試述煤礦井下軟巖巷道施工支護技術研究應用

許小六

摘 要：煤炭資源在社會發展中居于重要地位，但是煤炭資源屬于不可再生的地下資源，隨著開采的不斷深入，對地下巷道的損壞也在不斷增加，從而增加巷道的危險系數，尤其是針對軟巖巷道，必須做好支護措施，以保證煤炭開采的正常進行。

關鍵詞：煤礦；軟巖巷道；支護

隨著煤礦使用時間的不斷延長，本身可采煤層逐漸減少，開采難度越來越高，加強對軟巖巷道的支護管理，對于保證煤礦安全生產具有非常重要的意義，必須提高重視。軟巖巷道支護施工會受到多種因素的影響，主要是來自礦井周圍與頂部的壓力，因此對于支護技術的要求也是非常高的，這也是保證煤礦企業安全生產的重要前提。

1 軟巖概述

軟巖地質在煤礦開采中經常遇到，較易發生塑性變形，其主要形態表現為泥巖、粉巖狀，主要特點表現在以下幾個方面：

1.1 低強度高膨脹型類別的軟巖特性主要有：塑造性好、易于膨脹、便于流動、擾動性高、崩解性強等，其巖質松軟、易碎、強度低，軟巖中存在的泥質成分和含有的膨脹性物質微粒，使得軟巖很容易出現塑性形變，一旦接觸到水分容易發生形變（軟化、膨脹等），對風化、震動等承受能力薄弱。當巷道圍巖是此類型軟巖時，圍巖耐擾動力差，容易變形，給支護工作造成很大難度。

1.2 高應力型軟巖的特性主要有：并不是巖體本身的性質屬于軟巖，隨著開采深度達到一個程度，巖性也隨之改變，變為具有軟巖特征。隨著煤礦開采技術的發展，礦井開挖的深度在持續增加，有的煤礦因為受到的上覆巖層重力大幅度加大，從而導致應力場復雜多變；在應力較高的時候，一旦有擾動發生，將會對圍巖產生較大的影響，導致圍巖易于破壞，出現新裂紋，產生膨脹效應。

1.3 破碎性型軟巖的特性主要有：圍巖巖層紋理相異、縫隙錯綜多樣，巖層細碎，穩定性能不好。受該特征的影響，施工作業人員在執行巷道開挖和支護過程中比較困難，施工危險因素較多，可能會發生冒頂、片幫等事故。

1.4 復合型軟巖通常指低強度高膨脹性軟巖、高應力軟巖、極破碎軟巖的任意組合方式。

2 軟巖巷道支護原理與支護原則

2.1 支護原理。巷道圍巖巖體屬于軟巖結構時，支護關鍵點在于探索和充分利用軟巖的自身承受能力。需要對施工巖層進行特征分析，掌握地壓情況，通過科學的設計手段，使支護結構和作業過程足以應對圍巖變形的任何情況，以此實現控制巷道圍巖形變和巷道安全的目的。

2.1.1 應使支護結構的承受能力（強度）與圍巖的自承受力有較好的適應性，與圍巖形變相適應。事實論證，僅僅依靠增加支護剛度來強化巷道支護，很難實現預期效果。

2.1.2 采用卸壓適宜、加固和支撐相結合的技術措施。當圍巖巖層應力較高時，進行適當的卸力；當圍巖巖層形變較大時，預留適當的余量；當圍巖巖層結構散碎，要進行及時加固，防止坍塌。

2.1.3 及時測量圍巖變形量，第一時間掌握圍巖變形形態，及時反饋測定結果，為二次支護提供技術參數，有針對性地進行二次支護設計。

2.2 支護原則。（1）對圍巖的殘余強度進行維持；（2）盡量提高圍巖的殘余強度；（3）學習和使用科學先進的支護技術和工藝，全面開發圍巖的自承載力；（4）強化綜合治理、連續監控的支護思想。

3 支護類型

3.1 整體剛性支護。該支護一般分為：全封閉鋼支架、整體預制模板、現澆封閉鋼筋混凝土等。事實表明，當支護強度提高時，巖層承受壓力隨之增大。促使支護受力有所提升，相反，支護載荷卻未能降低，支護發生彎曲和損壞狀況不能很好改善。所以，整體剛性支護不能有效處理圍巖和支護間的矛盾，不適用于變形量大、地壓高的軟巖結構圍巖。

3.2 剛性支護加柔體墊層支護。該類型支護主要有兩種形式，即圓料砌喧加可縮層、條帶。能夠提升巷道巖層的強度，由于可以進行微量的伸縮，起到一定的緩沖作用，可是，由于砌體本體具有較高的剛度，使得能夠適應的變形量甚微，故不適合于變形量較大的軟巖巖層巷道。該方式還存在一定弊端，即支護作業進度較慢，施工者作業強度大。

3.3 U型鋼可縮性支架支護。U型鋼可縮性支架支護適合支護膨脹性巖層、斷層破碎帶。此支架具有可伸縮性能，具備良好的支撐力。當支架受壓變形后，對原載荷起到一個卸壓的作用，支架負荷下降。然而，U型鋼支架應用于巷道支護中，其支撐性能無法充分體現。原因在于：在巷道開挖和支護作業時，不可避免地在支架后方出現深淺不一的凹坑，凹坑使得支架與巖層貼合不充分。

3.4 錨噴支護。普遍認為錨桿及其聯合支護是最優支護。一般把錨桿支護當做主動支護，并非所有的錨桿都是主動支護作用。主、被動支護的主要區分是：支護構件對巖層的支撐力是否為錨桿主動給予的。安裝錨桿的時候，需要施加足夠的預緊作用力，以便去除支護構件的初始位移量，同時給巖層施加預緊作用力，緩沖了部分應力。

4 支護對策

（1）科學設計巷道布局。在規劃初期認真勘察，熟悉巖層特性，優選巷道方位，盡可能避開高應力區。（2）斷面定形要合理，參考巷道上方壓力、兩側壓力，優化巷道位置及方向。對巷道上方壓力大、巷道兩側壓力低、巷道下方壓力微弱，此時，推薦使用直墻半圓拱斷面；對巷道巖層質地軟、巖層含膨脹性物質、巷道上方和兩側壓力比較高，巷道下方還有一定壓力。（3）適度提升巷道圍巖強度。軟弱巖層最為可靠的支護技術是錨桿和注漿。兩種方法都能有效生成巖層加固的承載范圍，最大程度上依靠巖層的自承力，阻止巖層的流動性。（4）護表力適度加大，強化巖層外表強度。巖層外表完好度好壞直接影響支護效果，要想支護效果好，必須保證有效提升巖層外表完整度。科學施工完善巖層表面強度（如噴漿法、設網法等），優化巖層受力狀況，加大巷道巖層強度，保證巷道安全穩定。（5）使用剛柔相輔的整體支護結構。最大程度加大巷道巖層的自承受力。（6）適當提高錨桿支護的預緊力，竭力實現主動支護。錨桿需要承受較大的預緊力，所以錨桿必須有好的剛度。單一錨桿對巖層作用力面積小，作用于巖層的范圍小，想要作用于大范圍的巖層，可以使用托板、鋼帶、金屬網等構件把錨桿的作用力擴散，以實現高效優良支護。

5 結語

文章主要對目前煤礦軟巖巷道掘進支護工作中的支護原則及技術的應用進行分析，支護類型主要有整體剛性支護、剛性支護加柔體墊層支護、U型鋼可縮性支架支護、錨噴支護等幾種，在實際施工作業開展時要結合工程實際情況合理選擇。筆者結合自身多年的工作經驗對軟巖支護工作進行全面的控制，做好全面的施工管理工作保證施工組織體系完善，提升施工質量，從不同的方面來解決軟巖巷道掘進支護施工中的難題。

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