松散软弱巷道支护技术

二、松软岩层巷道施工涉及的几个问题
（一）、软岩巷道围岩变形和压力特征
围岩变形是衡量软岩巷道矿压显现强烈程度和维护状况的重要指标。

研究和预测巷道的围岩变形规律、特征和变形量，以便合理原则巷道的支护形式和参数，最大限度地利用围岩自身强度，避免目前软岩巷道中经常遇到的支护多次破坏和频繁翻修的困难局面，对改善软岩巷道维护具有重要意义。

1.软岩巷道围岩变形和压力特征
（1）围岩变形有明显的时间效应。

（2）围岩便佞有明显的空间效应。

（3）软岩巷道不仅顶板下沉量大和容易冒落，而且底板也强烈鼓起，并常伴随有两帮剧烈位移。

（4）围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。

此外，软岩巷道的自稳时间短。

由于上述因素的差异，松软围岩自稳时通常为几十分钟到十几小时，有的顶板一暴露就立即冒落，这主要取决于围岩暴露面形状和面积、岩体残余强度和原岩应力。

因此在决定巷道掘进方式和支护措施时必须考虑巷道围岩的自稳时间。

2.巷道围岩变形量的构成
（1）掘巷引起的围岩变形量，它一般发生在巷道掘进的初期；
（2）围岩流变引起的变形量，它在巷道整个服务期内都会发生；
（3）巷道受各类扰动引起的变形量，如巷道维护过程中，因指甲损坏，支护阻力发生变花，巷道附近支架返修或开掘新的巷道，以及泥岩遇水和巷道积水增加等等。

（二）合理选择巷道位置
合理选择巷道位置是保证巷道处于稳定状态最关键的决策之一。

选择巷道位置应着重考虑以下两个方面：
（1）岩石性质。

应尽量将巷道布置在遇水膨胀小、质地均匀、较坚硬岩石内。

在同一条巷道内，即使围岩性质只有微小差异，巷道压力显现也有明显差别。

（2）支承压力的影响。

实践证明，回采动压是造成煤层底板岩石大巷破坏的主要原因。

煤层开采以后，其底板岩石大巷的压力就有明显的增加。

底板岩石大巷与煤层距离的大小和落煤方式有关。

除了避免支承移动压力的影响外，还必须避开采场上下固定支承压力的影响范围，以把巷道不知在应力降低区或原岩应力区内为最好。

（三）巷道断面形状的选择
由于松软岩层地质情况非常复杂，巷道支护不单纯受岩层的重力作用，有时周围都受到很大的膨胀压力，甚至有的巷道的侧压比顶压大好几倍。

若采用常规的直墙半圆拱或三心拱形断面显然难以适应，往往造成巷道的破坏和失稳。

因此，合理选择断面形状对维护松软岩层巷道的稳定尤为重要。

巷道断面形状，主要根据地压的大小和方向来选择。

若地压较小，选用直墙半圆拱形是合理的；若巷道周围均受到很大的压力，则以选择圆形巷道断面为宜；若垂直方向压力特别大而水平压力较小，则选用直立椭圆形断面或近似椭圆形断面是合理的；若水平方向压力特别大而垂直方向压力较小，则应选用曲墙或矮墙半圆拱带底拱、高跨比小于1的断面或平卧椭圆形断面。

（四）破岩方式的选择
在松软岩层中掘进巷道，破岩方法最好以不破坏或少破坏巷道围岩为原则。

若采用钻眼爆破破岩，也应采用光面爆破。

（五）支护方式和支护结构的选择
在松软岩层中，巷道一经掘出，若不及时控制，则围岩变形发展很快，甚至围岩深处也有不同程度的位移，继而可能出现围岩破碎、流变以致垮落。

如果架设一般的梯形支架，可能会出现断梁、折腿等现象；即使采用拱形料石或混凝土整体支护，亦常因巨大的不均匀地压作用而导致巷道失稳和破坏。

松软岩层的地压显现属于变形地压，初始支护应按照围岩与支架共同作用的原理，选用刚度适宜的、具有一定柔性或可缩性的指甲。

它即允许围岩产生一定量的变形移动，以发挥围岩自承能力，同时又能限制围岩发生大的变形移动。

锚喷支护是具有上述特性的支护形式，因而是一种比较理想的初始支护结构。

二次支护的作用在于进一步提高巷道的稳定性和安全性，应采用刚度较大的支护结构。

若采用锚喷支护作为初始支护，二次支护仍可采用锚喷支护，也可砌碹。

在重要工程或地压特大地段，在喷射混凝土中还应增加钢筋网和金属骨架，即构成锚喷网金属骨架联合支护结构。

锚喷支护总厚度以150~200mm为宜。

锚杆长度一般根据开巷后的塑性区范围而定。

在软岩巷道中，塑性区范围一般为2~3m，有时可能超过3~5m，此时采用长短结合锚杆较好，长锚杆大于1.8m，短锚杆在1m左右。

长锚杆可以抑制塑性区的发展，而短锚杆可以积极加固松动圈的围岩，使其构成稳定的承载环。

在锚杆长距比相同的情况下，采用短而密的锚杆比长而疏的锚杆效果好。

采用料石或混凝土砌碹作为二次支护时，因长条形料石和混凝土块在碹体中受力情况不好，在不均匀地压作用下，多数会因点接触形成应力集中而使碹体局部遭到破坏。

为了克服这一缺点，应选弄异形料石或异形混凝土块作为砌体材料，金川、舒兰、沈北等矿区都有成功的经验。

图10-3是舒兰煤矿设计采用的异形混凝土块碹，图10-4是前屯煤矿使用的异形料石圆碹。

二次支护应在围岩地压得到释放、初始支护与围岩组成的支护系统基本稳定之后进行。

围岩变形趋于稳定的时间，不仅取决于岩层本身物理力学性质，而且与初始支护时的支架刚度密切相关，因此它的变形范围往往很大。

为了保证二次支护的效果，最好进行围岩位移速度和位移量的测量，并绘出相应的变化曲线。

（1）如有的地层岩石流变很突出，若不立即封闭，围岩就要流动。

累死这种情况，不必非采用二次支护，可从支架的结构上采取措施，使之具有一定的可缩量，一遍有效地抵御形变地压，仅采用一次支所就可使巷道稳定。

（2）有的巷道围岩变形长期不能稳定，二次支护时间不易控制，有可能初始支护就需要多次。

对于这种情况要等到巷道基本稳定之后才能进行最后一次支护（即所谓二次支护）。

（六）软岩巷道的联合支护
1. 锚喷和U形钢联合支护
2. 锚喷和砌碹联合支护
3. 锚喷和弧板联合支护
（七）巷道底板的管理
1.巷道底鼓类型及机理
（1）挤压流动性底鼓
（2）挠曲褶皱性底鼓
（3）遇水膨胀性底鼓
（4）剪切错动性底鼓
2．底鼓的防治
在具有膨胀性围岩中掘进巷道，多数是要发生底鼓的，因此，一般应安设底拱。

目前我国防止底鼓的措施一般使用砌块砌筑底拱。

对工作面有水巷道，施工时要即使排水，尽量减少水与岩石接触，防止岩石遇水膨胀。

（八）重视围岩的量测监控
在松软岩层巷道采用锚喷支护，一定要配合进行测量监控，以便及时调整支护参数，尤其对巷道围岩的收敛变形应该特别重视。

用收敛计可测量巷道的收敛变形：用水准仪可测量顶板下沉量和底鼓量：用各种多点式位移计可测量盐城内不同深度的位移，从而可以算出位移速度。

这些测量数据有助于评价围岩的稳定程度，可以论证各设计参数是否合理和秒喷效果，也是修改设计的确定二次支护时间的依据。

锚杆的锚固力可用中空千斤顶式锚杆拉力计来测量。

（九）借鉴新奥法知道软岩巷道施工
新奥法是1964年由奥地利bcewicz教授根据本国多年隧道施施工经验总结发表的，成为心底里隧道施工法，简称新奥法。

新奥法是隧道施工方法的总结，重要针对软岩隧道施工，重点在住户方面。

新奥法不是单纯的指甲结构改革或支护方法的改进，而是一套综合的隧道施工方法，更确切地说是一套适用于断面为50~150m²的隧道及大断面地下工程的，使设计、掘进、衬砌。

测试相结合的完整新概念。

实际工作中，应重视隧道底板的处理。

底板不稳就会牵动整体不稳，随意新奥法特别强调二次支护的封底的关键作用。

二次支护后，仍继续监测支护压力及围岩位移，必要时再进行支护调正。

新奥法的几本思想和方法不仅适用于隧道工程，而且同样适用于断面相比较小的煤矿软岩巷道工程。

从以下介绍的几个工程实例可以看出，有许多做法是和新奥法的观点相一致的：也有的工程与新奥法相比，差距还很大，在设计、施工方法、施工与量测监控紧密结合等方面，还有许多工作要做。