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【摘 要】 煤矿产业的健康发展，关系到我国能源安全及经济社会发展的大局。近年来，我国煤的需求量逐年增长，开采的范围也不断扩大。无论新老矿井，在开掘巷道时都遇到了大量的软岩层，特别是随着开采深度的不断增加，深部地压明显增大。加之开采条件愈趋复杂，给巷道的掘进与维护带来了很多的困难。这就要求相关人员要进一步加强煤炭勘查基础理论研究，不断开展重大关键技术攻关，其中，软岩巷道支护技术的分析研究是比较重要的一个环节。
【关键词】 软岩巷道；支护；技术；措施
1、工程概述
南翼轨道斜巷是该矿南翼运输和通风的咽喉通道，根据掘进揭露地质资料，除巷道中上部存在一层厚度0.8m深灰色细砂岩外，其余为黑色炭质泥岩，部分地段出现岩层裂隙渗水。在南翼10煤开采前，巷道原支护状况良好，但10煤开采后，巷道受到护巷煤柱引起的永久支承压力作用，两帮内移，顶板局部冒落，肩窝破坏，底鼓严重，巷道基本全部返修，部分地段多次返修，严重影响井下的安全高效生产[5]。
2、软岩的工程特征
2.1、软岩临界荷载
软岩的蠕变试验表明，当所施加的荷载小于某一荷载水平时，岩石处于稳定的变形状态，蠕变曲线趋于某一变形值，随时间延伸而不再变化[1]；当所施加的荷载大于某一荷载水平时，岩石出现明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形，这一荷载称为软岩的软化临界荷载，亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。当岩石所受荷载水平低于临界荷载时，该岩石属于硬岩范畴；当荷载水平高于软化临界荷载时，岩石表现出软岩的大变形特性，此时称之为软岩。
2.2、软化临界深度：与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。一般来讲，软化临界深度也是一个客观量。当巷道的位置大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象；但当巷道位置较浅，小于某一深度时，大变形、大地压的现象明显消失。这一临界深度被称为岩石软化临界深度[1]。
3、软岩巷道支护设计要点
3.1、U型钢可缩性金属支架支护设计
深部高应力软岩巷道一直是地下工程支护的难点，在高应力软弱破碎的岩层中，仅使用某种单一的支护方法往往不能达到预期的支护效果。近10年来，U型钢可缩性支架以其具有较高的初撑力，增阻速度快，支护强度大和具有一定可缩性等优点，而被广泛应用于煤矿的主要巷道。集锚杆注浆加固围岩、壁后充填柔性填充层和可缩性U型钢支架于一体的联合支护方法，是围岩加固技术、释能技术和高阻力支护技术的有机结合，充分利用各自的优点，改善围岩结构及其性质，提高了围岩的整体性和自承能力，降低了支护成本，是解决深部高应力软岩巷道支护的一条有效途径。
U型钢可缩性金属支架支护设计方案具有支护效果好、可靠性强、服务时间长等特点，是一种比较科学合理的支护方案，对于巷道变形严重、地质条件复杂（如陷落柱、断层等）、属工程软岩地质等条件具有较好的适应能力和支护效果。在该支护方案中[4]，为了达到预期的软岩巷道支护效果，需要使用顶拱U型钢、底拱U型钢、侧帮U型钢、直腿、金属卡缆、肋板、鞋板等，其中侧帮U型钢的上部多为圆弧形，下部的直腿与鞋板需经过焊接处理。
3.2、让压与锚注巷道支护设计
让压与锚注巷道支护设计方案能针对软岩巷道变形较大的特点，采用较为先进的锚网喷注支护技术，在保留足够的形变空间的前提下，保证支护设计的稳定性，以达到保障巷道支护符合矿山作业需求。该支护方案能适用于巷道围岩变形严重、非对称与非均匀变形能力强的情形，在充分让压后，利用围岩趋于稳定的时机，使用特种中空锚杆作为注浆管，将锚固、封孔与注浆等工艺融为一体，对于围岩进行“外锚内注”的加固处理方式[4]。在加固处理完成后，配合使用锚索预应力支护与锚喷支护，在围岩内部形成组合形的“加固圈”，从而有效提升围岩的承载能力，达到长期支护的效果。让压与锚注巷道支护设计方案综合利用了岩体注浆加固、岩体锚杆加固的技术优势，而且通过有效的技术处理手段，强化了围岩自身的承载能力，是一种较为理想的软岩支护方案，在国内很多煤矿企业中得到广泛运用。
3.3、注浆加固方案
为提高巷道破碎围岩体的完整性及强度，同时为二次高强锚网支护顺利实施提供保障，一次锚网支护后，对围岩实施注浆加固。注浆锚杆间排距1.5m×1.5m，注浆材料为水泥单液浆，水灰比以0.7左右为宜，注浆压力一般应不超过3Mpa。
4、软岩巷道支护的基本原则与主要维护方法
4.1、软岩巷道的支护原则
软岩巷道支护困难，必须根据软岩的基本特征，因地制宜地制定支护措施。软岩巷道支护形式很多，有其各自的适用条件，但要维护好软岩巷道，又有其必须遵循的基本原则，这些基本原则有：应采用既有足够支护阻力，又有一定可缩性（让压性）的支护方式，使支护既能阻止围岩变形，又能适应围岩变形。可试用“先柔后刚”的支护办法，以适应软岩巷道初期围岩变形量大，后期需要较大支护阻力的特点；由于软岩自稳时间短，支护要及时，且要有较大的支护阻力；由于软岩流变显著，变形持续时间长，可根据实际情况进行二次或多次支护，并合理地确定两次支护之间的间隔时间；为避免围岩风化，遇水降低强度、崩解、泥化及膨胀，应及时封闭围岩；当软岩巷道底鹰严重、侧压较大时，应采用封闭型的支护方式；为减少巷道围岩的变形和支护结构受载，可采用降低围岩应力和卸载的方法。
4.2、软岩巷道的主要维护方法
软岩巷道维护原理是使支护体系和参数最好地适应围岩变形的力学状态，确保支护特性和围岩变形力学特性相适应，相匹配，以最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支撑能力，控制围岩变形，维护巷道稳定。同时，要注意卸压、让压、加固、支撑统筹安排，对高应力区要注意释放高应力能量，调整支承压力的分布，对大变形区既要允许变形又要使变形适度，对松散破碎区要注意整体加固，对以膨胀为主的软岩，要注意围岩的防水与脱水。 5、软岩巷道支护技术发展趋势
5.1、被动支护。如木支架、钢支架、料石碹等以刚体支护的形式被动的承受围岩产生的压力。其最大的缺点是被动受压和不能有效控制围岩的松动变形。在深井软岩巷道支护中，随着地应力的增大，这种支护方式的弊端日益明显，其应用范围受到很大限制。
5.2、联合支护。如锚杆、锚索、锚网喷等联合支护。其特点是：通过锚杆、锚索等与巷道围岩胶结在一起，改善围岩与支护体的受力结构，用喷浆方式将支护体与围岩紧密结合成一个共同支护体，有效控制围岩松动圈的扩大和维持围岩稳定。通常做法是将锚杆、锚索等固定于围岩一定深部，用树脂药卷等胶结材料进行加固，增加其锚固力，并提高围岩的抗剪、抗压性能，阻止围岩的相对变形。锚杆的材料选用非常灵活，有木锚杆、金属锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆等。联合支护技术具有经济性、密封性、安全性，可靠性等优点，在深井软岩巷道支护中广泛使用。
5.3、直接通过改善围岩岩石结构来提高围岩的稳定性，从而为软岩巷道支护创造良好条件。如通过围岩注浆技术，增强围岩的物理力学性能，达到维持巷道稳定的目的。在软岩巷道支护中，采用的支护技术层次越高，巷道维持稳定的效果就越好，也能充分发挥围岩的自稳作用。锚杆等联合支护技术在我国金属非金属矿山深井软岩巷道支护中开始大量推广使用，围岩注浆技术也展现了在软岩支护中的优越性，具有广阔的发展前景。
6、结束语
总言之，20世纪60年代以后，我国煤矿软岩工程技术在理论、支护技术和设计理论都取得了长足进展，取得了一系列科技成果，为我国煤炭工业发展做出了卓越的贡献。但是由于各方面原因，我国煤矿软岩技术在理论上、设计上、支护技术及配套设备上仍然存在一些问题。诸如在软岩工程技术推广方面还有待于进一步加强；项目设计地质资料不足，工程勘察规范陈旧；对大深度高应力、强膨胀复合型岩体，以及受采动影响后的流变时间效应，支护和围岩相互作用机理的研究仍需深化；软岩地应力测试方法还有待加强等方面。因此对软岩巷道的维护，要因地治宜，进一步加强软岩工程力学的理论研究，从而将软岩工程技术信息化、系统化、产业化。
参考文献：
[1]张伟.深井高应力软岩巷道支护技术实验研究[D].山东科技大学，2007.
[2]叶平.清水营煤矿软岩巷道锚注支护技术研究[D].西安科技大学，2012.
[3]孟庆彬，乔卫国，林登阁，孔令辉.深部软岩巷道支护技术研究及工程实例[J].煤矿支护，2011，01：1-6.
[4]李凝，杨玉华.软岩巷道支护技术调研[J].煤炭工程，2003，08：43-47.
[5]贺峰.煤矿软岩巷道支护技术[J].中国高新技术企业，2010，15：127-128.
【关键词】 软岩巷道；支护；技术；措施
1、工程概述
南翼轨道斜巷是该矿南翼运输和通风的咽喉通道，根据掘进揭露地质资料，除巷道中上部存在一层厚度0.8m深灰色细砂岩外，其余为黑色炭质泥岩，部分地段出现岩层裂隙渗水。在南翼10煤开采前，巷道原支护状况良好，但10煤开采后，巷道受到护巷煤柱引起的永久支承压力作用，两帮内移，顶板局部冒落，肩窝破坏，底鼓严重，巷道基本全部返修，部分地段多次返修，严重影响井下的安全高效生产[5]。
2、软岩的工程特征
2.1、软岩临界荷载
软岩的蠕变试验表明，当所施加的荷载小于某一荷载水平时，岩石处于稳定的变形状态，蠕变曲线趋于某一变形值，随时间延伸而不再变化[1]；当所施加的荷载大于某一荷载水平时，岩石出现明显的塑性变形加速现象，即产生不稳定变形，这一荷载称为软岩的软化临界荷载，亦即能使岩石产生明显变形的最小荷载。当岩石所受荷载水平低于临界荷载时，该岩石属于硬岩范畴；当荷载水平高于软化临界荷载时，岩石表现出软岩的大变形特性，此时称之为软岩。
2.2、软化临界深度：与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。一般来讲，软化临界深度也是一个客观量。当巷道的位置大于某一开采深度时，围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象；但当巷道位置较浅，小于某一深度时，大变形、大地压的现象明显消失。这一临界深度被称为岩石软化临界深度[1]。
3、软岩巷道支护设计要点
3.1、U型钢可缩性金属支架支护设计
深部高应力软岩巷道一直是地下工程支护的难点，在高应力软弱破碎的岩层中，仅使用某种单一的支护方法往往不能达到预期的支护效果。近10年来，U型钢可缩性支架以其具有较高的初撑力，增阻速度快，支护强度大和具有一定可缩性等优点，而被广泛应用于煤矿的主要巷道。集锚杆注浆加固围岩、壁后充填柔性填充层和可缩性U型钢支架于一体的联合支护方法，是围岩加固技术、释能技术和高阻力支护技术的有机结合，充分利用各自的优点，改善围岩结构及其性质，提高了围岩的整体性和自承能力，降低了支护成本，是解决深部高应力软岩巷道支护的一条有效途径。
U型钢可缩性金属支架支护设计方案具有支护效果好、可靠性强、服务时间长等特点，是一种比较科学合理的支护方案，对于巷道变形严重、地质条件复杂（如陷落柱、断层等）、属工程软岩地质等条件具有较好的适应能力和支护效果。在该支护方案中[4]，为了达到预期的软岩巷道支护效果，需要使用顶拱U型钢、底拱U型钢、侧帮U型钢、直腿、金属卡缆、肋板、鞋板等，其中侧帮U型钢的上部多为圆弧形，下部的直腿与鞋板需经过焊接处理。
3.2、让压与锚注巷道支护设计
让压与锚注巷道支护设计方案能针对软岩巷道变形较大的特点，采用较为先进的锚网喷注支护技术，在保留足够的形变空间的前提下，保证支护设计的稳定性，以达到保障巷道支护符合矿山作业需求。该支护方案能适用于巷道围岩变形严重、非对称与非均匀变形能力强的情形，在充分让压后，利用围岩趋于稳定的时机，使用特种中空锚杆作为注浆管，将锚固、封孔与注浆等工艺融为一体，对于围岩进行“外锚内注”的加固处理方式[4]。在加固处理完成后，配合使用锚索预应力支护与锚喷支护，在围岩内部形成组合形的“加固圈”，从而有效提升围岩的承载能力，达到长期支护的效果。让压与锚注巷道支护设计方案综合利用了岩体注浆加固、岩体锚杆加固的技术优势，而且通过有效的技术处理手段，强化了围岩自身的承载能力，是一种较为理想的软岩支护方案，在国内很多煤矿企业中得到广泛运用。
3.3、注浆加固方案
为提高巷道破碎围岩体的完整性及强度，同时为二次高强锚网支护顺利实施提供保障，一次锚网支护后，对围岩实施注浆加固。注浆锚杆间排距1.5m×1.5m，注浆材料为水泥单液浆，水灰比以0.7左右为宜，注浆压力一般应不超过3Mpa。
4、软岩巷道支护的基本原则与主要维护方法
4.1、软岩巷道的支护原则
软岩巷道支护困难，必须根据软岩的基本特征，因地制宜地制定支护措施。软岩巷道支护形式很多，有其各自的适用条件，但要维护好软岩巷道，又有其必须遵循的基本原则，这些基本原则有：应采用既有足够支护阻力，又有一定可缩性（让压性）的支护方式，使支护既能阻止围岩变形，又能适应围岩变形。可试用“先柔后刚”的支护办法，以适应软岩巷道初期围岩变形量大，后期需要较大支护阻力的特点；由于软岩自稳时间短，支护要及时，且要有较大的支护阻力；由于软岩流变显著，变形持续时间长，可根据实际情况进行二次或多次支护，并合理地确定两次支护之间的间隔时间；为避免围岩风化，遇水降低强度、崩解、泥化及膨胀，应及时封闭围岩；当软岩巷道底鹰严重、侧压较大时，应采用封闭型的支护方式；为减少巷道围岩的变形和支护结构受载，可采用降低围岩应力和卸载的方法。
4.2、软岩巷道的主要维护方法
软岩巷道维护原理是使支护体系和参数最好地适应围岩变形的力学状态，确保支护特性和围岩变形力学特性相适应，相匹配，以最大限度发挥围岩自承能力和支护体系支撑能力，控制围岩变形，维护巷道稳定。同时，要注意卸压、让压、加固、支撑统筹安排，对高应力区要注意释放高应力能量，调整支承压力的分布，对大变形区既要允许变形又要使变形适度，对松散破碎区要注意整体加固，对以膨胀为主的软岩，要注意围岩的防水与脱水。 5、软岩巷道支护技术发展趋势
5.1、被动支护。如木支架、钢支架、料石碹等以刚体支护的形式被动的承受围岩产生的压力。其最大的缺点是被动受压和不能有效控制围岩的松动变形。在深井软岩巷道支护中，随着地应力的增大，这种支护方式的弊端日益明显，其应用范围受到很大限制。
5.2、联合支护。如锚杆、锚索、锚网喷等联合支护。其特点是：通过锚杆、锚索等与巷道围岩胶结在一起，改善围岩与支护体的受力结构，用喷浆方式将支护体与围岩紧密结合成一个共同支护体，有效控制围岩松动圈的扩大和维持围岩稳定。通常做法是将锚杆、锚索等固定于围岩一定深部，用树脂药卷等胶结材料进行加固，增加其锚固力，并提高围岩的抗剪、抗压性能，阻止围岩的相对变形。锚杆的材料选用非常灵活，有木锚杆、金属锚杆、树脂锚杆、水泥锚杆等。联合支护技术具有经济性、密封性、安全性，可靠性等优点，在深井软岩巷道支护中广泛使用。
5.3、直接通过改善围岩岩石结构来提高围岩的稳定性，从而为软岩巷道支护创造良好条件。如通过围岩注浆技术，增强围岩的物理力学性能，达到维持巷道稳定的目的。在软岩巷道支护中，采用的支护技术层次越高，巷道维持稳定的效果就越好，也能充分发挥围岩的自稳作用。锚杆等联合支护技术在我国金属非金属矿山深井软岩巷道支护中开始大量推广使用，围岩注浆技术也展现了在软岩支护中的优越性，具有广阔的发展前景。
6、结束语
总言之，20世纪60年代以后，我国煤矿软岩工程技术在理论、支护技术和设计理论都取得了长足进展，取得了一系列科技成果，为我国煤炭工业发展做出了卓越的贡献。但是由于各方面原因，我国煤矿软岩技术在理论上、设计上、支护技术及配套设备上仍然存在一些问题。诸如在软岩工程技术推广方面还有待于进一步加强；项目设计地质资料不足，工程勘察规范陈旧；对大深度高应力、强膨胀复合型岩体，以及受采动影响后的流变时间效应，支护和围岩相互作用机理的研究仍需深化；软岩地应力测试方法还有待加强等方面。因此对软岩巷道的维护，要因地治宜，进一步加强软岩工程力学的理论研究，从而将软岩工程技术信息化、系统化、产业化。
参考文献：
[1]张伟.深井高应力软岩巷道支护技术实验研究[D].山东科技大学，2007.
[2]叶平.清水营煤矿软岩巷道锚注支护技术研究[D].西安科技大学，2012.
[3]孟庆彬，乔卫国，林登阁，孔令辉.深部软岩巷道支护技术研究及工程实例[J].煤矿支护，2011，01：1-6.
[4]李凝，杨玉华.软岩巷道支护技术调研[J].煤炭工程，2003，08：43-47.
[5]贺峰.煤矿软岩巷道支护技术[J].中国高新技术企业，2010，15：127-128.