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【摘 要】通化矿业集团所属矿井，永安矿业公司六道江井、道清矿北斜井、砟子矿竖井、松树矿二井均进入或将要进入千米深矿井开采。随着矿压的垂直应力和水平应力的加大，井下的岩石性质也逐渐产生了软岩的性质。本文对软岩做了浅显的剖析，以便使大家对软岩和其支护形式有所了解。
【关键词】软岩支护；显现原理；软岩工程
1.软岩的概念及其力学特征
从60年代到90年代初，关于软岩的概念在国内外一直争论不休，到90年代末期，提出了地质软岩和工程软岩的概念，提出了二者的区别和联系，并建仪在软岩工程中应用工程软岩的涵义。
1.1地质软岩
地质软岩是指单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总称。该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质岩石等强度较低的岩石，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强度（σс）在0.5—25MPa之间的一类岩石，其分类的依据基本上是强度指标。
该软岩定义用于工程实践中会出现矛盾。如巷道所处深度足够的小，地应力水平足够的低，则小于25Mpa的岩石也不会产生软岩的特征。相反，大于25MPa的岩石，其工程部位足够的深，地应力水平足够的高，也可以产生软岩的大变形、大地压和难支护的现象。因此，地质软岩的定义不能用于工程实践，故而提出了工程软岩的概念。
1.2工程软岩
工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体（何满潮，1991）。如果说目前流行的软岩定义强调软岩的软、弱、松、散等低强度的特点，那么本定义不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。
该定义的主题词是工程力、显著变形和工程岩体。工程岩体是软岩工程研究的主要对象，是巷道、边坡、基坑开挖扰动影响范围之内的岩体，包括岩块、结构面及其空间组合特征；工程力是指作用在工程岩体上的总和力，它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等；显著变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用，显著变形包含显著的弹塑性变形、粘弹塑性变形，连续性变形和非连续性变形。此定义揭示了软岩的相对性实质，即取决于工程力与岩体强度的相互关系。当工程力一定时，不同岩体，强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特征，強度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性；而对同种岩石，在较低工程力的作用下，则表现为硬岩的变形特性；在较高工程力的作用下，则可能表现为软岩的变形特性。
1.3软岩的工程分类和分级
按照工程软岩的定义，根据产生塑性变形的机理不同，将软岩分为四类，即膨胀性软岩（或称低强度软岩）、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。在此基础上，又对各类软岩进行了分级。在工程分类方面，根据研究目的不同，还提出了软岩矿井的分类、软岩变形力学机制的分类、软岩软化程度分类和软岩的软化途径分类。这些科学分类使我国软岩研究走在了世界前列。
软岩具有两个工程特性，软化临界荷载和软化临界深度；软岩具有五个力学属性：可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性。
2.软岩巷道的地压显现原理及支护方法
2.1软岩巷道的地压显现原理
巷道开挖以后应力重新分布，巷道围岩中出现一个应力变化区，在该区内产生应力集中现象。其周边的应力集中程度最严重。
围岩的应力应变关系（图2虚线）可简化为图2实线所示的模式。其中I型表示理想的脆性岩石，由于它们在破坏时的残余变形很小，可按线弹性体处理；II型表示在弹性变形1与破坏阶段3之间存在着有限的塑性变形阶段2，称为塑性岩石，实用上按弹塑性体处理。
不论I型或II型围岩，只要新分布的围岩应力值小于围岩的强度极限（脆性岩石）或塑性（屈服）极限（塑性岩石），巷道围岩稳定，属于弹性自稳状态。
如果应力超过了强度极限或屈服极限，周边岩石首先破坏，或出现破裂（脆性岩石），或出现大的塑性变形（塑性岩石），造成巷道周边的非弹性位移。这种现象从周边向岩体深处扩展到某一范围，在此范围内的岩体称为非弹性变形区。在它们以外为弹性变形区，原来围岩周边集中的高应力转移到外围的弹性变形区中去。
对于I型围岩，非弹性变形区的主要特征是脆性破坏，故又称为破坏区。破坏区岩石几乎完全丧失了内聚力，满足岩石的松动破坏条件（内聚力c=0，内摩擦角≠0）。
对于II型围岩，非弹性变形区的主要特征是出现塑性变形，在变形发展的过程中，若围岩的应力获得进一步调整，始终不满足松动破坏条件或由于支护作用抑制了塑性区的发展，则围岩逐渐稳定，只出现弹性区与塑性区，形成弹塑性自稳状态。如塑性区应力场中的某些区域满足了松动破坏条件（在塑性流动过程中，由于C、?值的降低而使部分或全部塑性区转变为破坏区，从而引起巷道失稳），则此部分塑性区发展为类似脆性岩石那种性质的破裂区。
所以，对于软岩巷道的支护，必须要求围岩中的部分岩石进入塑性状态，使围岩中切向应力和径向应力降低，减小作用于支护体上的荷载，同时支护体又要有一定的支护力限制塑性变形无限扩大形成破坏区，以达到充分利用、发挥围岩的自承能力上。其标准是形成一定的塑性变形区且以达到最大塑性承载力。
这样就要求支护体系、支护结构和参数，以及施工工艺过程应适应围岩变形的力学状态，确保支护特性与围岩变形特性相适应、相匹配，最大限度地发挥围岩自承能力和支护体系的支撑能力，以达到控制围岩变形，维护巷道稳定的目的。同时要注意卸压、让压、加固、支撑的统筹安排，对高应力区适当释放能量。
2.2软岩巷道的特点及支护对策
（1）软岩易风化，遇水易膨胀；软岩巷道开挖后应及时封闭围岩，尽量保持围岩的原始特征。及时喷射混凝土，可以防止围岩风化、吸潮，同时提供了一定的支撑能力，防止围岩松动。 （2）软岩的地压大、来压快、变形大、变形持续时间长；为适应软岩巷道的这一支护特点，可遵照先柔后刚或二次支护甚至多次支护的原则支护。在支护形式上先期应有一定的让压作用，即柔性支护；后期要有足够的刚度，以防止围岩无限制变形，造成巷道断面大幅度缩小。
（3）软岩巷道自承能力低 ；由于上覆岩层压力的主要部分是由巷道围岩来承受，只有少部分由支护体承担，因而要加强软岩自身的承载能力。这可以通过岩体注浆加固或锚喷支护来实现。特别是对多次修复的巷道，围岩松动范围大，承载能力低，更应提高围岩体强度。
（4）软岩巷道易出现底鼓；软岩巷道的地压（特别是当四周来压时），使巷道出现一定量的底鼓，因此对软岩巷道不仅要加强顶、帮支护，同时也要加强对底板的支护。
2.3我国软岩巷道的主要支护形式及评价
2.3.1全刚性支护
全刚性支护主要包括全封闭钢支架支护、整体预制模板支护、现浇封闭钢筋混凝土支护等形式。事实上，随着支护刚度的增大，围岩压力亦随之增加，虽支护承载力增加了，但支护上的载荷并未降低，支护的变形和破坏状况也得不到改善。因此，全刚性支护不能解决好巷道围岩与支护的相互作用，在刚度和强度上不能与大变形、大地压的软岩巷道围岩相协调；随之却带来了巷道断面加大、掘进速度降低、支护成本增加等问题。
2.3.2刚性支护加柔体垫层
刚性支护加柔体垫层支护方式主要有圆料石砌碹加可缩层和条带碹等支护形式。该支护方式为井巷围岩提供一定的支护强度，同时具有一定的可缩性，对软岩巷道支护有一定的效果。但由于碹体本身刚度较大，允许变形小，对软岩巷道围岩的大变形不适应。同时，该支护方式施工速度慢，劳动强度高，不适合广泛使用。
2.3.3U型钢可缩性支架支护
U型钢可缩性支架支护，是根据软岩膨胀性的特点而设计的支护方法。该方法主要用于膨胀性岩层及断层破碎带的支护。U型钢可缩性支架不仅具有可缩性能，而且具有较高的初承力和支撑能力；作用在支架上的压力与围岩的移近量成确定的反比关系，也就是说在一定条件下支架可缩后，作用在支架上的荷载减小而且还会有些调整和改善。如果采用封闭式支架，对巷道顶底板及两帮均有一定的控制作用。因此U型钢可缩性支架支护在松软围岩大地压、底鼓严重及两帮移近量大的开拓及采区巷道得到了应用。
但是，U型钢可缩性支架在使用过程中其支撑能力经常得不到充分发挥。其原因主要在于，巷道掘进和支护工艺都不可避免地在支架背后形成不同尺寸的空穴。这些架后空穴使支架的周邊与巷道围岩出现不规则的点、线接触。当围岩变形时，支架受到集中荷载和偏心荷载的作用而产生失稳变形，支架受力状况恶化，致使支架出现压弯、扭曲等变形而失效。为改变这种状况，必须对巷道支架的壁后空间进行充填。
随着对支架支护阻力要求的提高，钢支架的重量越来越大，耗用钢材量巨大，支护成本增高；同时，也加大了劳动强度和支护难度。因此，单纯靠加大型钢的重量，提高支护阻力来维护巷道已不现实，必须发展新的支护形式。
2.3.4锚喷支护
对于软岩巷道的支护，锚杆及其联合支护被认为是一种合理有效的支护方式，发达国家煤巷锚杆支护已达90%以上。锚喷支护成为煤矿高效生产必不可少的关键技术之一。
软岩条件下锚喷支护的理论依据是挤压加固拱理论，即通过锚杆的锚固作用，使松动范围内的岩体形成具有一定厚度的拱形压缩带来承载围岩压力，防止围岩本身的移动和脱落；喷射混凝土能及时封闭围岩，隔离水、空气与围岩的接触，防止围岩的风化、潮解和片落；金属网不仅可以支承锚杆间的围岩，而且可以将单个锚杆连接成锚杆群，与混凝土喷层形成具有一定柔性的薄壁混凝土支护圈，增加支护的整体性。同时，锚喷网支护允许围岩有较大的变形量，符合软岩巷道对支护性能的要求。
人们习惯将锚杆支护称为主动支护，其实并不是所有的锚杆支护都属于主动支护。主动支护与被动支护的区别并不在于支护类型，而在于支护体能否主动给围岩以预紧力，主动改变围岩的应力状态，提高围岩的整体强度。安装锚杆时，给锚杆施加足够的预应力，不仅可以消除锚杆构件的初始滑移量，而且可为围岩提供一定的预紧力，以降低围岩受拉截面的拉应力。围岩在锚杆预拉应力作用下产生的摩擦力，在提高岩体抗剪强度的同时，避免了围岩裂缝的过早出现，这样的锚杆支护才能称为主动支护。
3.软岩巷道支护形式的新发展
3.1超高强度锚杆支护
锚喷支护是我国软岩巷道支护技术改革的发展方向，高强度、可伸缩、全长锚固锚杆是其发展趋势。普通锚杆支护有时难以满足软岩巷道大变形、高地压的支护要求。
超高强度螺纹钢锚杆具有更高的屈服强度和破断强度，屈服强度可达到600MPa破断强度达800MPa以上，并且可以将预紧力提高到600N.M。采用超高强螺纹钢锚杆支护为巷道围岩提供了强大的支护阻力（比普通圆钢锚杆支护高3倍以上），大大增加了巷道围岩离层、变形和层理裂隙等弱面进一步发展的约束力。另外，高强度或超高强度螺纹钢锚杆可实现全长锚固，有效地控制巷道围岩的大变形，提高支护系统的安全可靠性。在确定支护参数时，可以适当增大巷道锚杆的间排距，以有效地减少锚杆支护的工作量，从而提高巷道掘进速度，降低支护成本。对具有不稳定、极不稳定围岩的软岩巷道应尽量采用高强度锚杆。
3.2锚注支护
软岩巷道围岩的松动范围较大、岩体强度低，单纯使用锚杆支护难以使破碎岩块完全处于受压状态而形成组合拱。要在软岩巷道中发挥锚杆支护的优势，必须从提高围岩的强度和变形模量，改变围岩的变形规律入手。利用锚杆兼作注浆管，外锚内注，实现“锚注一体化”是解决松散破碎型软岩巷道支护的有效途径。
锚注支护使锚杆和注浆各自的适用范围得到扩展，大大提高了对软岩巷道的支护效果。大量的实验结果表明，锚注加固之后的工程岩体质量提高1—2个级别，锚杆的平均锚固力可提高3—4倍。其作用机理概括为以下几点：
（1）对节理发育的软岩巷道，注浆可以改变围岩的松散结构，提高岩体的黏结力和内摩擦角，进而提高围岩的自身强度，有效地改变岩体的物理力学性质，实现利用围岩本身作为支护结构的一部分，充分调动围岩的自承能力。 （2）采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩裂隙、隔绝空气、防止围岩风化，避免围岩因被水浸湿而降低自身强度，提高围岩的稳定性。
（3）注浆加固形成的注浆加固圈可为锚杆提供可靠的着力基础，使锚杆对松碎围岩的锚固作用得以发挥。注浆加固能使普通的端锚杆实现全长锚固，从而提高了锚杆的锚固力和可靠性，保证了支护结构的稳定，进一步增强支护结构的整体性。
实践证明：锚注支护可使围岩变形量减小2/3左右，将软岩巷道围岩的大变形降到锚杆支护的极限变形量之内，这对扩大锚杆支护的使用范圍具有重要意义。
值得注意的是，对于节理裂隙发育、结构破碎松散的软岩巷道，锚注支护无疑是一种有效的支护方式。然而，它对于含有大量蒙脱石、伊利石、高岭石及伊蒙混层矿物等膨胀性矿物的软岩巷道却不能适用。因此在选择支护方式时，首先要对巷道围岩的岩性及矿物成分作出准确的评价。
3.3联合支护
联合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护巷道。如果能充分发挥每种支护方式的支护性能，做到优势互补，联合支护会有更好的支护效果和更广泛的适用范围。
联合支护有多种类型，如锚喷+注浆加固、锚喷+U型钢可缩性支架、U型钢可缩性支架+注浆加固、以及锚喷+注浆+U型钢可缩性支架等形式。选择联合支护时，应根据巷道围岩地质条件和生产条件，确定出合理的支护形式和支护参数。多年的实践经验表明，锚喷支护是一种性能优越、适合软岩巷道围岩的一种支护，是一种首选的支护方式。根据围岩条件，可联合其他二次支护。如对松散、破碎的节理化岩体，一次支护采用锚喷网支护，二次支护可对围岩采取注浆加固；对于高应力、强膨胀围岩，一次支护采用锚喷网支护，二次支护可采用预留有变形充填的全封闭U型钢可缩性支架支护。
4.结束语
（1）软岩是一类难以支护的工程岩体，针对软岩巷道的支护方式应满足①能从外部提供支护抗力以改善围岩的受力状态，从而控制围岩变形，迫使围岩趋于稳定；②要从内部增强岩体强度，提高围岩承载能力。软岩巷道支护形式的选择要根据具体工程条件确定。
（2）U型钢可缩性支架用于软岩支护有比较好的适应性，但是耗用钢材量较大，支护成本很高；另外，架后充填和施工质量对支护效果的影响非常大。
（3）锚喷支护是我国软岩巷道支护技术改革的发展方向，超高强度、可伸缩、全长锚固锚杆是发展趋势。对具有不稳定、极不稳定围岩的软岩巷道应尽量采用高强度、高预紧力锚杆。
（4）锚注支护使锚杆支护和注浆加固各自的适用范围得到了扩展，是我国软岩巷道及动压巷道支护有效且满足经济效益的支护方式。联合支护可以充分发挥各种支护方式的支护性能，做到优势互补，具有更广泛的适用范围。
【关键词】软岩支护；显现原理；软岩工程
1.软岩的概念及其力学特征
从60年代到90年代初，关于软岩的概念在国内外一直争论不休，到90年代末期，提出了地质软岩和工程软岩的概念，提出了二者的区别和联系，并建仪在软岩工程中应用工程软岩的涵义。
1.1地质软岩
地质软岩是指单轴抗压强度小于25MPa的松散、破碎、软弱及风化膨胀性一类岩体的总称。该类岩石多为泥岩、页岩、粉砂岩和泥质岩石等强度较低的岩石，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学学会将软岩定义为单轴抗压强度（σс）在0.5—25MPa之间的一类岩石，其分类的依据基本上是强度指标。
该软岩定义用于工程实践中会出现矛盾。如巷道所处深度足够的小，地应力水平足够的低，则小于25Mpa的岩石也不会产生软岩的特征。相反，大于25MPa的岩石，其工程部位足够的深，地应力水平足够的高，也可以产生软岩的大变形、大地压和难支护的现象。因此，地质软岩的定义不能用于工程实践，故而提出了工程软岩的概念。
1.2工程软岩
工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体（何满潮，1991）。如果说目前流行的软岩定义强调软岩的软、弱、松、散等低强度的特点，那么本定义不仅重视软岩的强度特性，而且强调软岩所承受的工程力荷载的大小，强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。
该定义的主题词是工程力、显著变形和工程岩体。工程岩体是软岩工程研究的主要对象，是巷道、边坡、基坑开挖扰动影响范围之内的岩体，包括岩块、结构面及其空间组合特征；工程力是指作用在工程岩体上的总和力，它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等；显著变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用，显著变形包含显著的弹塑性变形、粘弹塑性变形，连续性变形和非连续性变形。此定义揭示了软岩的相对性实质，即取决于工程力与岩体强度的相互关系。当工程力一定时，不同岩体，强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特征，強度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性；而对同种岩石，在较低工程力的作用下，则表现为硬岩的变形特性；在较高工程力的作用下，则可能表现为软岩的变形特性。
1.3软岩的工程分类和分级
按照工程软岩的定义，根据产生塑性变形的机理不同，将软岩分为四类，即膨胀性软岩（或称低强度软岩）、高应力软岩、节理化软岩和复合型软岩。在此基础上，又对各类软岩进行了分级。在工程分类方面，根据研究目的不同，还提出了软岩矿井的分类、软岩变形力学机制的分类、软岩软化程度分类和软岩的软化途径分类。这些科学分类使我国软岩研究走在了世界前列。
软岩具有两个工程特性，软化临界荷载和软化临界深度；软岩具有五个力学属性：可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性。
2.软岩巷道的地压显现原理及支护方法
2.1软岩巷道的地压显现原理
巷道开挖以后应力重新分布，巷道围岩中出现一个应力变化区，在该区内产生应力集中现象。其周边的应力集中程度最严重。
围岩的应力应变关系（图2虚线）可简化为图2实线所示的模式。其中I型表示理想的脆性岩石，由于它们在破坏时的残余变形很小，可按线弹性体处理；II型表示在弹性变形1与破坏阶段3之间存在着有限的塑性变形阶段2，称为塑性岩石，实用上按弹塑性体处理。
不论I型或II型围岩，只要新分布的围岩应力值小于围岩的强度极限（脆性岩石）或塑性（屈服）极限（塑性岩石），巷道围岩稳定，属于弹性自稳状态。
如果应力超过了强度极限或屈服极限，周边岩石首先破坏，或出现破裂（脆性岩石），或出现大的塑性变形（塑性岩石），造成巷道周边的非弹性位移。这种现象从周边向岩体深处扩展到某一范围，在此范围内的岩体称为非弹性变形区。在它们以外为弹性变形区，原来围岩周边集中的高应力转移到外围的弹性变形区中去。
对于I型围岩，非弹性变形区的主要特征是脆性破坏，故又称为破坏区。破坏区岩石几乎完全丧失了内聚力，满足岩石的松动破坏条件（内聚力c=0，内摩擦角≠0）。
对于II型围岩，非弹性变形区的主要特征是出现塑性变形，在变形发展的过程中，若围岩的应力获得进一步调整，始终不满足松动破坏条件或由于支护作用抑制了塑性区的发展，则围岩逐渐稳定，只出现弹性区与塑性区，形成弹塑性自稳状态。如塑性区应力场中的某些区域满足了松动破坏条件（在塑性流动过程中，由于C、?值的降低而使部分或全部塑性区转变为破坏区，从而引起巷道失稳），则此部分塑性区发展为类似脆性岩石那种性质的破裂区。
所以，对于软岩巷道的支护，必须要求围岩中的部分岩石进入塑性状态，使围岩中切向应力和径向应力降低，减小作用于支护体上的荷载，同时支护体又要有一定的支护力限制塑性变形无限扩大形成破坏区，以达到充分利用、发挥围岩的自承能力上。其标准是形成一定的塑性变形区且以达到最大塑性承载力。
这样就要求支护体系、支护结构和参数，以及施工工艺过程应适应围岩变形的力学状态，确保支护特性与围岩变形特性相适应、相匹配，最大限度地发挥围岩自承能力和支护体系的支撑能力，以达到控制围岩变形，维护巷道稳定的目的。同时要注意卸压、让压、加固、支撑的统筹安排，对高应力区适当释放能量。
2.2软岩巷道的特点及支护对策
（1）软岩易风化，遇水易膨胀；软岩巷道开挖后应及时封闭围岩，尽量保持围岩的原始特征。及时喷射混凝土，可以防止围岩风化、吸潮，同时提供了一定的支撑能力，防止围岩松动。 （2）软岩的地压大、来压快、变形大、变形持续时间长；为适应软岩巷道的这一支护特点，可遵照先柔后刚或二次支护甚至多次支护的原则支护。在支护形式上先期应有一定的让压作用，即柔性支护；后期要有足够的刚度，以防止围岩无限制变形，造成巷道断面大幅度缩小。
（3）软岩巷道自承能力低 ；由于上覆岩层压力的主要部分是由巷道围岩来承受，只有少部分由支护体承担，因而要加强软岩自身的承载能力。这可以通过岩体注浆加固或锚喷支护来实现。特别是对多次修复的巷道，围岩松动范围大，承载能力低，更应提高围岩体强度。
（4）软岩巷道易出现底鼓；软岩巷道的地压（特别是当四周来压时），使巷道出现一定量的底鼓，因此对软岩巷道不仅要加强顶、帮支护，同时也要加强对底板的支护。
2.3我国软岩巷道的主要支护形式及评价
2.3.1全刚性支护
全刚性支护主要包括全封闭钢支架支护、整体预制模板支护、现浇封闭钢筋混凝土支护等形式。事实上，随着支护刚度的增大，围岩压力亦随之增加，虽支护承载力增加了，但支护上的载荷并未降低，支护的变形和破坏状况也得不到改善。因此，全刚性支护不能解决好巷道围岩与支护的相互作用，在刚度和强度上不能与大变形、大地压的软岩巷道围岩相协调；随之却带来了巷道断面加大、掘进速度降低、支护成本增加等问题。
2.3.2刚性支护加柔体垫层
刚性支护加柔体垫层支护方式主要有圆料石砌碹加可缩层和条带碹等支护形式。该支护方式为井巷围岩提供一定的支护强度，同时具有一定的可缩性，对软岩巷道支护有一定的效果。但由于碹体本身刚度较大，允许变形小，对软岩巷道围岩的大变形不适应。同时，该支护方式施工速度慢，劳动强度高，不适合广泛使用。
2.3.3U型钢可缩性支架支护
U型钢可缩性支架支护，是根据软岩膨胀性的特点而设计的支护方法。该方法主要用于膨胀性岩层及断层破碎带的支护。U型钢可缩性支架不仅具有可缩性能，而且具有较高的初承力和支撑能力；作用在支架上的压力与围岩的移近量成确定的反比关系，也就是说在一定条件下支架可缩后，作用在支架上的荷载减小而且还会有些调整和改善。如果采用封闭式支架，对巷道顶底板及两帮均有一定的控制作用。因此U型钢可缩性支架支护在松软围岩大地压、底鼓严重及两帮移近量大的开拓及采区巷道得到了应用。
但是，U型钢可缩性支架在使用过程中其支撑能力经常得不到充分发挥。其原因主要在于，巷道掘进和支护工艺都不可避免地在支架背后形成不同尺寸的空穴。这些架后空穴使支架的周邊与巷道围岩出现不规则的点、线接触。当围岩变形时，支架受到集中荷载和偏心荷载的作用而产生失稳变形，支架受力状况恶化，致使支架出现压弯、扭曲等变形而失效。为改变这种状况，必须对巷道支架的壁后空间进行充填。
随着对支架支护阻力要求的提高，钢支架的重量越来越大，耗用钢材量巨大，支护成本增高；同时，也加大了劳动强度和支护难度。因此，单纯靠加大型钢的重量，提高支护阻力来维护巷道已不现实，必须发展新的支护形式。
2.3.4锚喷支护
对于软岩巷道的支护，锚杆及其联合支护被认为是一种合理有效的支护方式，发达国家煤巷锚杆支护已达90%以上。锚喷支护成为煤矿高效生产必不可少的关键技术之一。
软岩条件下锚喷支护的理论依据是挤压加固拱理论，即通过锚杆的锚固作用，使松动范围内的岩体形成具有一定厚度的拱形压缩带来承载围岩压力，防止围岩本身的移动和脱落；喷射混凝土能及时封闭围岩，隔离水、空气与围岩的接触，防止围岩的风化、潮解和片落；金属网不仅可以支承锚杆间的围岩，而且可以将单个锚杆连接成锚杆群，与混凝土喷层形成具有一定柔性的薄壁混凝土支护圈，增加支护的整体性。同时，锚喷网支护允许围岩有较大的变形量，符合软岩巷道对支护性能的要求。
人们习惯将锚杆支护称为主动支护，其实并不是所有的锚杆支护都属于主动支护。主动支护与被动支护的区别并不在于支护类型，而在于支护体能否主动给围岩以预紧力，主动改变围岩的应力状态，提高围岩的整体强度。安装锚杆时，给锚杆施加足够的预应力，不仅可以消除锚杆构件的初始滑移量，而且可为围岩提供一定的预紧力，以降低围岩受拉截面的拉应力。围岩在锚杆预拉应力作用下产生的摩擦力，在提高岩体抗剪强度的同时，避免了围岩裂缝的过早出现，这样的锚杆支护才能称为主动支护。
3.软岩巷道支护形式的新发展
3.1超高强度锚杆支护
锚喷支护是我国软岩巷道支护技术改革的发展方向，高强度、可伸缩、全长锚固锚杆是其发展趋势。普通锚杆支护有时难以满足软岩巷道大变形、高地压的支护要求。
超高强度螺纹钢锚杆具有更高的屈服强度和破断强度，屈服强度可达到600MPa破断强度达800MPa以上，并且可以将预紧力提高到600N.M。采用超高强螺纹钢锚杆支护为巷道围岩提供了强大的支护阻力（比普通圆钢锚杆支护高3倍以上），大大增加了巷道围岩离层、变形和层理裂隙等弱面进一步发展的约束力。另外，高强度或超高强度螺纹钢锚杆可实现全长锚固，有效地控制巷道围岩的大变形，提高支护系统的安全可靠性。在确定支护参数时，可以适当增大巷道锚杆的间排距，以有效地减少锚杆支护的工作量，从而提高巷道掘进速度，降低支护成本。对具有不稳定、极不稳定围岩的软岩巷道应尽量采用高强度锚杆。
3.2锚注支护
软岩巷道围岩的松动范围较大、岩体强度低，单纯使用锚杆支护难以使破碎岩块完全处于受压状态而形成组合拱。要在软岩巷道中发挥锚杆支护的优势，必须从提高围岩的强度和变形模量，改变围岩的变形规律入手。利用锚杆兼作注浆管，外锚内注，实现“锚注一体化”是解决松散破碎型软岩巷道支护的有效途径。
锚注支护使锚杆和注浆各自的适用范围得到扩展，大大提高了对软岩巷道的支护效果。大量的实验结果表明，锚注加固之后的工程岩体质量提高1—2个级别，锚杆的平均锚固力可提高3—4倍。其作用机理概括为以下几点：
（1）对节理发育的软岩巷道，注浆可以改变围岩的松散结构，提高岩体的黏结力和内摩擦角，进而提高围岩的自身强度，有效地改变岩体的物理力学性质，实现利用围岩本身作为支护结构的一部分，充分调动围岩的自承能力。 （2）采用注浆锚杆注浆，可以利用浆液封堵围岩裂隙、隔绝空气、防止围岩风化，避免围岩因被水浸湿而降低自身强度，提高围岩的稳定性。
（3）注浆加固形成的注浆加固圈可为锚杆提供可靠的着力基础，使锚杆对松碎围岩的锚固作用得以发挥。注浆加固能使普通的端锚杆实现全长锚固，从而提高了锚杆的锚固力和可靠性，保证了支护结构的稳定，进一步增强支护结构的整体性。
实践证明：锚注支护可使围岩变形量减小2/3左右，将软岩巷道围岩的大变形降到锚杆支护的极限变形量之内，这对扩大锚杆支护的使用范圍具有重要意义。
值得注意的是，对于节理裂隙发育、结构破碎松散的软岩巷道，锚注支护无疑是一种有效的支护方式。然而，它对于含有大量蒙脱石、伊利石、高岭石及伊蒙混层矿物等膨胀性矿物的软岩巷道却不能适用。因此在选择支护方式时，首先要对巷道围岩的岩性及矿物成分作出准确的评价。
3.3联合支护
联合支护是采用两种或两种以上的支护方式联合支护巷道。如果能充分发挥每种支护方式的支护性能，做到优势互补，联合支护会有更好的支护效果和更广泛的适用范围。
联合支护有多种类型，如锚喷+注浆加固、锚喷+U型钢可缩性支架、U型钢可缩性支架+注浆加固、以及锚喷+注浆+U型钢可缩性支架等形式。选择联合支护时，应根据巷道围岩地质条件和生产条件，确定出合理的支护形式和支护参数。多年的实践经验表明，锚喷支护是一种性能优越、适合软岩巷道围岩的一种支护，是一种首选的支护方式。根据围岩条件，可联合其他二次支护。如对松散、破碎的节理化岩体，一次支护采用锚喷网支护，二次支护可对围岩采取注浆加固；对于高应力、强膨胀围岩，一次支护采用锚喷网支护，二次支护可采用预留有变形充填的全封闭U型钢可缩性支架支护。
4.结束语
（1）软岩是一类难以支护的工程岩体，针对软岩巷道的支护方式应满足①能从外部提供支护抗力以改善围岩的受力状态，从而控制围岩变形，迫使围岩趋于稳定；②要从内部增强岩体强度，提高围岩承载能力。软岩巷道支护形式的选择要根据具体工程条件确定。
（2）U型钢可缩性支架用于软岩支护有比较好的适应性，但是耗用钢材量较大，支护成本很高；另外，架后充填和施工质量对支护效果的影响非常大。
（3）锚喷支护是我国软岩巷道支护技术改革的发展方向，超高强度、可伸缩、全长锚固锚杆是发展趋势。对具有不稳定、极不稳定围岩的软岩巷道应尽量采用高强度、高预紧力锚杆。
（4）锚注支护使锚杆支护和注浆加固各自的适用范围得到了扩展，是我国软岩巷道及动压巷道支护有效且满足经济效益的支护方式。联合支护可以充分发挥各种支护方式的支护性能，做到优势互补，具有更广泛的适用范围。