杨中星

摘 要：文章通过对山东某矿区巷道的变形机理和支护方式的研究，加强了技术管理和工程质量管理，根据不同地方的地质特点，因地制宜，对这软岩工程采取了相应的综合治理措施，不论是对巷道的维护还是水平的延伸，都起到了十分重要的作用。“三软”矿井巷道的研究成果解决了矿井支护安全的一系列问题，同时也为企业节省了很多资金，还为全国其他地区提供了相应的工程实践经验，为矿井的安全生产和可持续发展做出了贡献。

关键词：软岩矿区；支护方式；巷道治理；效果评价

中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）26-0175-01

山东某矿区是典型的软岩矿区在过去的支护过程中，有些支护方式适合上一水平的支护，但是到了下一水平支护方式就变得不适用了。本文对软岩矿区额支护方式进行了分析，并就效果进行相关评价。

1 支护存在的主要问题

1.1 支护设计理论不当

之前的设计理论都是沿用传统观念上的浅部线性设计，但是当开采深度达到300 m以上时，这些理论就变得完全不适应该水平的支护了，而正确的选择是采用非线性的变形理论设计。深部的围岩处于三向应力状态，应力也随之增高，所以要选择对应的力学研究方法制定出与之适应的支护方法。在材料的选用上也极为重要，不能完全是刚性的支护结构，因为巷道变形大，这些材料必须具备较大的变形性能，而且与围岩间还要有耦合的作用，面对这样的软岩工程，发挥不同材料的长处，将其耦合，才可以达到预期效果。

1.2 支护技术有局限

该海域软岩力学特性具有变形大，易破碎流变，而面对这样的支护问题又必须采用非线性软岩大变形的方法，这是很困难的。在支护设计和实施现场，过程的相关性是要考虑的一个重要因素，各种不同方法同时上马，就不能达到耦合的作用。

2 巷道支护方式

2.1 锚、网、喷支护

这种支护常采用直径为16 mm，长度为2 240 mm的金属圆钢麻花锚杆，用树脂进行端头锚固，托盘采用铸钢，锚杆在岩面按照600×600 mm的菱形布置，钢筋网采用冷拔电焊钢筋，直径为4 mm，网格是100×100mm的正方形网格，喷厚为110 mm，喷射材料为200号混凝土。

2.2 锚、网、粱、喷联合支护

这种支护方式适合于顶板压力较大、初始变形剧烈、侧压力小的地方，在锚网支护后，喷射混凝土，在巷道顶板布置锚粱。一般采用3～3.8 m的U型钢，有的也采用11号工字钢，3 m长曲率半径为2.4～3.4 m，每根锚粱可以用4组8根金属锚杆进行固定，锚粱的间距通常为0.7～1.0 m。

2.3 锚网喷与混凝土浇注联合支护

这种支护属于全断面封闭支护，它适用于围岩稳定性较差的巷道的交叉点，当变形压力得到释放后，再用混凝土浇注，施工距离保持在25～45 m的范围内。它具有许多优势，比如支护强度大，控制围岩变形的效果也不错。

2.4 煤巷注浆加固支护

这是一种配合其他支护的主动支护，它通过对围岩进行注浆加固，是巷道自承能力大幅度提高，因为在许多沿煤巷掘进的巷道，受采动或者构造的影响，巷帮破碎失稳，其具体方法是用滞后迎头打注浆锚杆进行注浆，滞后的距离大约保持在30 m左右，钻孔间距按1.2 m×1.2 m来布置。孔深度保持在1.4～1.6 m，注浆泵的压力保持在5 MPa左右，它适用于原生裂隙发育而塑性变形后又产生次生裂隙的巷道。

2.5 料石砌碹喷浆支护

这种支护也是一种封闭式支护，原材料为料石和砂浆，把这些原材料做成一个圆形的支护体，在这个支护体周围布置木砖，还要在碹体外喷射3～6 mm的混凝土。它的优势在于可以广泛运用于开拓和稳定性一般的巷道中。

3 软岩巷道的治理措施

3.1 在稳定岩层中布置巷道

由矿区巷道的岩石力学特性分析得到，岩层中所含粘土矿物成分，胶结材料和时间不同，弹塑性变和流变也不同。巷道遇风，遇水泥化，如果不及时封闭巷道，当其变形超过弹性塑变的极限时，就变成流变，巷道就很不容易施工。在现行情况下，较稳定的油页岩和煤层是巷道布置的合理场所。从技术和经济方面考虑，将主要巷道布置在岩石中最为合理。

3.2 严格执行施工工艺

井下施工的扰动必定会引起应力的重新分布，巷道和支承结构受力有外在因素和人为因素，在爆破过程中，因为其具有相当大的震动效应，导致岩石松散破碎，而且掉落的岩石形成大小不同、凹凸不平的坑，这就造成应力集中的现象，加速了岩层的破碎。如果不采用爆破的形式而选用风镐，虽然在落岩方面比较费力和困难，但这种方法帮保持巷道的稳定。在洼里矿的马头门施工中可以看到，因当时采用了风镐掘进落岩，浇灌钢筋混凝土，保存的很完好。（下转178页）（上接175页）

3.3 选择合适的巷道断面

在软岩巷道中，底鼓和两帮移近是极其常见的，所以首先做到对这两方面的防治。底鼓可以做底拱，对于两帮移近和两肩出现的裂隙，要及时进行维修，否则会出现片帮冒顶的现象。在软岩巷道里面所受的压力是来自四周的，而不是某一个固定的方向，因此要选用全封闭式的支护，断面形式通常采用有底拱的直墙半圆拱。

4 巷道综合治理对策

巷道施工中要留有一定的卸压空间，当巷道在承受高应力时可以向深部转移，使二次支护受力变小。根据来压周期以及矿压观测数据，明确二次支护的时间，选择的主要巷道要避开断层和破碎地带。根据该矿区的地质条件，基本可以采用锚网喷的支护形式，可以选用直径为18 mm，长2 250 mm的锚杆；钢丝网可以选用直径为4 mm的冷拔，顶及两腮双层网，两帮单层网；锚粱选用11号矿用工字钢或者U25型钢制作，弧长3 100 mm，间距600～800 mm。可以采用注浆加固、合理确定停采线、增强支护强度等方法来减小动压对巷道的扰动影响。顺槽间留设一定宽度的煤柱，避开支撑压力的高峰期，巷道的供排水一定要合理，避免因巷道内水的问题导致巷道底鼓。应根据具体的地质条件，合理选择相应的控制手段，修改支护方式，加强监测监控对支护和修复要及时。对于矿井的开拓延伸工作，要选择合理的开拓延伸方式，不要选择支护困难的地方。根据区域构造，节理发育，合适的确定巷道密度，还要减少巷道密度，在该煤矿的第四号煤层的一个采区中，对于底部巷道的设计，井底车场和皮带上山之间布置变电所，这样使巷道密度最小。

5 结 语

根据对该矿区的具体问题的分析，笔者姑且得到一些关于岩石的变形机理和支护方式，对于岩石的变形特性有：①矿区围岩的自稳性差，强度低；②矿区软岩的变形速度快；③围岩变形时间效应长；④围岩受构造和施工扰动影响大。

就导致该海域软岩巷道大变形的因素是多种多样的，也是多种因素共同作用的结果，而并非纯粹的单一因素起主导作用，在工程施工以前，必须做好地质勘探的准备工作，海域勘探还不同于陆地勘探，如果采用钻探，则还要在海上设立钻井平台。摸清地质构造，也要了解关于海水影响的问题。

一些关于支护方式的办法，根据实际情况采用不同的支护方法可以达到较好的支护效果，这些支护方法包括：①锚、网、喷支护；②锚、网、粱、喷联合支护；③锚网喷与混凝土浇注联合支护；④煤巷注浆加固支护；⑤料石砌碹喷浆支护。

参考文献：

[1] 饶小明.软岩巷道支护方案选取以及数值模拟研究[D].长沙：中南大学， 2011.