軟巖巷道支護問題與對策

吳良勝

摘要：軟巖巷道支護隨著煤礦開采深度增加變得愈加困難，迫切需要尋找和研究新的支護技術以解決工程實際問題。針對此類礦山需求，本文以軟巖巷道支護為研究對象，在闡述了軟巖的基本概念和軟巖巷道支護現狀的基礎上，提出了可縮性金屬支架結合錨注支護的復合型支護方式，對于巷道圍巖控制具有重要意義。

關鍵詞：深井；軟巖巷道；可縮性金屬支架；復合型支護

一、軟巖的基本概念

軟巖是軟弱、破碎、松散、膨脹、流變、強風化蝕變及高應力的巖體之總稱，分為地質軟巖和工程軟巖兩類。前者是指強度低、孔隙度大、膠結程度差、受構造面切割及風化影響顯著或含有大量的膨脹性粘土礦物的松、散、軟、弱層；后者是指在工程力作用下能產生顯著塑性變形的工程巖體，工程力是指作用在工程巖體上的力的總和，它可以是重力、構造殘余應力、水平作用力和工程擾動力以及膨脹應力等，顯著性塑性變形是指以塑性變形為主體的變形量超過了工程設計的允許變形值，并影響了工程的正常使用。

二、深井軟巖巷道支護存在的問題

牽涉到工程安全問題時，人們對此關注度較高。我國歷來重視軟巖巷道支護安全，尤其是在當前大多數煤炭進入深井開采模式的背景之下，迫切需要尋找和研究新的支護技術以解決工程實際問題。但在關于軟巖巷道支護理論認識和方法研究方面還是存在一定誤差，依筆者來看主要包括以下幾個方面：

（一）圍巖變形破壞機理

以往人們普遍認為巷道支護僅是巷道開挖后采取支架支護的過程。巷道支護是對圍巖的支護過程這個說法沒什么問題，但必須建立在充分認識圍巖變形破壞機理的基礎上，只有深入透徹地研究變形機理，才能選擇適當的支護時機和支護形式，使支護與圍巖變形相協調。

（二）支護對策

采用硬巖巷道的支護方式來解決軟巖支護問題這種做法是不正確的，因為軟巖巷道與硬巖巷道的變形破壞特征完全不同，需要研究適合于軟巖的支護對策。

（三）支護參數

巷道穩定性是巷道支護主要考慮的問題，選擇合適的支護參數對于巷道穩定性十分重要。以往人們通常采用工程類比法，工程地質條件較簡單時類比法基本滿足要求，但在地質條件復雜的情況下很難通過此法來決定軟巖巷道支護參數。

三、礦井軟巖巷道圍巖支護的技術方案

有關專家提出利用可縮性金屬支架結合錨注支護的復合型支護方式對深部礦井軟巖巷道進行控制。

（一）錨桿支護加固

在深部礦井開拓軟巖巷道時，其圍巖穩定性遭到破壞。利用合理的錨桿支護可以將破碎的圍巖體錨固成多個錐形整體，它們相互摩擦、相互鉸合、相互擠壓，進而使開拓的巷道周邊形成一個個整體。在破碎巖石相互摩擦、相互鉸合、相互擠壓的過程中，由于破碎巖石多含有裂隙，其變形性能較大，可以釋放部分礦山壓力。其釋放壓力強度幾乎與原巖體的強度接近，中國礦業大學董房庭教授試驗結果表明：錨桿對破碎圍巖加固后，圍巖體的強度可達原強度的94%以上。

（二）可縮性金屬U型鋼棚加固

深部礦井軟巖巷道受上覆巖層自重應力和原巖應力的影響，經開拓影響后，不僅會出現頂板下沉量大、下沉速度快，巷道兩幫移近量大，而且巷道底板可能會鼓起。這種情況下，可采用可縮U型鋼棚加固巷道，因為U型鋼棚有足夠的可縮量，也能滿足不同的可縮方向的要求，另外有較好的增阻速度及支護阻力，可以形成具有高支撐力和整體性的先柔后剛的支護體系，能適應沿空留巷的要求。

（三）注漿加固

1.注漿原理。軟巖巷道中圍巖的強度和變形主要由弱面控制，因弱面的強度及彈性模量均較低，所以巷道圍巖變形量大，維護困難。注漿可以將松散的巖石膠結成整體，提高巖體的內聚力及內摩擦角，以加強巖體的力學性能。注漿能封閉巖石自身，不但可以防止軟巖風化和吸水軟化，也將巖體強度大大增強，達到提高圍巖的承載能力的目的。

2.注漿量及注漿時間確定。由于圍巖巖體的裂隙發育不同和圍巖巖體受擾動范圍的不均勻性，圍巖巖體吸漿量也有較大的差異，通常情況下以不發生大量跑漿為注漿時間。為了能夠有效防止漿液在注漿壓力的作用下可能沿圍巖體弱面擴散，造成漏漿、竄液等現象的發生。注漿過程中在控制注漿量和注漿壓力的情況下，也要適當控制注漿的時間，在一般情況下注漿的時間不能過長。軟巖巷道的圍巖巖體裂隙不發育或發育程度低將導致注漿速度慢和注漿漿液擴散更困難等問題，為了達到近似理想的注漿效果，必須改進注漿壓力、注漿時間延長。

3.注漿工藝。注漿工藝在一定程度上影響巷道圍巖注漿加固的質量。工序過程如下：

（1）打孔：根據巷道圍巖體的周邊因素與具體工程情況，按照注漿設計的打孔參數，采用錨桿鉆機打注漿孔。

（2）封孔：封孔質量是保證注漿壓力的關鍵，注漿時一般采用膠管封孔器封孔。

（3）注漿：在保證封孔安全可靠的情況下進行注漿，注漿順序為底板→兩幫→頂板。

（4）管路清洗：應吸入清水對注漿泵和注漿管路進行清洗，防止因漿液凝結導致堵塞注漿泵和注漿管。

四、結語

（一）“可縮性金屬支架結合錨注支護”的復合型支護思路是從加固圍巖體的角度出發，有效地利用圍巖的自身支撐能力，達到維護圍巖穩定性的目的； 而錨注支護使巷道支護實現了支護特性的轉變（ 被動支護轉變為主動支護） ，大大提高了支護結構的承載能力，提高支護結構的穩定性。

（二）“可縮性金屬支架結合錨注支護”的復合型支護，通過注漿不僅可以提高圍巖自身承載能力的強度，而且為錨桿支護提供穩固的基礎，可以有效地控制復雜的軟巖巷道變形大的問題，是解決深部礦井軟巖巷道礦壓顯現問題的有效方法。

（三）注漿技術的應用能夠加固巷道圍巖，改變圍巖的松散結構的物理狀態，提高圍巖體的一體性。