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摘要：随着矿山开采条件逐渐变的复杂起来，目前，我国的很对矿区都有软岩巷道支护困难的问题存在。在巷道工程中软岩巷道支护一直是较难解决的问题，它会影响矿区发展和矿井经济技术的发展。本文就着重分析煤矿软岩巷道支护技术，为我国煤矿软岩巷道工程施工提供了良好的基础。
关键词：软岩巷道；住户技术；研究发展
中图分类号：TD82文献标识码： A
引言
我国目前软岩类型的煤矿数量较多，有的矿区基本全由软岩结构组成，而伴随开采纵深的不断深入，涉及的地层结构也逐渐复杂，许多原本硬度高的岩石长时间受到应力作用也出现软化迹象，所以软岩巷道支护技术的优化十分有必要
1、软岩的基本概念
软岩是在特定的环境下，塑性变形明显的岩体。这种岩体多是泥岩、粉岩等。软岩的特点可以用软、弱、松、散概括。在煤矿巷道支护施工中，巷道围岩就是需要施工的岩体；工程力是指岩体上的重力、应力、水作用力、膨胀应力等。软岩通常分：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩四类。
（1）低强度高膨胀性软岩，围岩质地破碎、强度偏低、遇水变形，对施工中的震动耐受力差。巷道围岩变形迅速，给支护带来很大困难。由于软岩中的泥质成分和结构面确定了软岩的特征，导致软岩产生塑性变形。软岩通常具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、扰动性等特性。（2）我国煤矿开采深度逐年增加，使得一些矿井重力引起的垂直应力骤增，构造应力场错综复杂；在高应力条件下，扰动影响剧烈，围岩破坏程度加剧，涌现新裂纹致使煤岩体积扩大，扩容膨胀。（3）极破碎软岩巷道围岩内节理不同、裂隙等结构面，围岩支体破碎、稳定性差。巷道掘進工作中可能发生冒顶和片帮，给支护作业带来诸多不便。（4）复合型软岩指上述3种软岩类型各种组合。
2、煤矿软岩巷道支护存在的问题
工程实例：
金宝屯煤矿井田面积为37.5平方公里，矿井地质储量为10632万吨，可采储量为8254万吨，设计服务年限为52.9年。
2.1围岩变形破坏机理
以往人们普遍认为巷道支护仅是巷道开挖后采取支架支护的过程。巷道支护是对围岩的支护过程这个说法没什么问题，但必须建立在充分认识围岩变形破坏机理的基础上，只有深入透彻地研究变形机理，才能选择适当的支护时机和支护形式，使支护与围岩变形相协调。
2.2锚杆预应力不足
锚杆支护是巷道支护的主要形式之一,也是影响支护效果的重要因素之一,作为衡量锚杆支护效果的重要参数之一的预应力对于锚杆作用起到直接的作用,巷道支护过程中,很多时候都是因为锚杆预应力不足而使得支护强度和效果不佳。因此在锚杆的设计安装过程中,应该和巷道实际相结合,准确判断预应力大小。
2.3应力区支护强度不足
地应力与围岩的承受能力决定了煤矿软岩巷道工程的变形情况。地应力一般情况下分为水平主应力和垂直主应力两个方面，如果在进行煤矿软岩巷道支护设计时对于地应力的估计不准确，就容易造成应力区的支护强度不够，从而引起巷道大幅度的变形，影响煤矿的正常开采。
3、煤矿软岩巷道支护技术
3.1U型钢可缩性支架支护
此方法适用于支护膨胀性岩层、断层破碎带。U型钢可缩性支架有一定的伸缩性，支撑能力较好。一定条件下支架压缩后，支架上的荷载降低。但是，实际使用过程中，U型钢可缩性支架的支撑能力往往得不到全部发挥。主要因素：巷道掘进和支护工艺都无法避免地在支架背后形成不同尺度的空穴，使得围岩与支架周围不能完全贴合接触。围岩发生变形时，支架不均匀载荷而产生失稳变形，支架受力情况恶变，支架出现弯曲、扭曲等不良变形，最终导致失效。安全生产需要加大支护阻力，导致钢支架的质量增加，钢材消耗使用量增加，支护成本随着升高。
3.2离壁碹支护
离壁碹支护就是碹体和支架离开围岩顶板及两帮有一定距离的一种支护形式。离壁尺寸取决于围岩释放能量的大小，围岩释放能量大，变形量也大，离壁的尺寸也大。离壁碹之所以能支护软岩巷道并稳定下来，就是它留出释放能量的变形空间，让围岩变形。离壁碹支护适应于围岩释放能量较大的软岩巷道。
3.3锚喷支护
当前公认的最有效的支护方式是锚杆及其联合支护。通常将锚杆支护称为主动支护，实际并不是所有的锚杆支护都起到主动支护。主动支护与被动支护的区别与支护类型关系甚微，主要在于支护体是否能够主动对围岩施加预紧力。锚杆安装时，需要对锚杆施充分的预紧力，这样有利于消除锚杆构件的原始滑移量，同时可为围岩提供一定预紧力，以缓解围岩受拉截面的拉应力。
4、加强煤矿软岩巷道支护的对策
煤层及顶底板情况：
金宝屯煤矿含煤地层为中生界侏罗系上统协尔苏组中部含煤段，煤层赋存深度在-640～-890米之间，区内仅有一个复煤层，上分煤层为可采煤层，全区发育，该分煤层，向东分岔，分上下两层。上层叫分岔层，局部可采，下层叫基本层，全区可采。分岔层厚0.8—2.23米，平均1.33米，基本厚度0.8—4.8米，平均2.4米，煤层分岔层间夹石厚0—8米，煤层较稳定。
煤层顶板为泥岩，顶板泥岩厚9.56米，最薄0.4米，底板泥岩，最厚125.28米，最薄2.27米。煤层直接底板为黑色碳质泥岩夹钙质薄层，局部受挤压呈块状破裂。层里发育易冒落，巷道揭露1米既自然脱离，顶板形成锅底状，高度在1.5米左右。底板泥岩岩性松软，岩层裂隙发育，揭露泥岩厚变化在13—20米之间，岩石抗压强度为22.09MPa。煤层顶板为灰绿色泥岩。层理发育局部滑面发育，下部松软易冒落，局部岩块脱落，抗压强度低，用手可断裂，遇水崩解、泥化，并极易风化，软岩特性十分明显，厚度在4—9米之间，顶板泥岩土覆岩层为粉砂岩，局部掉块，抗压强度也很小。
4.1选择适当的支护断面
对于顶压大、侧压小、无底鼓的巷道，优先采用直墙半圆拱断面；对于围岩松软、有膨胀性、顶压侧压很大，有一定底压的巷道，采用马蹄形断面；对于膨胀性软岩，四周压力均很大，采用圆形断面；四周压力很大且分布不均时，采用椭圆形断面。并依据顶压、侧压的大小，选用合理布置方向。
4.2锚杆支护加固
软岩巷道开挖过程中由于围岩的稳定性较差，巷道容易遭到破坏。采用锚杆支护的技术方案可以使巷道上覆岩层形成一个整体，提高了巷道围岩的稳定性。具体过程为：在巷道内每隔一段距离打钻并钉入锚杆，岩层相与铆合，形成多个结构稳定的锥形整体，能够承受上覆岩层的部分自重应力。由于岩层中间和破碎岩石之间裂隙的存在，导致锚固过程中岩体变形并呈现矿压显现，释放的压力强度与原岩应力强度十分接近，经工业试验结果表明，经锚杆支护加固后巷道围岩加固强度相当于原岩应力强度的94%以上。
4.3加强围岩强度
提高围岩强度是解决软岩支护的根本措施。锚杆和注浆是两种有效的方式方法，均能促使形成围岩加固的承载圈，发挥围岩的自承能力，有效防止围岩的塑性流动。
4.4联合支护施工工艺
锚网喷架棚联合支护的最佳支护效果，需要如下工艺为保障。施工顺序为，综掘机掘过后，即进行锚杆支护，要求施加于锚杆的螺母预紧力矩要达到200 N·m以上，从而增加锚杆对围岩的预应力，施加于锚索上的预紧力要达到 150k N以上，增加支护体系对深部岩层的预应力；锚杆支护后12米即进行架棚支护，加强对围岩的控制效果；架棚之后，尽早进行喷浆，防止表面风化，控制围岩表面破碎成度。
结束语
煤矿的开采时间越长，矿井越深，矿井上部的压力越大，这时的巷道极易因为压力过大而导致变形，尤其是在软岩地质的地方。这种情况不仅增加了维修消耗，影响煤矿的正常开采，对于采矿工作人员的生命安全也造成了很大的威胁。因此，必须加强巷道的支护工作，让煤矿开采更加的安全顺利。
参考文献
[1]谢拓.煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展[J].科技与企业,2014,02:155-156.
[2]贺峰.煤矿软岩巷道支护技术[J].中国高新技术企业,2010,15:127-128.
[3]孟庆彬,乔卫国,林登阁,孔令辉.深部软岩巷道支护技术研究及工程实例[A].中国煤炭工业协会.全国煤矿千米深井开采技术[C].中国煤炭工业协会:,2013:6.
关键词：软岩巷道；住户技术；研究发展
中图分类号：TD82文献标识码： A
引言
我国目前软岩类型的煤矿数量较多，有的矿区基本全由软岩结构组成，而伴随开采纵深的不断深入，涉及的地层结构也逐渐复杂，许多原本硬度高的岩石长时间受到应力作用也出现软化迹象，所以软岩巷道支护技术的优化十分有必要
1、软岩的基本概念
软岩是在特定的环境下，塑性变形明显的岩体。这种岩体多是泥岩、粉岩等。软岩的特点可以用软、弱、松、散概括。在煤矿巷道支护施工中，巷道围岩就是需要施工的岩体；工程力是指岩体上的重力、应力、水作用力、膨胀应力等。软岩通常分：低强度高膨胀性软岩、高应力软岩、极破碎软岩、复合型软岩四类。
（1）低强度高膨胀性软岩，围岩质地破碎、强度偏低、遇水变形，对施工中的震动耐受力差。巷道围岩变形迅速，给支护带来很大困难。由于软岩中的泥质成分和结构面确定了软岩的特征，导致软岩产生塑性变形。软岩通常具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、扰动性等特性。（2）我国煤矿开采深度逐年增加，使得一些矿井重力引起的垂直应力骤增，构造应力场错综复杂；在高应力条件下，扰动影响剧烈，围岩破坏程度加剧，涌现新裂纹致使煤岩体积扩大，扩容膨胀。（3）极破碎软岩巷道围岩内节理不同、裂隙等结构面，围岩支体破碎、稳定性差。巷道掘進工作中可能发生冒顶和片帮，给支护作业带来诸多不便。（4）复合型软岩指上述3种软岩类型各种组合。
2、煤矿软岩巷道支护存在的问题
工程实例：
金宝屯煤矿井田面积为37.5平方公里，矿井地质储量为10632万吨，可采储量为8254万吨，设计服务年限为52.9年。
2.1围岩变形破坏机理
以往人们普遍认为巷道支护仅是巷道开挖后采取支架支护的过程。巷道支护是对围岩的支护过程这个说法没什么问题，但必须建立在充分认识围岩变形破坏机理的基础上，只有深入透彻地研究变形机理，才能选择适当的支护时机和支护形式，使支护与围岩变形相协调。
2.2锚杆预应力不足
锚杆支护是巷道支护的主要形式之一,也是影响支护效果的重要因素之一,作为衡量锚杆支护效果的重要参数之一的预应力对于锚杆作用起到直接的作用,巷道支护过程中,很多时候都是因为锚杆预应力不足而使得支护强度和效果不佳。因此在锚杆的设计安装过程中,应该和巷道实际相结合,准确判断预应力大小。
2.3应力区支护强度不足
地应力与围岩的承受能力决定了煤矿软岩巷道工程的变形情况。地应力一般情况下分为水平主应力和垂直主应力两个方面，如果在进行煤矿软岩巷道支护设计时对于地应力的估计不准确，就容易造成应力区的支护强度不够，从而引起巷道大幅度的变形，影响煤矿的正常开采。
3、煤矿软岩巷道支护技术
3.1U型钢可缩性支架支护
此方法适用于支护膨胀性岩层、断层破碎带。U型钢可缩性支架有一定的伸缩性，支撑能力较好。一定条件下支架压缩后，支架上的荷载降低。但是，实际使用过程中，U型钢可缩性支架的支撑能力往往得不到全部发挥。主要因素：巷道掘进和支护工艺都无法避免地在支架背后形成不同尺度的空穴，使得围岩与支架周围不能完全贴合接触。围岩发生变形时，支架不均匀载荷而产生失稳变形，支架受力情况恶变，支架出现弯曲、扭曲等不良变形，最终导致失效。安全生产需要加大支护阻力，导致钢支架的质量增加，钢材消耗使用量增加，支护成本随着升高。
3.2离壁碹支护
离壁碹支护就是碹体和支架离开围岩顶板及两帮有一定距离的一种支护形式。离壁尺寸取决于围岩释放能量的大小，围岩释放能量大，变形量也大，离壁的尺寸也大。离壁碹之所以能支护软岩巷道并稳定下来，就是它留出释放能量的变形空间，让围岩变形。离壁碹支护适应于围岩释放能量较大的软岩巷道。
3.3锚喷支护
当前公认的最有效的支护方式是锚杆及其联合支护。通常将锚杆支护称为主动支护，实际并不是所有的锚杆支护都起到主动支护。主动支护与被动支护的区别与支护类型关系甚微，主要在于支护体是否能够主动对围岩施加预紧力。锚杆安装时，需要对锚杆施充分的预紧力，这样有利于消除锚杆构件的原始滑移量，同时可为围岩提供一定预紧力，以缓解围岩受拉截面的拉应力。
4、加强煤矿软岩巷道支护的对策
煤层及顶底板情况：
金宝屯煤矿含煤地层为中生界侏罗系上统协尔苏组中部含煤段，煤层赋存深度在-640～-890米之间，区内仅有一个复煤层，上分煤层为可采煤层，全区发育，该分煤层，向东分岔，分上下两层。上层叫分岔层，局部可采，下层叫基本层，全区可采。分岔层厚0.8—2.23米，平均1.33米，基本厚度0.8—4.8米，平均2.4米，煤层分岔层间夹石厚0—8米，煤层较稳定。
煤层顶板为泥岩，顶板泥岩厚9.56米，最薄0.4米，底板泥岩，最厚125.28米，最薄2.27米。煤层直接底板为黑色碳质泥岩夹钙质薄层，局部受挤压呈块状破裂。层里发育易冒落，巷道揭露1米既自然脱离，顶板形成锅底状，高度在1.5米左右。底板泥岩岩性松软，岩层裂隙发育，揭露泥岩厚变化在13—20米之间，岩石抗压强度为22.09MPa。煤层顶板为灰绿色泥岩。层理发育局部滑面发育，下部松软易冒落，局部岩块脱落，抗压强度低，用手可断裂，遇水崩解、泥化，并极易风化，软岩特性十分明显，厚度在4—9米之间，顶板泥岩土覆岩层为粉砂岩，局部掉块，抗压强度也很小。
4.1选择适当的支护断面
对于顶压大、侧压小、无底鼓的巷道，优先采用直墙半圆拱断面；对于围岩松软、有膨胀性、顶压侧压很大，有一定底压的巷道，采用马蹄形断面；对于膨胀性软岩，四周压力均很大，采用圆形断面；四周压力很大且分布不均时，采用椭圆形断面。并依据顶压、侧压的大小，选用合理布置方向。
4.2锚杆支护加固
软岩巷道开挖过程中由于围岩的稳定性较差，巷道容易遭到破坏。采用锚杆支护的技术方案可以使巷道上覆岩层形成一个整体，提高了巷道围岩的稳定性。具体过程为：在巷道内每隔一段距离打钻并钉入锚杆，岩层相与铆合，形成多个结构稳定的锥形整体，能够承受上覆岩层的部分自重应力。由于岩层中间和破碎岩石之间裂隙的存在，导致锚固过程中岩体变形并呈现矿压显现，释放的压力强度与原岩应力强度十分接近，经工业试验结果表明，经锚杆支护加固后巷道围岩加固强度相当于原岩应力强度的94%以上。
4.3加强围岩强度
提高围岩强度是解决软岩支护的根本措施。锚杆和注浆是两种有效的方式方法，均能促使形成围岩加固的承载圈，发挥围岩的自承能力，有效防止围岩的塑性流动。
4.4联合支护施工工艺
锚网喷架棚联合支护的最佳支护效果，需要如下工艺为保障。施工顺序为，综掘机掘过后，即进行锚杆支护，要求施加于锚杆的螺母预紧力矩要达到200 N·m以上，从而增加锚杆对围岩的预应力，施加于锚索上的预紧力要达到 150k N以上，增加支护体系对深部岩层的预应力；锚杆支护后12米即进行架棚支护，加强对围岩的控制效果；架棚之后，尽早进行喷浆，防止表面风化，控制围岩表面破碎成度。
结束语
煤矿的开采时间越长，矿井越深，矿井上部的压力越大，这时的巷道极易因为压力过大而导致变形，尤其是在软岩地质的地方。这种情况不仅增加了维修消耗，影响煤矿的正常开采，对于采矿工作人员的生命安全也造成了很大的威胁。因此，必须加强巷道的支护工作，让煤矿开采更加的安全顺利。
参考文献
[1]谢拓.煤矿软岩巷道支护技术的研究及发展[J].科技与企业,2014,02:155-156.
[2]贺峰.煤矿软岩巷道支护技术[J].中国高新技术企业,2010,15:127-128.
[3]孟庆彬,乔卫国,林登阁,孔令辉.深部软岩巷道支护技术研究及工程实例[A].中国煤炭工业协会.全国煤矿千米深井开采技术[C].中国煤炭工业协会:,2013:6.