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摘要：煤矿软岩巷道是煤矿开采中不可忽视的重要问题。由于软岩巷道工程所处的地质环境复杂，其支护技术一直是影响煤矿正常生产的重要问题之一。伴随着煤矿开采深度的加深，软件矿井的数量也在不断攀升。当前，由于软岩巷道支护无效而导致的经济损失不计其数，使得煤矿矿井的开采与掘进陷入了无法发展的困境。因此，针对煤矿软岩巷道掘进支护技术进行研究对于煤矿软岩巷道掘进有着重大的意义。
关键词：煤矿软岩；巷道掘进；支护技术
1 煤矿软岩巷道
工程软岩主要是指基于工程力的作用下可以形成显著塑性变形的工程岩体，其通常是难以支护的。
软岩类型众多，主要有松散型、破碎型、流变型以及硬岩软化型等等。软岩松散程度高，岩体结构松散，孔隙率大，岩体强度较弱，稳定性低。当前常见的砂质泥岩、炭质泥岩等都在软岩的范围中。
通常软岩的抗压强度低于 200MPa。相对于硬岩石来说，软岩拥有较强的吸湿性，在遇到液体时十分容易出现膨胀，并且导致岩体出现瓦解的情况。软岩膨胀通常是指高岭石、蒙脱石等类型岩石出现膨胀的过程。
煤矿软岩巷道十分容易变形，变形持续时间长，并且隐藏流变性质 。通常来说，变形时间大约在 2 个月左右，个别严重者会持续半年左右。软岩巷道的变形速率高，一旦开始出现变形的苗头，则变形范围会不断扩大，从而对煤矿巷道造成严重的安全威胁。
2软岩巷道支护机理
通过对工程现场巷道变形情况的观察以及软岩变形的基本特点可知，软岩受围岩应力的作用，产生了较为复杂的变形方式，故而，软岩巷道支护设计面临着更高的挑战。为了保证软岩的极限承载力，一般在软岩巷道支护设计过程中禁止围岩处于塑性状态。围岩应力状态会因煤矿开采而发生改变，而为了保证围岩的承载能力就必须对围岩进行加固，也就是为巷道提供一定的支护。若围岩在巷道挖掘后而受到的各应力(静水压力、重力、构造应力、土压力等)合力为P合，当对软岩巷道进行支护之后，P合是指支护结构提供支撑力、围岩的自撑力和围岩变形而产生工程力三者的合力。因此，当围岩应力状态发生改变时，围岩难免会出现一些塑性区域，而想要降低塑性力对围岩造成的危害，就可以借助提供支撑力和变形空间的方式来实现。
3 软岩巷道支护存在的问题
3.1 支护方式不合理
1) 在未对围岩岩性及巷道变形特点进行综合分析的情况下，就盲目地采用单一的软岩巷道支护方式，导致巷道支护有效性降低;
2) 锚杆喷支护体系中，锚索和锚杆作用没有得到有效配合，影响了承载整体的形成;
3) 锚杆端周围的围岩产生破裂，造成锚固力降低，支护作用失效;
4) 巷道一些开裂的关键部位没有得到有效的检查、维护，成为了破坏巷道的隐患，从而对整个支护系统的稳定性造成不利的影响。
3.2 支护材料强度不够
在实际生产过程中，当软岩巷道围岩应力较大时，棚支护巷道出现棚腿折弯变形、棚梁成尖桃形破坏等现象;锚网喷支护巷道出现锚索被拉断、网片焊接处被拉开、锚杆托盘变形或者被挤入碎胀围岩中等现象。造成上述现象的根本原因是巷道支护材料的强度无法满足现场施工要求。
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3. 3 现场管理不到位
1) 在爆破掘进过程中，经常发生“少打眼、多装药”的现象，导致巷道围岩受到爆破冲击波的影响而遭到更大程度的破坏，为后期巷道支护增加了难度;
2) 施工时由于施工工艺限制，而在支护过程中首先对拱基线上部的巷道进行支护，而拱基线以下部分的巷道则由于长期裸露在空气中，受风化作用的影响而造成碎胀;
3) 在喷浆时浆料的搅拌不均匀，喷浆后养护不及时，导致浆皮粘结强度较低，一旦巷道压力增加很容易造成大面积开裂、脱落 。
4煤矿软岩巷道掘进支护技术
4.1选择合适的巷道位置
在选择软岩巷道掘进支护技术时要进行合理的设计，根据煤层的岩性来选择最为合适的巷道位置，尽量避开软弱岩层。在进行地质勘探的过程中，需要真实、完整的掌握岩石物理学性能、岩石水理性质等，清楚了解主应力的方向与力度，以便选择合适的位置、岩层，尽量避免高应力区域。
4.2选择合适的支护断面
目前，煤矿巷道支护大多都是使用直墙半圆拱断面，该类型支护断面较为适合顶压力较大、侧压力较小、无底鼓的环境。而马蹄形则较为适合用于围岩松软、膨胀性强、定压侧压都较大，并且有一定底压的巷道环境。圆形断面则较为适合膨胀性软岩，四周压力较大的情况。如果巷道四周压力较大，但是分布情况不均匀的话则可以采用椭圆形断面并且视顶压与侧压的情况来选择竖直或水平布置。
4.3强化围岩强度
煤矿软岩巷道最为突出的特征就是强度低。因此，在进行软岩巷道掘进支护的技术中强化围岩强度是提升软岩支护力度的重要方式。在众多强化围岩强度的方式中，锚杆与注浆是十分常见且有效地增加强度的方式。上述两种方式可以推动围岩加固承载圈的形成，以便充分发挥围岩的承受能力，防止围岩出现塑性流动。具体来看，还是需要针对软岩巷道不同的实际情况来选择合适的加固技术。
4.4提升锚杆支护的预紧力
在锚杆支护中，锚杆预应力起到了关键的作用。预应力较高则要求锚杆拥有较高的强度。在锚杆支护中，单根的锚杆预应力十分有限，因此在支护过程中必须要使用托板、钢带、金属网等构件来强化锚杆预应力，使得其能够扩散大周围更大范围的围岩当中，形成有力的支护结构。
4.5科学设计巷道位置
在设计巷道位置的时候可以关注以下几点:
(1)在设计巷道前需要对矿井下水文地质情况、工程地质特点、应力场分布、岩层岩性等进行真实而完整的调查，以保障巷道设计的科学性。
(2)在进行大巷道布设时，走向的选择应该尽可能地与应力的方向相平行。同时，还需要避免不同节理发育带、断层等情况。
(3)在设计巷道的过程中应该尽量保持简单明了，避免空间的交错重叠。同时，矿井下峒室的施工过程需要按照巷道的实际情况来调整顺序。
(4)在软件巷道的施工过程中要尽量原来支撑移动压力以及采场固定支撑压力的影响范围，而是尽量布设在应力较低的区域。
5软岩巷道支护措施
1) 在确定软岩巷道的支护结构时需要先明确围岩的物理力学性质，比如流变性、膨胀性、矿物成分以及应力的分布状态等，科学判断围岩的变形特点，从而选择最合理的支护技术，以免在实际的工作中出现失误;
2) 结合软岩巷道具有易变形、围岩变形明显、来压快、矿压大的特征，需要遵循先柔后刚、先让后支的原则;
3) 软岩巷道支护需要满足加固、让压以及卸压的要求，对于来压快、矿压大等情况需要及时卸压;对于巷道易变形的特点，需要让的及时且适度;对于薄弱的位置需要及时加固;
4) 科学选择巷道的尺寸及其形状，以受力较好的小圆形断面为最佳;
5) 因为软岩自稳的时间短，且易短时间变形，需要进行及时支护，而且支护体要保持较好的初撑力，为了避免底鼓，需要选择全封闭的支护体;
6) 安排专人对软岩巷道进行专业维护与监测，根据实际的监测情况合理地选择防护措施，及时维护;根据监测的结果科学总结来压的特点，为巷道支护提供保障。
总之，软岩层的岩体结构刚度和强度较小，在煤矿掘进时使巷道围岩进入高应力状态，极易造成软岩的破碎，从而对煤矿的安全生产造成不良影响，因此支护技术的应用是非常有必要的。在实际生产过程中，不同围岩性质的应力状态也不同，如果采用单一的支护技术方案，不仅无法取得预想的效果，而且会引起更大的安全隐患。因此，在实际煤矿巷道掘进中应该根据实际围岩性质选用合理的支护形式，从而保证煤矿开采的安全性。
参考文献
[1]李亚辉.化乐煤矿泥化软岩巷道支护及快速掘进技术研究[D].中国矿业大学,2015.
[2]韩志婷.金宝屯煤矿深井高应力软岩巷道支护技术研究[D].中国矿业大学,2015.
论文作者:程乐林
论文发表刊物:《防护工程》2017年第9期
论文发表时间:2017/9/6
标签：巷道论文; 围岩论文; 煤矿论文; 应力论文; 强度论文; 锚杆论文; 断面论文; 《防护工程》2017年第9期论文;