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[摘 要]基于软岩层岩体结构在刚度和强度方面较差，在煤矿快速掘进的过程中，巷道围岩处的应力较高，因此提高了软岩破碎的概率，对巷道的安全生产构成威胁，因此应用支护技术是很有必要的。在煤矿实际开采过程中，不同的围岩性质其应力状态也不同，若采用单一的支护技术方案，不仅无法取得预期效果，而且还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，以保证煤矿开采的安全。
[关键词]支护技术；软岩巷道；破碎；大面积
中图分类号：T655 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0197-01
引言
软岩巷道岩体强度低、围岩松动范围大，要想保证正常生产和巷道的稳定，须采用科学合理的支护方案和支护对策，以适应和改善各种围岩特性，以便达到经济上合理、技术上可行的目的。文章简述了软岩巷道的支护原理和特征，然后详细介绍了软岩巷道支护技术的具体应用，并提出了提高软岩巷道支护强度的措施，以期为煤矿工作人员提供一定的借鉴和参考，实现煤矿安全事故减少的目标。
1 软岩巷道支护原理及特征
煤矿巷道开挖后，围岩周围的原始应力遭到破坏，岩体经应力调整后达到二次应力状态，二次应力主要为弹、塑性分布，具体主要取决于岩石强度，巷道开挖后，巷道周围的部分岩体应力超出岩体的屈服强度，使岩体进入塑性变形，如不加强支护会造成巷道破坏，其主要特征有：一，由于软岩的单轴抗压强度低，周边围岩受应力集中影响，两帮容易发生侧向变形，顶板岩石因自身重力及上部岩层载荷影响产生塑性弯曲变形；二，初期变形速率大，因水平构造方向应力大于垂直方向应力，巷道在掘进时卸载迅速，表现为巷道初期变形速率大，极易发生冒顶片帮事故；三，巷道变形具有时效性，由于软岩岩性极易受节理侵蚀，岩体松散流变性增强，当两帮围岩整体性较差时，易造成大面积片帮。
2 大断面破碎软岩巷道支护技术的具体应用
在煤矿巷道掘进过程中，围岩性质经常发生变化，根据不同的围岩性质，选取不同的软岩巷道支护技术。
2.1 破碎带
针对破碎带一般采用先超前注浆、后架棚、再补锚的支护技术，其中超前注浆施工技术为：一方面短孔预注浆施工。将五个超前预注浆锚杆布置在巷道轮廓线拱顶部位；另一方面长孔超前注浆。将两个注浆孔布置在巷道轮廓线拱顶部位，其中角度为15-20°，孔深8-10m。
2.2 松散围岩
对于软岩巷道的支护，由于其围岩比较松散，遇到外力很容易破碎，因此可以采取先架棚、后补锚索、再注浆的支护技术。当完成架棚支护工作之后，再利用高预应力锚索系统对关键部位进行加强。在布置安装锚索时，必须保证锚索的长度、排距满足施工要求，在锚索安装时要确保预紧力达到设计要求。
2.3 锚索+网+U型棚联合支护
对于复合顶板软岩巷道就要选用锚梁网方式加固巷道围岩，然后利用锚索对形成的应力加固锚索，锚入老顶岩石中，充分利用锚索悬吊、高预应力等具有的良好支护性能，来对巷道进行支护。以山西某矿为例进行简要说明，该矿在15号皮带巷施工中，在上述正常支护的前提下同时套29U型钢棚，加强护表能力，29U型钢棚上高阻限位卡缆固定，确保支架高阻承载能力，防止低阻滑移。并在两帮棚腿上打锚杆+托板，加强两帮支护强度，锚杆采用20mm×2000mm的左旋螺纹力矩锚杆，托盘采用500mm的16#槽钢。
站在力学角度进行分析，顶部为拱形結构承载抗压性能好，能有效抵抗顶板压力，两帮直墙可视为梁结构，承载抗压性能较差，难以有效抵抗两帮的侧压，因此，29U型钢棚经常受两帮侧压影响而发生内移，通过锚杆+托盘加强两帮支护强度，能有效抵抗两帮侧压，提高支架承载性能。
2.4 二次锚网喷支护
围岩暴露后需要采用二次锚网喷支护，即锚索+网支护，此时需要按照下面两点进行支护操作：第一，锚索采用17.8mm×8250mm钢绞线，托梁采用600mm的U型钢，网采用高强度的钢筋焊接网，这种网纵向和横向钢筋分别以一定的间距排列且互成直角，全部交叉点均用强电阻压力熔焊在一起，网孔尺寸规整，网片刚度大、弹性好，混凝土保护层厚度易于控制均匀；第二，尽快以一层很薄的喷射混凝土来封闭暴露面，这一薄层称为柔性外拱，与锚索一起形成一个承载环，这样既改变了围岩的应力状态，又因为薄层具有很大的可缩性，给巷道围岩松动圈压力一个充分的释放时间，然后再对巷道进行二次喷浆补强。
3 大断面破碎软岩巷道支护措施
由于软岩巷道具有易变形、围岩变形明显、来压快、矿压大等特征，所以要遵循先柔后刚、先让后支的原则；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，需要及时进行支护；对于薄弱的位置需要及时加固；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。
另外，还要科学选择巷道尺寸及形状，以受力较好的小圆形断面为最佳；在确定软岩巷道支护结构时、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；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。
结束语
综上所述，巷道支护的主要目的是控制围岩松动圈的扩大，加固围岩或替换掉破碎围岩，改变围岩应力状态和岩体强度，从支护形式看主要是对支护应力从时间和空间上进行叠加，达到有效控制巷道围岩变形的目的。根据不同矿井的实际情况，研究适合特定地质条件的煤巷支护理论，选取经济合理的支护技术，对巷道安全、高效掘进有重要的现实意义。
参考文献
[1] 刘珂铭，高延法，张凤银.大断面极软岩巷道钢管混凝土支架复合支护技术[J].采矿与安全工程学报，2017，02：243-250.
[2] 孟庆彬，韩立军，张建，文圣勇，张帆舸，李浩.深部高应力破碎软岩巷道支护技术研究及其应用[J].中南大学学报（自然科学版），2016，11：3861-3872.
[3] 查舰.大断面回采巷道支护技术及应用效果分析[J].山东煤炭科技，2017，01：75-76+81.
[关键词]支护技术；软岩巷道；破碎；大面积
中图分类号：T655 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）28-0197-01
引言
软岩巷道岩体强度低、围岩松动范围大，要想保证正常生产和巷道的稳定，须采用科学合理的支护方案和支护对策，以适应和改善各种围岩特性，以便达到经济上合理、技术上可行的目的。文章简述了软岩巷道的支护原理和特征，然后详细介绍了软岩巷道支护技术的具体应用，并提出了提高软岩巷道支护强度的措施，以期为煤矿工作人员提供一定的借鉴和参考，实现煤矿安全事故减少的目标。
1 软岩巷道支护原理及特征
煤矿巷道开挖后，围岩周围的原始应力遭到破坏，岩体经应力调整后达到二次应力状态，二次应力主要为弹、塑性分布，具体主要取决于岩石强度，巷道开挖后，巷道周围的部分岩体应力超出岩体的屈服强度，使岩体进入塑性变形，如不加强支护会造成巷道破坏，其主要特征有：一，由于软岩的单轴抗压强度低，周边围岩受应力集中影响，两帮容易发生侧向变形，顶板岩石因自身重力及上部岩层载荷影响产生塑性弯曲变形；二，初期变形速率大，因水平构造方向应力大于垂直方向应力，巷道在掘进时卸载迅速，表现为巷道初期变形速率大，极易发生冒顶片帮事故；三，巷道变形具有时效性，由于软岩岩性极易受节理侵蚀，岩体松散流变性增强，当两帮围岩整体性较差时，易造成大面积片帮。
2 大断面破碎软岩巷道支护技术的具体应用
在煤矿巷道掘进过程中，围岩性质经常发生变化，根据不同的围岩性质，选取不同的软岩巷道支护技术。
2.1 破碎带
针对破碎带一般采用先超前注浆、后架棚、再补锚的支护技术，其中超前注浆施工技术为：一方面短孔预注浆施工。将五个超前预注浆锚杆布置在巷道轮廓线拱顶部位；另一方面长孔超前注浆。将两个注浆孔布置在巷道轮廓线拱顶部位，其中角度为15-20°，孔深8-10m。
2.2 松散围岩
对于软岩巷道的支护，由于其围岩比较松散，遇到外力很容易破碎，因此可以采取先架棚、后补锚索、再注浆的支护技术。当完成架棚支护工作之后，再利用高预应力锚索系统对关键部位进行加强。在布置安装锚索时，必须保证锚索的长度、排距满足施工要求，在锚索安装时要确保预紧力达到设计要求。
2.3 锚索+网+U型棚联合支护
对于复合顶板软岩巷道就要选用锚梁网方式加固巷道围岩，然后利用锚索对形成的应力加固锚索，锚入老顶岩石中，充分利用锚索悬吊、高预应力等具有的良好支护性能，来对巷道进行支护。以山西某矿为例进行简要说明，该矿在15号皮带巷施工中，在上述正常支护的前提下同时套29U型钢棚，加强护表能力，29U型钢棚上高阻限位卡缆固定，确保支架高阻承载能力，防止低阻滑移。并在两帮棚腿上打锚杆+托板，加强两帮支护强度，锚杆采用20mm×2000mm的左旋螺纹力矩锚杆，托盘采用500mm的16#槽钢。
站在力学角度进行分析，顶部为拱形結构承载抗压性能好，能有效抵抗顶板压力，两帮直墙可视为梁结构，承载抗压性能较差，难以有效抵抗两帮的侧压，因此，29U型钢棚经常受两帮侧压影响而发生内移，通过锚杆+托盘加强两帮支护强度，能有效抵抗两帮侧压，提高支架承载性能。
2.4 二次锚网喷支护
围岩暴露后需要采用二次锚网喷支护，即锚索+网支护，此时需要按照下面两点进行支护操作：第一，锚索采用17.8mm×8250mm钢绞线，托梁采用600mm的U型钢，网采用高强度的钢筋焊接网，这种网纵向和横向钢筋分别以一定的间距排列且互成直角，全部交叉点均用强电阻压力熔焊在一起，网孔尺寸规整，网片刚度大、弹性好，混凝土保护层厚度易于控制均匀；第二，尽快以一层很薄的喷射混凝土来封闭暴露面，这一薄层称为柔性外拱，与锚索一起形成一个承载环，这样既改变了围岩的应力状态，又因为薄层具有很大的可缩性，给巷道围岩松动圈压力一个充分的释放时间，然后再对巷道进行二次喷浆补强。
3 大断面破碎软岩巷道支护措施
由于软岩巷道具有易变形、围岩变形明显、来压快、矿压大等特征，所以要遵循先柔后刚、先让后支的原则；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，需要及时进行支护；对于薄弱的位置需要及时加固；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。
另外，还要科学选择巷道尺寸及形状，以受力较好的小圆形断面为最佳；在确定软岩巷道支护结构时、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；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。
结束语
综上所述，巷道支护的主要目的是控制围岩松动圈的扩大，加固围岩或替换掉破碎围岩，改变围岩应力状态和岩体强度，从支护形式看主要是对支护应力从时间和空间上进行叠加，达到有效控制巷道围岩变形的目的。根据不同矿井的实际情况，研究适合特定地质条件的煤巷支护理论，选取经济合理的支护技术，对巷道安全、高效掘进有重要的现实意义。
参考文献
[1] 刘珂铭，高延法，张凤银.大断面极软岩巷道钢管混凝土支架复合支护技术[J].采矿与安全工程学报，2017，02：243-250.
[2] 孟庆彬，韩立军，张建，文圣勇，张帆舸，李浩.深部高应力破碎软岩巷道支护技术研究及其应用[J].中南大学学报（自然科学版），2016，11：3861-3872.
[3] 查舰.大断面回采巷道支护技术及应用效果分析[J].山东煤炭科技，2017，01：75-76+81.