浅谈软岩巷道的支护形式

浅议软岩巷道的支护技术

张百强

软岩，目前任无统一的定义，一般来讲，软岩是软弱、破碎、膨胀、流变、强风化及高应力岩体的总称。

软岩巷道围岩强度等级低，结构松软，易吸水膨胀，因而巷道围岩变形大，易发生底鼓，软岩巷道支护是煤矿巷道支护的难点和重点。

王洼煤矿600万吨/年改扩建项目11采区轨道下山全长1283m，巷道净宽4.4m，净高4.0m。

巷道揭露地层主要是侏罗系延安组，岩性以粗砂岩为主。岩石呈灰白色，夹黄色条带，巨厚层状，粗粒砂状结构，成分：石英85﹪左右，长石10﹪左右，其他矿物5﹪左右，分选性差，次棱角状，局部含石英颗粒。

巷道掘进后，围岩变形快，矿压显现明显，流变性显著，岩石遇水泥化。该巷道经过长期的现场观测观察后，通过科学论证，现场实践，采用多种联合支护方法，取得了显著的成果。下面首先对软岩巷道的压力特征、软岩巷道的支护要点做一简单总结。

1.软岩巷道的围岩变形和压力特征分析

软岩的力学性质对围岩稳定性有重要的影响，根据井下观测表明，软岩巷道的围岩变形有以下特征：

（1）围岩变形有明显的时间效应。初始变形速度很快，变形趋向稳定后仍以较大速度产生流变，且持续时间较长，如不采

取有效的支护措施，则由于围岩变形急剧加大，势必巷道失稳破坏。

（2）围岩变形有明显的空间效应。首先表现为围岩与掘进工作面的相应位置对其力学状态的影响，通常在距工作面1倍巷宽远的地方就基本上不受工作面掘进的制约；其次表现为巷道所在深度不仅对围岩的变形或稳定状态有明显的影响，而且影响程度比坚硬岩石大得多。

（3）围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。表现为当软岩巷道受临近开掘或修复巷道、水的侵蚀、支架折损失效，爆破震动以及采动等的影响时，都会引起巷道围岩变形的急剧增长。

（4）软岩巷道不仅顶板下沉量大和容易冒落，而且地板也强烈鼓起，并伴随两帮强烈位移，尤其是黏土层，受流水侵蚀引起的泥化导致鼓底更为明显。

（5）软岩巷道的自稳时间短。松软岩石的自稳时间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的形状和面积、岩体的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到巷道围岩的自稳时间。

2.软岩巷道支护要点总结

软岩巷道的支护理论比较多，主要有联合支护理论、锚喷-弧板支护理论，高预应力、强力支护理论，其中联合支护、高预

应力、强力支护理论近年来在我国矿山行业应用比较广泛，具体操作时还应考虑以下问题。

（1）选择合理的巷道断面。由于松软岩层地质情况非常复杂，巷道支护不单纯受围岩的重力作用，有时周围都受到很大的膨胀压力，甚至有的巷道的测压比顶压大几倍。若采用常规的直墙半圆拱或三心拱型断面显然难以适应，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的巷道尤为重要。巷道断面形状主要根据地压的大小和方向来选择。软地压较小，选择直墙半圆拱型断面是合理的；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方向压力小，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相对较小时，则选择曲强或矮墙半圆拱带底拱。

（2）选择合理的巷道位置。应尽量将巷道布置在遇水膨胀小、质地均匀、较坚硬的岩石内。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。软岩巷道掘进必须采用浅眼小炮、光爆等控制爆破，多采用预留光面层的光面爆破，必要时采用风镐或手稿等人工成型掘进法，对特别松软破碎者可采取临时超前锚杆支护法。软岩巷道掘进后应尽早喷射薄层混凝土，封闭围岩，以防止吸水、潮解风化，进一步保护围岩，然后打锚杆或加金属网、复喷、架可缩型支架，及时构成有足够支护抗力又有足够的

柔性及可缩型的一次支护。

王洼煤矿11采区轨道下山420m-540m段巷道施工后，大部分出现不同程度的破坏现象，对此段巷道喷砼封闭后，经过一段时间进行压力释放，同时进行矿压观测，根据观测结果，随后采取措施进行二次支护。

此段巷道掘进时发现矿压明显，遂决定将巷道断面在初掘时放大300mm，经过一段时间泄压后，首先，外层采用锚网喷支护，锚杆采用Φ20×2000mm的螺纹钢树脂锚杆，锚杆间排距为700×700mm，金属网采用Φ6.5的钢筋制作，网片规格为100×100mm，搭接长度为100mm，搭接处扣扣相连，喷射砼强度为C20；其次，架设U29型钢棚，棚间距为700mm，棚腿梁搭接500mm，棚与棚之间采用三根槽钢制作的拉杆连接，中线处一个，左右拱基线处各安装一个。钢棚架设完毕后，棚后的空隙处采用木背板刹紧、背实，最后进行C20混凝土喷射。经过联合支护后，很长一段时间观测证明这种联合支护方式还是行之有效的。

软岩巷道因为地质条件的不同，破碎程度，显压情况也是不一样的，因此，联合支护必须根据不同的地质条件选择不同的支护方式。