软岩巷道围岩变形破坏特征与施工探讨

[摘 要] 随着我国资源消耗的日益增加以及资源开采的进一步发展，开采作业难度也逐渐增大，矿区井巷将位于高应力环境之中，无疑对开采作业的难度和技术要求发出了更高的挑战。本文探讨了软岩巷道围岩变形破坏特征，并提出了利于施工的建议，以期抛砖引玉，求教于方家。

[关键词] 软岩巷道； 围岩； 施工

1 软岩巷道围岩的变形破坏特点及影响因素

通常情况下，软岩巷道围岩变形经历三个阶段并且呈现蠕变的状态，围岩变形初期变形量大，来压快，具有明显的时间效应。由于软岩巷道自稳能力较差，且具有大变形的特性，为了避免支护被压坏，更好的维护巷道安全，不适合用钢性支架，总而言之，软岩巷道围岩变形初期要进行一系列的防护措施，控制其变形态势，否则岩块冒落，最终会导致巷道破坏。其次，软岩巷道多为环向受压，且非对称。巷道开挖后不仅顶板变形易于冒落，底板也将产生强烈的底鼓。如果对巷道底鼓不加以控制，则会出现严重的底鼓并导致两帮破坏，顶板冒落。再次，软岩巷道变形一般随矿井深度加大而增大。不同矿区、不同地质条件下都存在一个软化临界深度，超过临界深度，支护的难度明显增大，且软岩巷道变形在不同的应力作用下，具有明显的方向性。另外，软岩的失水和吸水均可造成软岩发生膨胀变形破坏和泥化破坏。

软岩巷道围岩变形的影响因素主要有，岩性因素：岩体本身的强度、结构、胶结程度及胶结物的性能，膨胀性矿物的含量等，这均是影响软岩巷道变形的内在因素；工程应力的影响：它是造成围岩变形的外在因素。垂直应力、构造残余应力及工程环境和施工的扰动应力，邻近巷道施工、采动影响等，特别是多种应力的叠加情况影响更大；水的影响：包括地下水及工程用水，尤其是对膨胀岩，水对其变形的影响极大，水不仅造成粘土质岩的膨胀，同时还大大地降低了岩石的强度；时间因素：流变是软岩的特性之一，巷道的变形与时间密切相关。

2 软岩巷道的锚网索喷支护

软岩巷道的支护经历了单一的支护形式逐渐发展为联合支护形式以及各种多次支护，并形成了各种系列支护技术，如锚喷和锚网喷以及锚喷网架、锚喷网架注系列技术、钢筋混凝土支护系列技术、钢架支护系列技术、注浆加固系列技术、料石碹支护系列技术和预应力锚索支护系列技术。近年来由于锚索技术的迅速发展，深度矿井软岩巷道大多用其作为主要的支护形式，由于锚索技术具有控制巷道的稳定性，并且能有效结合深部围岩和浅部围岩，共同构成岩体支护，逐渐二十一世纪我国软岩巷道的主流支护方向。另外需要格外注意的是，软岩工程中要想有效利用锚网索喷支护技术，就在围岩变形的第一阶段进行控制，并稳定住第二阶段防止工程破坏，才能在第三阶段控制住各种不利的影响因素，稳定局部，防止在工程服务年限内发生顶板事故。

2.1 根据不同情况实施不同支护方法

围岩整体移动造成的剪切破裂同常出现在软岩巷道侧帮或顶部，虽然是由于围岩不均匀的整体移动造成的局部破坏，但究其本质也是极易导致岩石发生大规模的破裂。不少工程通常只稍微加固局部破裂部位而不进行全面支护是十分错误的。因此，不仅要及时对破裂部位加以修补，同时还要设立能够形成闭合结构的封底，使巷道整体更加牢固。

软岩工程锚网索喷支护技术的第一要素和第二要素分别是形式和参数，然而支护施工时间是锚网索喷支护技术的第三要素，为了及时控制围岩变形，在巷道开挖之后要立即进行锚网喷支护工作，其次，软岩具有较强的长期蠕变性，因此后期的稳定工作也十分重要，在巷道开挖十几天，围岩逐渐趋于稳定后再喷射一层砼支护，可以有效防止压力和控制后期蠕变，更能确保支护的稳定性。而对于破碎岩体，其积少成多的重量也非常容易导致坍塌冒落，松散的岩石与其他岩石不同，它的蠕变性并不是十分明显，因此要在应力调整的阶段稳定围岩。然后对于破碎岩石和其他岩石结合的复杂地质区域，可以针对具体情况考虑采取复合的支护形式。

2.2 一般采用锚网索喷联合支护，必要时采用复合支护

软岩工程中，通常情况下并不建议使用单一的喷射混凝土支护。经过调查发现，由于锚杆或脱落以及锚杆间岩石冒落，极易导致钢筋砂浆锚杆失去其原有的支护作用。因此，单一的使用锚杆支护而缺少喷层保护是不恰当的选择。一些重要工程服务年限较长，同时围岩极不稳定，应采取复合支护的形式，例如锚网喷、加工字钢支架、双工字钢支架或U型钢支架、U型钢切护式支架等联合支护形式。

3 软岩巷道支护设计应注意的几个问题以及相关对策

3.1 巷道的位置及断面大小

矿区巷道空间上方的岩体是由支护和附近其他岩体支撑的，巷道支护与围岩会因此形成一个共同作用的力学体系，围岩的相对高度与支架所承重量呈现反比例关系，围岩相对高度越高，支护所承重量越小，反之，围岩相对高度越低，支护所承受的重量越大，围岩的变形量因此而增加。从力学的角度看，支护所承重量是远远小于围岩所承受的重量的，因此开挖巷道时，选择一个相对坚实完整的围岩是十分必要的，是有效提高巷道安全性和稳定性的途径之一。其次，岩石的受压性虽然比较高，但是却容易被拉应力拉裂，因此岩石断面越大，支架的承载力反而降低。所以巷道的选择不仅位置重要，断面的大小也是不容忽视的。

3.2 采用柔性支护和二次支护形式

变形量大、变形速度快以及持续时间长是软岩巷道所具有的特点，前面我们提到钢性支架并不适合软岩巷道的支护，会严重破坏在软岩变形度，因此可以采用可拉伸锚杆的锚喷支护或可缩性的金属支架、或者二者结合以及其他形式的联合支护等柔性支护形式，这些支护方式的好处在于巷道能在一定的范围内变形，因此，柔性支护是适应软岩巷道的变形特点的支护方式的良好选择。

总结

软岩施工是一项任重而道远的工作，不仅要注意顶板安全，同时还要注意施工中混凝土的喷射工作，以及注意采取适当的支护方式维护矿区的安全，地质具有多样性和复杂性，因此工作人员要根据不同的地质条件设计出不同的支护方案，然而我国对锚网索喷支护技术的研究尚在起步阶段，还需在以后的工作中进一步探讨。我国存在大量的矿区，而软岩是一种很复杂的岩石，我国煤矿软岩巷道围岩变形是煤矿开采工作的一项技术难题，需要我们将正确的施工理念运用到实际生产中去，研究探讨软岩巷道围岩变形破坏特征及施工问题对作为煤炭大国的中国具有十分重要的现实意义。

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