煤矿巷道软岩工程特点及支护技术的探
究
摘要：矿山开采过程中，矿井巷道软岩石支护，特别是高应力软岩巷道深部
的支撑，是矿井安全生产面临的一个重大难题。

随着煤矿生产的发展和深度的提高，煤矿巷道的软岩支护问题越来越严重。

煤矿井下的软岩石问题对矿井正常高
效生产具有重要的作用。

本文阐述了软岩工程特点，对煤矿巷道软岩工程支护技
术进行了分析。

关键词：煤矿巷道；软岩工程；支护技术
引言
目前，国内的煤炭资源多以地下采矿为主，采矿时必须在矿山下面开挖充分
的巷道。

矿井的开采、施工必须确保井筒的畅通和井筒的稳定。

矿井巷道的支撑
困难主要受到地应力影响，被开采工作影响，围岩破碎情况，巷道横截面等多种
因素的作用。

所以，在煤矿巷道中，必须继续完善软岩支护技术。

1软岩工程特点
地下施工是一种在岩层或土壤中进行的施工，其施工环境和工作状态与地表
施工有很大区别。

所以，采用地表工程的设计理论与手段来解决这些问题，很明
显无法对各种不同的力学问题进行恰当的分析，从而得出相应的支护方案。

与地
表施工相比，在许多方面都表现出明显的差异。

由于煤矿的开采具有非选择性，
大量的煤矿开采会使地应力的均衡状况受到破坏。

煤炭开采过程中，受其赋存条件、沉积环境、地质结构等因素的制约，导致了煤炭开采过程中存在的问题。

煤
矿的采掘深度一般为500~600 m,千米以上的矿井也逐渐增多，有的矿山在浅层采
矿时，软岩石问题还不突出，而到了深层，则出现了较大的地应力和动压作用。

煤矿软岩组份中存在着较多的膨胀性矿物质，在软弱的环境下，岩体的硬度较差，容易在干燥、失水时发生塑性流动，特别是遇水变形、崩解和膨胀。

矿井的使用
寿命一般可以达到一百多年，而矿井的巷道由于使用寿命的差异，往往比隧洞的
寿命要长，而且软岩巷道具有较大的时间限制。

2煤矿巷道软岩工程支护技术
2.1支护技术理论
一是加固岩体的力学性能。

在改善围岩的围岩压力、增大围压、增强围压体
的受力的基础上，还改善了被锚岩体的力学特性，增强了岩体的峰值和岩体的参
与强度。

二是采用新奥法进行支撑的方法[1]。

运用新奥法的支护学原理，对矿井
进行了光面的爆破和开挖。

在矿井掘进时，矿井周围的岩石会产生一个松散的环，而松散环的胀大对其产生的变形有很大的影响。

在软弱带进行支撑时，其主要目
标为在围岩断裂时发生的膨胀和变形。

根据软弱圈支护原理，根据围岩类型，有
针对性地给出相应的支撑方式。

四是“联合支撑”的观点。

联合支撑技术是一种
新的方法，它把传统的支撑方法从增加刚性转向刚柔并济，从而达到控制岩体变
形和稳定支撑作用。

在较为复杂的巷道中，采用了以组合支撑为主的支护技术。

然而，由于矿井周围环境的地质状况日益严峻，采用此方法进行的矿井支护技术
已日渐式微。

2.2支护问题分析
从软岩巷道的变形来看，软岩巷道蠕变表现为三个时期，且具有很强的时效性。

在变形早期，由于压力的快速生成和较大的形变，使隧道的稳定性受到了很
大的影响。

软岩巷道受力不能得到有效地治理，很可能会发生岩石崩塌，从而对
巷道产生破坏。

在没有考虑到软岩体的受力特点的情况下，采用刚性支撑，不仅
很难保证对巷道的正常养护，而且支架很可能会被压弯而导致塌方。

另外，软岩
巷道围岩的应力分布以环形为主，且不具有对称性。

在掘进施工中，由于顶板岩
体的发生位移，导致底板产生底鼓，导致底板不能有效地进行有效的防治，可能
破坏整体结构。

随着煤矿开采的加深，软土巷的形变率也相应增大。

在不同的矿
山和地质情况下，都会有一定程度的软化程度，而在此范围内，则需要更多的支撑。

在软岩巷道受力情况下，其变形具有明显的方向。

软岩石的吸水性和失水性
均可引起软岩的淤积或膨胀，从而对巷道造成严重的损害。

在软岩巷道的支护中，
由于围岩的变形，使其力学机制受到了一定的影响。

在全面认识岩体的变形机制
的前提下，合理地选取支护方式和支护参数，并及时采取相应的支护措施。

在软、硬岩石条件下，岩体表现出明显的差异，应采取相应的防护措施。

在施工过程中，常采用按工程类比法确定支护结构的优劣。

采用工程类比法确定的支撑参数，在
一般的地质情况下可以达到最大限度的支撑，但在较为复杂的地质情况下，不能
达到其应有的支护效果。

围岩自支撑层的厚度，由于采用了末端锚固，围岩中的
自支撑环较薄，很难到达锚杆的长度，从而产生了资源的浪费，而且对岩心的抗
性也不高。

对于早期的支撑刚性，在掘进时，由于围岩的变形和应力的改变，会
给支护体带来一定的压力[2]。

在某一方面，支撑结构的刚性会对岩体的压缩性能
产生一定的影响。

提高支护结构的刚性，可以提高围岩抗压强度。

但由于支撑刚
性大，导致巷道的变形速率和变形不能很好地配合，从而导致了隧道的损坏。

在
围岩的约束上，由于受到结构和高强度的限制，在较为脆弱的地段，岩石的松动、过度变形、断裂，从而产生了一些破碎区域。

但由于破裂带的影响，对围岩体的
支撑圈产生了某种程度的损伤。

常规的围岩不能满足常规的锚网喷射，不能满足
工程需要，不能很好地约束围岩的成形，也不能很好地抑制围岩的局部损伤，也
不能很好地抑制住裂缝的蔓延，从而造成围岩的损坏。

2.3支护对策
2.3.1锚杆支护技术作用机理
在巷道的支撑中，锚的刚性尤为突出，特别是锚索的预应力，对其的支撑效
果有很大的影响。

为了确保在矿井中使用锚杆支挡，必须对矿井的围岩状况有足
够的认识，并合理地选用锚索。

在大的预应力条件下，必须对其进行相应的加固。

锚杆支护法的目的在于：利用锚固带来有效地抑制岩体的离层、张开以及新的裂
纹扩展，从而保证岩体的承压，从而尽量减少问题的发生。

采用锚杆支护法，可
以在某种意义上保障锚固区的安全，并改善锚固效果。

锚杆的支撑效应，在很大
程度上取决于扩展预应力[3]。

采用单一的锚索，其预应力的作用区域较窄，因此
必须添加金属网等其它部件，以充分利用锚索的预应力。

在运用锚杆进行支撑时，要利用锚杆的预紧作用，压紧岩层中的节理和其它非连续性剖面，从而增强岩体
的抗剪切性能，从而全面地改善岩体的力学性能。

还要用锚索构成的深基坑支护
和二次支护体系，对二次支护结构的稳定起到促进作用。

2.3.2软岩支护技术应用策略
第一是增强喷岩破碎区的刚性和强度，或者在较为脆弱的地段增设锚杆，以
增强其表层的约束能力，从而对其进一步扩展起到了很好的抑制作用。

第二是在
适当的时间进行二次支护，并适当提高支撑的强度，以确保早期的弹性。

第三，
针对软岩巷道厚壁支撑，采用锚固方式，采用螺旋钢管等强度较大的锚杆，提高
围岩自承环的厚度，达到软岩巷道厚壁支撑的目的。

第四是通过增大围岩的强度
来提高围岩的承载能力，从而有效地降低围岩的变形范围。

利用光面法进行施工，可以降低岩层振动对岩体的影响，从而在很大程度上抑制岩层的环向开裂，并能
最大限度地保障整个岩体的强度[4]。

同时，为了减小围岩体的损伤，还可以保持
井眼的平滑度，从而达到减小围岩体应力的目的。

采用膨胀填料填充锚杆，达到
全长度的锚固，从而增强岩体的自承力。

结束语：
软岩巷道支护应充分考虑巷道的围岩特性，采取相应的支护措施，并针对巷
道的围岩失稳条件，采取相应的支护方式。

因此，在目前矿井软岩巷道的发展中，要加大技术的创新和推广，把软岩巷道的技术水平提高到一个新的水平。

参考文献：
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