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【摘 要】现阶段，随之浅层开采逐渐转向深层开采，矿山开采条件的日益复杂，所涉及的工程领域越来越多，我国的许多矿区，目前都存在着软岩巷道支护困难问题，并成为影响矿区发展和矿井经济技术效益的主要因素之一。基于此，本文就应力软岩巷道支护技术进行分析与研究。
【关键词】应力；软岩巷道；支护技术
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。本文将从软岩的基本概念和基本论述出发，在充分了解软岩的基础上再对软岩巷道变形破坏的原因以及軟岩巷道支护存在的问题进行了分析和论述，最后对于当前法的软岩巷道支护技术进行分析与研究。
一、软岩的基本概念
（一）软岩的概念和分类。软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体之总称，软岩分为地质软岩和工程软岩。地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量的膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱层；工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体，工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，它可以是重力、构造残余应力、水平作用力和工程扰动力以及膨胀应力等，显著性塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值，并影响了工程的正常使用。
工程软岩定义提示了软岩的相对性实质，即是否为软岩取决于工程力与岩体强度的相互关系。当工程力一定时，不同岩体可能表现为硬岩特性，也可能表现为软岩的特性，而对于同一种岩石，在较低工程力的作用下可表现为硬岩的变形特性，在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性。
（二）软岩的工程特性。软岩有两个工程特性：软岩临界荷载和软化临界深度，它提示了软岩的相对性实质。
1.软岩临界荷载：软岩的蠕变试验表明，当所施加的荷载小于某一荷载水平时，岩石处于稳定的变形状态，蠕变曲线趋于某一变形值，随时间延伸而不再变化；当所施加的荷载大于某一荷载水平时，岩石出现明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形，这一荷载称为软岩的软化临界荷载，亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。当岩石所受荷载水平低于临界荷载时，该岩石属于硬岩范畴；当荷载水平高于软化临界荷载时，岩石表现出软岩的大变形特性，此时称之为软岩。
2.软化临界深度：与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。一般来讲，软化临界深度也是一个客观量。当巷道的位置大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象；但当巷道位置较浅，小于某一深度时，大变形、大地压的现象明显消失。这一临界深度被称为岩石软化临界深度。
二、应力软岩巷道支护技术
（一）工程概况。某矿底板措施巷埋深780～800m，位于复杂岩层结构中，且有F17断层的派生断层F17-1断层为主的断裂构造破碎带，局部地段顶底板会较为破碎，易发生顶板下沉、底板鼓起、两帮挤出等现象，造成支护破坏、巷道变形。该巷道顶板为泥岩及砂质泥岩，底板为L9灰岩，围岩易风化、水化，极不稳定，且巷道存在较大的构造应力，其值可能是垂直应力的数倍。
底板措施巷断面为直墙半圆拱，掘进宽度4800mm，掘进高度为3800mm，二次支护后巷宽4280mm，巷高3540mm，直墙高度均为1400mm。掘进方式采用爆破掘进，支护方式一次支护先锚网后初喷，二次支护采用12#工钢棚支护，棚距为800mm。初期变形速率快，变形量大，成巷10d后巷道两帮平均移近量为503mm，最大移近量可达800mm，且巷道在两个月内仍持续变形，出现锚杆、锚索多处破断，工钢棚支护巷道局部出现跪腿、屈服，甚至有工字钢严重扭曲、折断现象，不得不进行扩帮、卧底并重新架棚，导致支护成本大幅增加，严重影响了矿井的正常接替和安全生产。
（二）施工工艺。在施工时，总体可分成2个循环，1个大循环，1个内部小循环。
1.小循环。爆破—一次封闭喷—临时支护—出上部矸石—顶部锚杆及让压锚索—钻下循环上断面眼—出下部矸石—钻下循环下断面眼—二次保护喷。
2.大循环。若干个小循环—出耙矸机前余矸—开挖卸压槽—铺轨—移耙矸机—打帮部“四高”锚杆及高强让压锚索—二次稳固支护—三次成巷喷—帮底注浆密实—成巷。在施工工程中施行分区作业，耙矸机前小循环不断进尺，耙矸机后打帮部锚杆及让压锚索。当巷道来压以后，进行稳固支护及注浆密实。观测巷道来压的现场依据是让压锚索的让压管出现明显让压，让压锚索的托盘出现花纹。
（三）具体施工参数
1.初喷。掘巷成型后立即进行喷浆，喷浆前要确认活矸处理完毕，紧接着要喷射水泥浆封闭围岩。混凝土配比为水泥∶石子∶砂∶水=1：2：2：0.6，喷层厚度20～30mm。
2.顶帮锚杆。由顶板中央位置开始依次向两侧全断面布置锚杆，排距与间距均为700mm，结合钢笆网（φ6.5mm钢筋，网孔70mm×70mm）联合支护，采用托盘（200mm×200mm×10mm）固定，锚杆尺寸为20mm×2500mm。帮部锚杆间距及排距均为700mm。
3.控底锚杆。在2个底角施工时采用专用的底角控底锚杆，施工角度为向下30°左右，必须压住帮部钢笆网，锚杆规格与顶帮一致。
4.顶锚索。巷道顶板采用3根预应力钢绞线让压锚索（φ17.8mm×7500mm）配双托盘支护（大托盘400mm×400mm×12mm，小托盘200mm×200mm×10mm），锚固长度不低于2.5m；让压锚索间距2000mm，排距1400mm。
5.帮锚索。巷道两帮分别采用2根让压锚索加强支护。巷道两帮底部让压锚索斜向下30°～45°布置，另2根让压锚索垂直岩面布置，间距1100mm，距离底板让压锚索200mm。
6.底板卸压槽。沿巷道走向布置在巷道中央，卸压槽尺寸为宽500mm，深2m，待卸压完毕，采用水泥回填、封闭卸压槽。
7.帮底注浆。帮底均采用自固式注浆锚杆，巷道两帮均布置2根，底板注浆锚杆斜向下30°布置，其余垂直岩面，底板布置2根，靠近左右两帮1000mm，注浆锚杆斜向下30°，排距1400mm。
8.注浆。水灰比0.85～1.0，注浆压力应在条件允许下尽可能的大，注浆量和浆液渗透范围应根据注浆实际情况进行确定。
结束语
我国对于煤矿软岩巷道支护技术的研究由来已久，从上个世纪的六七十年代起至今，我国在煤矿软岩巷道支护技术的研究方面也已经取得了一定的研究成果，相关的理论技术也在不断的进步与发展。但是由于受到很多的相关的因素的影响，在煤矿软岩巷道支护技术的研究方面还存在很多的问题，所以对于当前煤矿软岩巷道支护技术发展的过程中，我们还应该加强技术的创新与推广应用，注重理论联系实际，努力将我国的煤矿软岩巷道支护技术推向一个新的高度。
参考文献：
[1]李彦斌.高应力软岩巷道置孔释压支护理论与技术研究[D].太原理工大学，2013.
[2]马春德.深部复合型破坏高应力软岩巷道支护技术研究[D].中南大学，2010.
[3]刘艺.山西某煤矿高应力软岩巷道锚杆—锚索支护技术研究[D].昆明理工大学，2012.
[4]孟庆彬.深部高应力软岩巷道变形破坏机理及锚注支护技术研究[D].山东科技大学，2011.
[5]刘海源.蒲河矿软岩巷道围岩控制机理及协调支护技术研究[D].中国矿业大学（北京），2013.
【关键词】应力；软岩巷道；支护技术
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。本文将从软岩的基本概念和基本论述出发，在充分了解软岩的基础上再对软岩巷道变形破坏的原因以及軟岩巷道支护存在的问题进行了分析和论述，最后对于当前法的软岩巷道支护技术进行分析与研究。
一、软岩的基本概念
（一）软岩的概念和分类。软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体之总称，软岩分为地质软岩和工程软岩。地质软岩是指强度低、孔隙度大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量的膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱层；工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体，工程力是指作用在工程岩体上的力的总和，它可以是重力、构造残余应力、水平作用力和工程扰动力以及膨胀应力等，显著性塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值，并影响了工程的正常使用。
工程软岩定义提示了软岩的相对性实质，即是否为软岩取决于工程力与岩体强度的相互关系。当工程力一定时，不同岩体可能表现为硬岩特性，也可能表现为软岩的特性，而对于同一种岩石，在较低工程力的作用下可表现为硬岩的变形特性，在较高的工程力作用下可能表现为软岩的大变形特性。
（二）软岩的工程特性。软岩有两个工程特性：软岩临界荷载和软化临界深度，它提示了软岩的相对性实质。
1.软岩临界荷载：软岩的蠕变试验表明，当所施加的荷载小于某一荷载水平时，岩石处于稳定的变形状态，蠕变曲线趋于某一变形值，随时间延伸而不再变化；当所施加的荷载大于某一荷载水平时，岩石出现明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形，这一荷载称为软岩的软化临界荷载，亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。当岩石所受荷载水平低于临界荷载时，该岩石属于硬岩范畴；当荷载水平高于软化临界荷载时，岩石表现出软岩的大变形特性，此时称之为软岩。
2.软化临界深度：与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。一般来讲，软化临界深度也是一个客观量。当巷道的位置大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象；但当巷道位置较浅，小于某一深度时，大变形、大地压的现象明显消失。这一临界深度被称为岩石软化临界深度。
二、应力软岩巷道支护技术
（一）工程概况。某矿底板措施巷埋深780～800m，位于复杂岩层结构中，且有F17断层的派生断层F17-1断层为主的断裂构造破碎带，局部地段顶底板会较为破碎，易发生顶板下沉、底板鼓起、两帮挤出等现象，造成支护破坏、巷道变形。该巷道顶板为泥岩及砂质泥岩，底板为L9灰岩，围岩易风化、水化，极不稳定，且巷道存在较大的构造应力，其值可能是垂直应力的数倍。
底板措施巷断面为直墙半圆拱，掘进宽度4800mm，掘进高度为3800mm，二次支护后巷宽4280mm，巷高3540mm，直墙高度均为1400mm。掘进方式采用爆破掘进，支护方式一次支护先锚网后初喷，二次支护采用12#工钢棚支护，棚距为800mm。初期变形速率快，变形量大，成巷10d后巷道两帮平均移近量为503mm，最大移近量可达800mm，且巷道在两个月内仍持续变形，出现锚杆、锚索多处破断，工钢棚支护巷道局部出现跪腿、屈服，甚至有工字钢严重扭曲、折断现象，不得不进行扩帮、卧底并重新架棚，导致支护成本大幅增加，严重影响了矿井的正常接替和安全生产。
（二）施工工艺。在施工时，总体可分成2个循环，1个大循环，1个内部小循环。
1.小循环。爆破—一次封闭喷—临时支护—出上部矸石—顶部锚杆及让压锚索—钻下循环上断面眼—出下部矸石—钻下循环下断面眼—二次保护喷。
2.大循环。若干个小循环—出耙矸机前余矸—开挖卸压槽—铺轨—移耙矸机—打帮部“四高”锚杆及高强让压锚索—二次稳固支护—三次成巷喷—帮底注浆密实—成巷。在施工工程中施行分区作业，耙矸机前小循环不断进尺，耙矸机后打帮部锚杆及让压锚索。当巷道来压以后，进行稳固支护及注浆密实。观测巷道来压的现场依据是让压锚索的让压管出现明显让压，让压锚索的托盘出现花纹。
（三）具体施工参数
1.初喷。掘巷成型后立即进行喷浆，喷浆前要确认活矸处理完毕，紧接着要喷射水泥浆封闭围岩。混凝土配比为水泥∶石子∶砂∶水=1：2：2：0.6，喷层厚度20～30mm。
2.顶帮锚杆。由顶板中央位置开始依次向两侧全断面布置锚杆，排距与间距均为700mm，结合钢笆网（φ6.5mm钢筋，网孔70mm×70mm）联合支护，采用托盘（200mm×200mm×10mm）固定，锚杆尺寸为20mm×2500mm。帮部锚杆间距及排距均为700mm。
3.控底锚杆。在2个底角施工时采用专用的底角控底锚杆，施工角度为向下30°左右，必须压住帮部钢笆网，锚杆规格与顶帮一致。
4.顶锚索。巷道顶板采用3根预应力钢绞线让压锚索（φ17.8mm×7500mm）配双托盘支护（大托盘400mm×400mm×12mm，小托盘200mm×200mm×10mm），锚固长度不低于2.5m；让压锚索间距2000mm，排距1400mm。
5.帮锚索。巷道两帮分别采用2根让压锚索加强支护。巷道两帮底部让压锚索斜向下30°～45°布置，另2根让压锚索垂直岩面布置，间距1100mm，距离底板让压锚索200mm。
6.底板卸压槽。沿巷道走向布置在巷道中央，卸压槽尺寸为宽500mm，深2m，待卸压完毕，采用水泥回填、封闭卸压槽。
7.帮底注浆。帮底均采用自固式注浆锚杆，巷道两帮均布置2根，底板注浆锚杆斜向下30°布置，其余垂直岩面，底板布置2根，靠近左右两帮1000mm，注浆锚杆斜向下30°，排距1400mm。
8.注浆。水灰比0.85～1.0，注浆压力应在条件允许下尽可能的大，注浆量和浆液渗透范围应根据注浆实际情况进行确定。
结束语
我国对于煤矿软岩巷道支护技术的研究由来已久，从上个世纪的六七十年代起至今，我国在煤矿软岩巷道支护技术的研究方面也已经取得了一定的研究成果，相关的理论技术也在不断的进步与发展。但是由于受到很多的相关的因素的影响，在煤矿软岩巷道支护技术的研究方面还存在很多的问题，所以对于当前煤矿软岩巷道支护技术发展的过程中，我们还应该加强技术的创新与推广应用，注重理论联系实际，努力将我国的煤矿软岩巷道支护技术推向一个新的高度。
参考文献：
[1]李彦斌.高应力软岩巷道置孔释压支护理论与技术研究[D].太原理工大学，2013.
[2]马春德.深部复合型破坏高应力软岩巷道支护技术研究[D].中南大学，2010.
[3]刘艺.山西某煤矿高应力软岩巷道锚杆—锚索支护技术研究[D].昆明理工大学，2012.
[4]孟庆彬.深部高应力软岩巷道变形破坏机理及锚注支护技术研究[D].山东科技大学，2011.
[5]刘海源.蒲河矿软岩巷道围岩控制机理及协调支护技术研究[D].中国矿业大学（北京），2013.