修复或加固。
2.2当埋深在400～600m之间时，两帮底部开裂，位移量一般30～50mm，有少量底臌，沿拱顶或两肩呈片状或条带形剥落，局部冒落露出原岩。破坏量约占20～30％，需修复。修复方式一般采用清除破坏部位，补打锚杆、挂网喷浆。对压力大的地段应注浆加固。
2.3当埋深在600～800ｍ之间时，巷道出现底臌、底脚内移，水沟挤裂，巷道顶部两肩部开裂，甚至冒落。一般30～50％的巷道需要返修，否则难以正常使用。此类巷道需要对支护结构、支护参数进行调整，应加锚索、锚梁或配合注浆加固。
2.4当埋深大于800ｍ时，上述支护结构很难有效，应加强矿压观测、地应力测试等研究工作，及时调整支护参数、结构形式，改进工艺过程。对应此类巷道，需进行专项研究，预防在前。巷道变形大时及时调整支护设计或采用高强预应力锚杆、锚索、注浆锚杆延后加固。
3.深井巷道支护
根据上述支护原则对深井软岩巷道支护主要采用以下方式：
3.1锚喷网支护
锚喷网支护系列是目前软岩巷道有效、实用的支护形式。锚喷混凝土能及时封闭围岩和隔离水。网不仅可以支撑锚杆之间围岩，并将单个锚杆连接成锚杆群和混凝土形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈。而且锚网支护允许围岩有一定的变形，支护性能符合对软岩一次支护的要求。根据围岩条件也可不喷射混凝土，仅选用锚网、桁架锚网、钢带锚网支护，也可二次喷射混凝土支护。
3.2可缩性金属支架
在深部巷道中由于顶板压力过大要求支架具有一定的伸缩性能，Ｕ型钢可缩性金属支架具有可缩量和承载能力在结构上的可调节性，通过构件间可缩和弹性变形调节围岩应力。在支架变形和收缩过程中，保持对围岩的支护阻力，促进围岩应力趋于平衡状态。
3.3锚注支护
利用锚杆兼做注浆管，实现锚注一体化，是深井软岩支护的一个新途径。对于节理裂隙发育的岩体，注浆可改变围岩的松散结构，提高粘结力和内摩擦角，封闭裂隙，显著提高岩体强度。采用锚杆与注浆相结合的方法，使锚杆和注浆的作用在各自使用的范围内得到充分发挥，可提高对深井软岩的支护效果。
3.4深井软岩支护的措施
软岩巷道围岩压力具有来压迅猛，围岩变形量大，巷道四周同时来压和持续流变，以及对各类扰动极为敏感等特点。因此，必须针对这些特点采取正确的支护原则和措施。
松软岩层存在着三种不同的围岩压力类型，即松动压力、变形压力和膨胀压力。对松动压力可以采用刚性支护来支撑围岩，防止破碎岩块的垮落。同时必须采取各种措施加固围岩提高岩体的自身强度。变形压力是软岩巷道的主要压力显现形式。对于变形压力必须根据流变特征合理地设计支护钢度、控制支护时间和支护施工的顺序，即允许围岩有适当的变形，以利于能量释放，又能将变形控制在一定的范围之内，使之不发展为松动压力。除采用与控制变形压力相同的措施外，还要特别注意预防围岩的物理化学效应，防止围岩脱水风干。因为某些软岩经脱水风干后再遇水，会出现更严重的膨胀和崩解。
巷道上覆岩体重量引起的自重应力主要是由巷道围岩承受的，支架只承受很小的一部分。重视改善围岩的力学性质，提高围岩的自稳能力。改善围岩力学性质的主要措施是提高岩体的力学指标，包括提高岩体抗拉、抗压强度和弹性模量，提高岩体的粘结力和内摩擦角等。为了达到这些目的，可采用封闭围岩暴露面、安装锚杆、向岩体内注浆以及支架壁后充填等方法。锚杆对提高岩体强度，特别是提高岩体屈服后的抗剪强度（残余强度）有明显的作用。它能把各种断裂面所切割的岩块联结成整体，锚杆又可给围岩表面施加正应力和围岩内部形成“预应力承载层”，这是与其它支护形式的本质区别。
在松软岩层中采用一次成巷立即封闭围岩和构筑永久支护的施工工艺，往往收不到应有的效果。除非采用可缩量足够大的支护，否则不宜巷道掘出后就架设永久支架，应采用先“柔”后“刚”的二次支护。所谓合适的支护时间，主要是对永久支护或二次支护而言的。支护滞后的时间必须在岩体能保持自稳的条件下选择。一次支护应紧跟掘进尽早安设，若对围岩不采取及时封闭补强和加固措施，任其松动变形，则可能导致围岩破坏和冒落。二次支护通常应在掘巷引起的围岩变形基本上趋于稳定时安设，一般约在掘后50d左右，具体可根据围岩变形观测确定，并应在巷道断面设计时预留足够的变形量。
4.结语
从煤矿深井的实际支护效果来看，巷道支护的影响因素是来自多个方面的，软岩回采巷道的支护效果受到很多方面的影响。高应力的软岩巷道具有显著的特性，尤其表现在巷道的变形破坏方面，比如巷道周围的围岩的变形量大、发生变形的概率大等。为了更好地保证深井矿的安全稳定性，我们必须做好软岩回采巷道的支护工作，在综合分析了煤矿实际地质环境后，要制定切实合理的深井高应力的软岩支护技术方案，采用可行的支护技术进行，进而保证支护工程和深部采矿工程的顺利进行。
参考文献：
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