淺談軟巖巷道支護技術及措施的研究

摘 要：軟巖巷道支護都是煤礦建設與生產所面臨的重要問題之一。通過對軟巖巷道支護原理、軟巖巷道支護中存在問題的分析，提出了以"架棚+錨網+注漿"。三位一體的巷道支護技術方案，并針對不同圍巖性質分析了相應的支護技術。實踐證明，該技術在軟巖巷道支護中的應用不僅有效增強了巷道的穩定性，而且降低了巷道的維修量。

關鍵詞：巷道；軟巖；支護技術

軟巖巷道巖體強度低、圍巖松動范圍大，要想保證正常生產以及巷道穩定，就必須采用科學合理的支護方案和支護對策，以對各種圍巖特性進行適應和改善，從而取得經濟上合理、技術上可行的效果。軟巖層的膠結程度差，且具有流變、膨脹等特性。因此，對軟巖巷道支護技術進行研究對增強巷道的穩定性，保證正常生產具有非常重要的意義。

1 軟巖巷道支護機理

通過對工程現場巷道變形情況的觀察以及軟巖變形的基本特點可知，軟巖受圍巖應力的作用，產生了較為復雜的變形方式，故而，軟巖巷道支護設計面臨著更高的挑戰。為了保證軟巖的極限承載力，一般在軟巖巷道支護設計過程中禁止圍巖處于塑性狀態。圍巖應力狀態會因煤礦開采而發生改變，而為了保證圍巖的承載能力就必須對圍巖進行加固，也就是為巷道提供一定的支護。若圍巖在巷道挖掘后而受到的各應力（ 靜水壓力、重力、構造應力、土壓力等） 合力為P合，當對軟巖巷道進行支護之后，P合是指支護結構提供支撐力、圍巖的自撐力和圍巖變形而產生工程力三者的合力。因此，當圍巖應力狀態發生改變時，圍巖難免會出現一些塑性區域，而想要降低塑性力對圍巖造成的危害，就可以借助提供支撐力和變形空間的方式來實現[1]。

2 軟巖巷道施工支護的難點

煤礦軟巖巷道的支護，特別是軟巖回采巷道支護屬于煤礦的一項重大難題，之前實施的支護從理論認知和支護技巧上都面臨著相應的困難，體現在：

（1）圍巖的破壞和變形。支護屬于一個過程，要想確保圍巖變形過程和此過程的統一，務必有效地把握圍巖的變形機理，只有以此作為前提條件，才可以選用適宜的圍巖支護參數、支護類型，支護時機等。盡管軟巖破壞和變形機理已基本完善，但具體某一煤礦的破壞規律和變形特征研究仍然不夠。

（2）支護策略。跟硬巖巷道進行比較，軟巖巷道的破壞和變形具備自身的特殊性，需要實施跟軟巖巷道相符合的支護策略。目前針對單一煤礦的軟巖支護策略還比較少，遠遠不能滿足支護需要。

（3）支護參數。選用支護參數是制約巷道可靠性的一個十分關鍵的要素。之前選用支護參數大致都使用工程類比的方法。在簡單的地質條件影響下，這個方法是可取的。然而，在復雜地質條件下是難以適應的。

3 軟巖巷道支護存在的問題

3.1 支護方式不合理

（1）在未對圍巖巖性及巷道變形特點進行綜合分析的情況下，就盲目地采用單一的軟巖巷道支護方式，導致巷道支護有效性降低；

（2）錨桿噴支護體系中，錨索和錨桿作用沒有得到有效配合，影響了承載整體的形成；

（3）錨桿端周圍的圍巖產生破裂，造成錨固力降低，支護作用失效；

（4）巷道一些開裂的關鍵部位沒有得到有效的檢查、維護，成為了破壞巷道的隱患，從而對整個支護系統的穩定性造成不利的影響。

3.2 支護材料強度不夠

在實際生產過程中，當軟巖巷道圍巖應力較大時，棚支護巷道出現棚腿折彎變形、棚梁成尖桃形破壞等現象；錨網噴支護巷道出現錨索被拉斷、網片焊接處被拉開、錨桿托盤變形或者被擠入碎脹圍巖中等現象。造成上述現象的根本原因是巷道支護材料的強度無法滿足現場施工要求。

3.3 現場管理不到位

（1）在爆破掘進過程中，經常發生“少打眼、多裝藥”的現象，導致巷道圍巖受到爆破沖擊波的影響而遭到更大程度的破壞，為后期巷道支護增加了難度；

（2）施工時由于施工工藝限制，而在支護過程中首先對拱基線上部的巷道進行支護，而拱基線以下部分的巷道則由于長期裸露在空氣中，受風化作用的影響而造成碎脹；

（3）在噴漿時漿料的攪拌不均勻，噴漿后養護不及時，導致漿皮粘結強度較低，一旦巷道壓力增加很容易造成大面積開裂、脫落[2]。

4 軟巖巷道支護技術

在煤礦巷道掘進過程中，圍巖性質經常發生變化，而針對圍巖性質的不同也應采取不同的支護技術。

4.1 中等穩定以上的圍巖

當巷道圍巖穩定性處于中等以上時，可以采取先錨網、后架棚、再注漿的支護技術。

（1）錨網支護。錨網支護是指鋼筋網與性能較高的錨桿的聯合支護，其中鋼筋網和錨桿的規格要滿足設計要求。拱頂錨桿的排距和間距均700 mm，錨固力不得小于150 kN，錨桿預緊力應保證在80 kN 以上。

（2）架棚支護。架棚支護指的是借助U型鋼拱形支架所具有的一定的支撐能力和可縮性能對巷道兩側和頂部的約束能力進行加強。

（3）密閉注漿。在上述工作完成之后進行壁后注漿，以組成聯合支護體系，從而使支護結構的承載能力和整體性得到有效增強，進而為支護結構和巷道的穩定性提供保障。

4.2 松散圍巖

當巷道圍巖較為松散時，可以采取先架棚、后補錨索、再注漿的支護技術。當架棚支護工作完成之后，利用高預應力錨索系統對關鍵部位進行加強。在錨索布置安裝時，應該保證錨索的長度、排距滿足施工要求，在錨索安裝時要確保預緊力達到設計要求。

4.3 破碎帶

針對破碎帶一般采用先超前注漿、后架棚、再補錨的支護技術，其中注漿、補錨和架棚施工技術如上述，超前注漿施工技術為：

（1）短孔預注漿施工。將5個超前預注漿錨桿布置在巷道輪廓線拱頂部位。

（2）長孔超前注漿。將2個注漿孔布置在巷道輪廓線拱頂部位，其中角度為15～20°，孔深8～10 m。

5 軟巖巷道支護措施

（1）在確定軟巖巷道的支護結構時需要先明確圍巖的物理力學性質，比如流變性、膨脹性、礦物成分以及應力的分布狀態等，科學判斷圍巖的變形特點，從而選擇最合理的支護技術，以免在實際的工作中出現失誤；

（2）結合軟巖巷道具有易變形、圍巖變形明顯、來壓快、礦壓大的特征，需要遵循先柔后剛、先讓后支的原則；

（3）軟巖巷道支護需要滿足加固、讓壓以及卸壓的要求，對于來壓快、礦壓大等情況需要及時卸壓；對于巷道易變形的特點，需要讓的及時且適度；對于薄弱的位置需要及時加固；

（4）科學選擇巷道的尺寸及其形狀，以受力較好的小圓形斷面為最佳；

（5）因為軟巖自穩的時間短，且易短時間變形，需要進行及時支護，而且支護體要保持較好的初撐力，為了避免底鼓，需要選擇全封閉的支護體；

（6）安排專人對軟巖巷道進行專業維護與監測，根據實際的監測情況合理地選擇防護措施，及時維護；根據監測的結果科學總結來壓的特點，為巷道支護提供保障。

6 結語

軟巖層的巖體結構剛度和強度較小，在煤礦掘進時使巷道圍巖進入高應力狀態，極易造成軟巖的破碎，從而對煤礦的安全生產造成不良影響，因此支護技術的應用是非常有必要的。在實際生產過程中，不同圍巖性質的應力狀態也不同，如果采用單一的支護技術方案，不僅無法取得預想的效果，而且會引起更大的安全隱患。因此，在實際煤礦巷道掘進中應該根據實際圍巖性質選用合理的支護形式，從而保證煤礦開采的安全性。

參考文獻：

[1]范忠明，張金山，馬猛.深部礦井軟巖巷道支護探究[J].山西焦煤科技. 2012（07）

[2]賀峰.煤礦軟巖巷道支護技術[J].中國高新技術企業. 2010（15）

[3]范生魁，王月星.軟巖巷道支護理論與應用[J].河北煤炭. 2009（04）

作者簡介：

趙洋（1985——）男，漢族，黑龍江省大興安嶺地區加格達奇區人，畢業于黑龍江科技學院，采礦工程專業，工程師，主要從事煤礦技術管理工作。