软岩巷道掘进支护方法研究

226软岩巷道支护，历来是矿山巷道工程的难题。

特别是煤层顶底板岩性均为软岩时，煤巷围岩变形量较大、控制难度较高，特别是巷道周边存在采掘作业面时，巷道在采动压力作用下围岩变形更为明显。

众多学者对动压影响软岩巷道支护进行研究，其中杨刚[1]以屯兰矿18503工作面巷道支护为工程背景，综合使用理论分析、现场实测以及数值模拟分析等技术手段，对软岩围岩变形破坏机理以及围岩变形诱因进行分析，并提出强化围岩稳定性及支护体系强度为核心的围岩支护方案，实现了巷道围岩变形有效控制；刘建功[2]以x辛置矿运输下山支护为例，通过理论分析构建动压影响软岩巷道围岩塑性区分布范围计算模型，并通过钻孔窥视技术验证理论计算模型，根据围岩塑性区分布范围提出通过全断面双壳锚注技术支护围岩，实现动压影响软岩巷道围岩变形有效控制。

本文以焦煤矿8505工作面回风巷围岩控制为工程背景，针对性提出动压软岩巷道围岩支护技术方案，实现了巷道围岩有效控制。

1 矿井概况 焦煤矿位于山西怀仁市何家堡乡石井村，井田面积4.339km 2，设计生产能力150万吨/年，8505工作面现主要开采5#煤层，煤层平均倾角4.6°平均厚度3.5m，直接顶为3.8～6.7m 泥岩、硬度1.5～2.7，基本顶为3.7～8.5m 的粉砂岩、硬度3.7～5.6；直接底为2.2～3.9m泥岩、硬度1.5～2.7，基本底为厚度 4.1～7.4 m 的石灰岩、岩体普氏硬度 3.4～6.2。

8505工作面回风巷沿着5号煤底板掘进，长度3200m，巷道顶底板均为泥岩，加之巷道周边采掘影响，巷道出现较为明显的底鼓、巷帮收敛变形。

对巷道围岩变形监测发现巷道水平收敛量介于150～580mm、底鼓量介于290～760mm，围岩变形量大给巷道正常使用带来制约。

矿井经过综合技术分析并结合工作面回风巷现场情况，提出采用注浆锚杆 + 表面喷浆方式对巷道围岩进行支护，通过注浆锚杆提高顶板、底板泥岩强度及抗变形能力，表面喷浆实现表面岩体裂隙封堵，解决围岩强度低、动压影响下巷道巷道围岩变形量大问题，为巷道使用创造良好条件。

软岩 巷道 的变形 破坏特 性不仅 受围岩 的力学 性质影 响而且 受巷遭 所处 的 地应力环 境和工 程 因素控 制。 软岩工程 是一 门实践性、 经验性很 强的科学 技术 。
严 重者可封堵 整个巷 道 。 从 变形破坏 来看 ， 岩 体 以挤 出大变形 为主 ， 有巷道 侧帮 的张拉挤 出破 坏 ， 有巷 道顶 板挤 出下沉 ， 也有巷 道 的强烈底 鼓 。
持续时 间很长 ， 具 有 明显 的时 间效应 。 如果 不采取 有效 的支护措施 ， 围岩 变形 的
急剧增 大 ， 势必 导致巷 道 的失稳 破坏 。
实践 的高 度而 发展 起来 的。 １ ， 深 部商 应力 软岩巷 道 支护存 在的 主要 问愿 深 部软岩 巷道 支护 问题 ， 尤 其是深 部复杂 软岩 回采巷道 的支 护 问题 ， 是 矿 业工 程 中的一大 顽疾 。 以往对深 部软岩巷 道 的控制 问题 ， 在理 论认识 和支 护方 法上 存在 一定 问题 ， 主 要表现 在 以下几 个方 面 ： （ １ ） 围岩变 形破坏机 理 。 支护是 一个过 程 ， 要 使这 一过程 与围岩变 形过程 相 协调 ， 必须 充分而深 入地研 究围岩 的变形机理 ， 只有在 此基础 上 ， 才能选择 适当 的软 岩 的支护 时机 、 支 护型 式 以及确定 合适 的支 护参 数。 （ ２ ） 支护对 策 。 深部软 岩巷道 与一般软 岩巷道 变形破 坏特征 不 同， 应采 取适 应于 深部 软岩 的支 护对策 。 （ ３ ） 支护参 数 。 支护参 数选择 是影响巷 道稳 定性 的一个非常 重要 的因素 。 以 往对 支 护参数 的选取 基本上 采用 工程类 比法 。 当工 程地 质条件 简单 ， 此法 基本 满 足要求 ； 当地质 条件复杂 ， 是不 能满足 要求的 ， 再加上 目前很少 有深部高 应力 软岩巷 道 支护成 功事例 ， 无法进 行工 程类 比 。

２ ０ １ ４年第 ２ 期
中 州煤 炭
总 第２ １ ８ 期
煤 矿 软 岩 巷 道 掘 进 支 护 技 术 研 究
董开 封 ， 丘 富旺
（ 河 南能 源化 工集 团 永煤 公 司 新桥 煤 矿 ， 河南 永城 ４ ７ ６ ６ ０ ０ ）
摘要 ： 分 析 了软 岩 巷 道 围岩 变形 破 坏 特 征 及 原 因 ， 根据 软岩巷道 破坏 机理 ， 对 刘 庄 矿 一５ ６ ０ ｍ开拓 大巷 采用
关键词 ： 软岩巷道 ； 破 坏机理 ； 支 护优 化 ； 矿 压 观 测 中图分类号 ： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文 献标 志 码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ２～ ０ ０ ０ ７— ０ ２
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｓ ｕｐ ｐｏ ｒ ｔ ｉ ｎｇ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｏ ｆ ｔ Ｒｏ ｃ ｋ Ｒｏ ａ ｄ ｗａ ｙ Ｄｒ ｉ ｖ ｉ ｎｇ ｉ ｎ Ｃｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ
Байду номын сангаас
１ 工 程 概 况
正在 掘进 的刘 庄 矿 一 ５ ６ ０ ｍ 开 拓大 巷 ， 轨道巷 、
收缩严 重 ， 增 大 了通 风 阻 力 ， 减 小 了行 人 安 全 距 离 ；
巷道 也 出现 冒顶 掉 渣 的 现 象 ， 严重危及人身 安全。 基 于 以上 情况 ， 改 善巷 道支 护质 量尤为 迫 切 。
Ｄ ｏ ｎ ｇ Ｋ ａ ｉ ｆ ｅ ｎ ｇ ， Ｑ ｉ ｕ Ｆ ｕ ｗ ａ ｎ ｇ
（ Ｘ ｉ ｎ ｑ ｉ ａ ｏ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎ ｅ ， Ｙ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ Ｃ ｏ ａ ｌ Ｃ ｏ ｍ ｐ ａ ｎ ｙ ， Ｈ ｅ ｎ ａ ｎ Ｐ ｒ ￣ｉ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｃ ｈ ｅ ｍ ｉ ｃ ａ ｌ Ｇ ｒ ｏ ｕ ｐ Ｃ ｏ ． ， Ｌ ｉ ｄ ． ， Ｙ ｏ ｎ ｇ ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ ４ ７ ６ ６ ０ ０ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）

世上无难事，只要肯攀登
软岩巷道支护技术
（一）软岩巷道支护原理（1）巷道支护原理
软岩巷道支护时软岩进入塑性状态不可避免，应以达到其最大塑性承载能力
为最佳；同时其巨大的塑性能（如膨胀变形能）必须以某种形式释放出来。

软岩支护设计的关键之一是选择变形能释放时间和支护时间。

（2）最佳支护时间和时段
岩石力学理论和工程实际表明，硐室开挖之后，围岩变形逐渐增加。

以变形
速度区分，可划分三个阶段；即减速变形阶段、近似线性的恒速变形阶段和加速变形阶段。

最佳支护时间是以变形的形式转化的工程力PR 和围岩自撑力PD 最大，工程支护力最小的支护时间
图7-34 最佳支护时间TS
（二）软岩巷道常用支护形式
（1）锚喷网支护
锚喷网支护系列是目前软岩巷道有效、实用的支护形式。

喷射混凝土能及时
封闭围岩和隔离水。

网不仅可以支承锚杆之间的围岩，并将单个锚杆连结成整个锚杆群，和混凝土形成有一定柔性的薄壁钢筋混凝土支护圈。

锚喷网支护允许围岩有一定的变形，支护性能符合对软岩一次支护的要求。

根据围岩条件，也可以不喷射混凝土，仅选用锚网、桁架锚网、钢筋梯锚网、钢带锚网支护，也可以二次喷射混凝土支护。

（2）可缩性金属支架
U 型钢可缩性金属支架具有可缩量和承载能力在结构上的可调性，通过构件
间可缩和弹性变形调节围岩应力。

在支架变形和收缩过程中，保持对围岩的支护阻力，促进围岩应力趋于平衡状态。

我国在U 型钢可缩性金属支架架后充。