软岩动压巷道围岩稳定性原理及控制技术研究

深井软岩巷道围岩控制技术摘要：深井软岩巷道围岩控制技术是在矿山、隧道、地下工程等领域中应用的一种重要技术。

由于软岩的力学性质较差，围岩的稳定性常常受到严重威胁，给工程的安全和效益带来巨大挑战。

软岩巷道大变形支护问题一直是煤矿生产建设中的难题，也是目前国内外尚未得到有效解决的技术难题。

随着我国资源开采由浅部向深部转移，软岩支护重要性越来越突出。

随着各种支护材料和方法的研发与改进，使得围岩控制技术越来越成熟和可靠，然而由于软岩工程的复杂性和多变性，仍然存在许多挑战和问题需要解决。

基于此，本文以实际案例为例对深井软岩巷道围岩控制技术进行了研究。

关键词：神经软岩巷道；围岩控制技术；支护1.深井软岩巷道围岩控制技术该技术是指在深井、隧道或地下工程等软岩地质条件下，通过一系列的工程措施和技术手段，以保证围岩的稳定性和工程的安全、可靠运行[1]。

这项技术的研究和应用对于解决软岩巷道工程中的围岩问题至关重要。

深井软岩巷道的围岩通常具有较差的力学性质，容易产生变形、开裂、坍塌等不稳定现象，为了克服这些问题，深井软岩巷道围岩控制技术采用了多种支护和加固措施来增强围岩的抗压和抗剪强度，提高围岩整体稳定性[2]。

但是软岩工程的复杂性和多变性使得围岩控制工作具有一定难度，需要进一步完善和创新技术手段。

2.深井软岩巷道围岩控制技术应用研究2.1背景介绍新安煤业位于深部中生代侏罗纪软岩煤系地层，岩石巷道的开挖后很快受到风化影响，特别是在遇水的情况下，容易发生膨胀和剧烈变形。

这导致新安煤矿在建井期间先期掘进的4000多米巷道几乎全部受到破坏。

长期以来，新安煤业一直受到软岩巷道大变形灾害的困扰，巷道出现严重的底臌、顶板下沉、巷帮鼓出等现象。

最严重的巷道顶板与底板直接闭合，顶底板移近量超过3000mm，对矿井的安全生产构成了极大威胁，同时也导致了矿井生产成本的急剧增加，每年巷道的维修成本超过5000万元。

近年来，新安煤业的领导非常重视深部软岩巷道的治理工作，组织了中国矿业大学等煤炭行业单位开展了钢管混凝土、恒阻大变形锚索、高强锚杆等支护工艺的改革，取得了一定的成效，然而在持续的高地应力作用下，巷道仍然无法改变持续变形而需要不断翻修的局面。

强风化软岩巷道支护及其稳定性阐述随着我国煤炭资源开发的不断深入，软岩巷道支护技术的研究和应用已经成为煤矿工程领域的研究热点之一。

在软岩巷道中，受强风化软岩的影响，巷道支护面临着诸多挑战，如巷道壁面、顶板的高强度软岩破碎和崩落、顶板支护结构的不稳定等问题。

为了确保软岩巷道的安全运营，对强风化软岩巷道支护及其稳定性进行深入的研究和探讨，对于提高软岩巷道的支护效果和保障矿井安全具有重要意义。

一、强风化软岩的特点1. 巷道岩体的强风化性强风化软岩是指在地质作用过程中，因受气候、水文、植被等多种因素的综合作用，使岩体中的矿物质发生溶解、氧化、水合等变化，造成岩体的物理力学性质发生变化，导致岩体强度急剧降低，岩石变得非常脆弱和易于崩落。

强风化软岩通常表现为出现岩体表面的粉化、剥离和脆化等现象，具有高度的变形性和破碎性，对巷道支护构成了严重的威胁。

强风化软岩在地质作用过程中，岩石中的矿物质晶格结构和孔隙结构发生了显著的变化，使得岩石的孔隙度增大，孔隙结构变得复杂，导致软岩岩体的渗透性增强。

这种多孔性的特点使得巷道岩体在受到外部荷载作用时，很容易发生岩屑的剥离和岩体的物理分离。

强风化软岩岩体的变形性较强，受到地下水、巷道开挖和采煤震动等因素的影响，岩体容易发生变形和破坏。

由于软岩岩体的变形性强，巷道的支护结构往往需要具有较大的变形能力，以保证巷道的稳定性和安全性。

二、强风化软岩巷道支护的技术措施1. 预处理措施对于强风化软岩巷道，在进行支护设计之前，需要对巷道岩体进行预处理。

预处理的主要目的是改善巷道岩体的强度和稳定性，减少岩体的崩落和塌方风险。

预处理措施包括注浆加固、槽孔锚杆支护、预应力锚杆支护等，通过这些措施可以提高巷道岩体的整体强度，减少岩体的破碎和崩落。

2. 结构支护措施在软岩巷道的支护设计中，需要考虑到软岩岩体易崩落、易变形的特点，选择合适的结构支护措施对于保障巷道的稳定性至关重要。

根据巷道的实际工程条件，可以选择喷锚网支护、锚杆网支护、悬梁锚杆网支护、悬吊锚杆网支护等结构支护形式，以确保巷道的整体稳定性。

深部极复杂软岩巷道围岩稳定控制技术摘要：本文介绍了深部极复杂软岩巷道围岩的稳定控制技术。

首先，将介绍几种常见的地质因素，包括岩性、构造、水文和采矿排放等，以及对深部极复杂软岩巷道的影响。

其次，介绍了应用于深部极复杂软岩巷道的稳定控制技术，这些技术包括巷道增强、支护技术、加固技术、稳定技术、防治技术等，并举例说明了每种技术的应用。

最后，综合考虑上述因素，提出了深部极复杂软岩巷道的稳定控制原则。

关键词：深部极复杂软岩巷道；地质因素；稳定控制技术；稳定控制原则正文：1. 深部极复杂软岩巷道的地质因素在开采深部极复杂软岩巷道时，地质因素是影响巷道稳定性的重要因素。

常见的地质因素包括岩性、构造、水文和采矿排放等。

其中，岩性是深部极复杂软岩巷道稳定性影响最大的因素，岩石的力学性质及其内部微观结构对巷道稳定性有重要影响。

构造因素指的是岩体的构造特征，如断层、褶皱、翘曲等，构造会影响巷道的稳定状态。

水文因素是指地下水的流量和流向，水文因素会导致岩体的浸润和潮湿。

采矿排放包括巷道排气和卸荷，这些会对深部极复杂软岩巷道的稳定性产生影响。

2. 应用于深部极复杂软岩巷道的稳定控制技术为了保证深部极复杂软岩巷道的稳定性，应当应用适当的稳定控制技术。

常见的稳定控制技术包括巷道增强技术、支护技术、加固技术、稳定技术、防治技术等。

巷道增强技术是指通过增加地表巷道的力学强度，使其更加稳定，常见的巷道增强技术有连续墙、不连续墙、夹层墙等。

支护技术是指把支护构件安装在巷道里，以防止岩石出现裂缝，提高深部极复杂软岩巷道的强度。

常见的支护技术有单搭锚、支护网、支护垫等。

加固技术是指对巷道墙体进行加固，以改善岩体的力学性质，加固技术有夹层注浆、初始张力注浆等。

稳定技术是指控制岩体的稳定状态，以防止岩体塌陷，稳定技术有稳固施工、局部增强施工等。

防治技术是指预防和化解巷道塌陷的技术，防治技术有岩爆、岩护、安全监测等。

3. 深部极复杂软岩巷道的稳定控制原则深部极复杂软岩巷道的稳定控制原则是根据巷道地质及巷道结构特点，结合围岩强度及稳定性的评价，合理选择稳定控制技术，以保证深部极复杂软岩巷道的安全及稳定性。

动压巷道围岩控制支护技术探讨动压巷道是大型水电站、地铁等地下工程的重要建筑，其围岩控制支护技术显得尤为重要。

该技术的核心思想是，在施工过程中采取合理的支护措施，确保围岩稳定性和施工安全。

动压巷道的围岩控制支护技术主要分为以下几个方面。

1. 预测地质和人工探测：动压巷道施工前，需要对工程区域的地质情况进行综合分析及预测。

同时，应采用超声波、钻进等人工探测手段，对地质构造、岩石性质、裂隙、断层等进行详细测量，以充分了解工程的局部地质情况。

2. 选择合适的支护方式：根据地质情况的预测结果，制定合适的围岩控制支护方案。

针对岩层控制，可采用锚网梁框架支护、锚索喷锚支护等方式。

而对于土层控制，在草率采用钢支撑或者钢材架构等手段时，应慎重考虑，以防止因错切裂缝扩张而导致工程质量问题。

3. 落后支撑技术的改进：对于一些老旧动压巷道，其支撑技术很可能已经过时，特别是在环保、节能、安全、稳定等方面上。

在这种情况下，采用新的技术手段也就显得尤为重要。

4. 应用新型材料：随着科技的飞速发展，新型材料的推广使用也逐渐成为了现实。

在动压巷道的围岩控制支护技术应用方面，新型材料的应用可以大大提高控制效果和施工效率，如超高强度钢筋、预应力钢筋等。

5. 现场监控和管理：除了落实好前期的支护方案之外，也需要在施工的过程中进行现场监测和管理。

定期检查围岩的状态，及时发现和解决问题，在施工过程中做到人工监控和自动监控结合，以确保施工质量和工程安全。

动压巷道的围岩控制支护技术是一个复杂而且综合性很强的问题。

只有在多方面的考虑以及因地制宜的应用下，才能够达到良好的控制效果，保障工程的安全和质量。

《巷道围岩峰后大变形过程的稳定性特征及锚固控制机理研究》篇一一、引言随着矿山、隧道、地下空间等工程项目的不断发展，对于巷道围岩的稳定性控制成为了重要的研究课题。

特别是峰后大变形过程的稳定性特征，对于保障工程安全具有重要的意义。

本文将就巷道围岩峰后大变形过程的稳定性特征进行探讨，并研究其锚固控制机理。

二、巷道围岩峰后大变形过程的稳定性特征巷道围岩在受到外力作用时，会经历一系列的变形过程。

其中，峰后大变形是指围岩在经过一次或多次峰前变形后，发生的较大幅度且较为复杂的变形过程。

该过程具有以下稳定性特征：1. 突变性：围岩的峰后大变形往往是在短时间内发生的，变形速度快，突变性强，需要迅速作出应对措施。

2. 不可逆性：峰后大变形一旦发生，围岩的稳定性往往会受到严重影响，且难以恢复到原来的状态。

3. 空间效应：围岩的峰后大变形往往伴随着空间效应的改变，如岩体的塌落、滑移等，对工程安全造成较大威胁。

三、锚固控制机理研究针对巷道围岩峰后大变形的稳定性问题，锚固控制是一种有效的手段。

锚固控制是通过在围岩内部设置锚杆、锚索等支护结构，对围岩进行加固和稳定的一种技术手段。

其控制机理主要包括以下几个方面：1. 提高围岩的承载能力：通过锚杆、锚索等支护结构的设置，可以有效地提高围岩的承载能力，使其能够承受更大的外力作用。

2. 改变围岩的应力状态：锚固控制可以通过调整支护结构的预应力，改变围岩的应力状态，使其处于更加稳定的状态。

3. 限制围岩的变形：锚固控制可以通过对围岩施加一定的约束力，限制其变形范围，从而保证工程的稳定性。

四、锚固控制的实施方法及注意事项针对巷道围岩峰后大变形的实际情况，锚固控制的实施方法包括以下几个方面：1. 选择合适的支护结构：根据围岩的实际情况，选择合适的支护结构，如锚杆、锚索等。

2. 设置合理的预应力：根据围岩的应力状态和变形情况，设置合理的预应力，以保证支护结构的有效性。

3. 加强监测与维护：在锚固控制过程中，需要加强监测和维护工作，及时发现并处理问题，保证工程的安全稳定。

第28卷第6期 中国矿业大学学报 V o l.28　N o.6 1999年11月 Journal of Ch ina U niversity of M ining&T echno logy N ov.1999软岩巷道围岩松动圈变形机理及控制技术研究3α靖洪文　宋宏伟　郭志宏(中国矿业大学建筑工程学院　江苏徐州221008)摘要　通过对软岩巷道工程特征的研究,提出用定量指标——稳定的围岩松动圈厚度值L p(L p ≥150c m)来判定“软岩巷道工程”的方法.以此为基础,进而分析了围岩松动圈碎胀、水胀及复合等变形机理,提出对大松动圈碎胀变形 , 类软岩采用锚喷网支护, 类软岩采用联合支护,对水胀变形软岩首先采用综合防治水措施的新思路,并被大量的工程证明是正确的.关键词　软岩,松动圈,碎胀变形,水胀变形,控制技术中图分类号　TD353第一作者简介　靖洪文,男,1963年生,博士研究生,副教授 软岩巷道支护一直是煤矿生产建设中的难题,也是目前国内外尚未解决的问题.尽管国内外学者对软岩工程进行了大量的研究工作,并取得了很多成果,但由于软岩问题的复杂性,目前不仅软岩工程支护设计仍停留在经验的工程类比及盲目的试验基础上,而且软岩工程判定及分类方法也缺乏可行的量化指标,造成工程实践中的浪费.在原岩中开挖巷道,破坏了围岩原有的三向应力平衡状态,围岩中的应力将重新分布,同时伴随应力集中现象出现.如果集中应力小于围岩强度,围岩虽有变形出现,但巷道整体处于稳定状态,不存在支护问题;只有当集中应力大于围岩强度,围岩发生破坏时,巷道才产生非线性变形.如果这种非线性变形得不到有效控制,巷道就会冒落或断面尺寸缩小而不能满足使用要求,因而须进行加固或返修.本文在探讨软岩巷道工程特征的基础上,提出用全面反映围岩应力和围岩强度等因素综合作用结果——稳定的围岩松动圈厚度来定量确定软岩工程,进而分析其非线性变形破坏机理,重点研究了碎胀变形机理及支护参数设计方法,并且经过工程实践证实其可靠性.1　软岩巷道工程的矿压显现特征软岩工程地压大,致使一般刚性支护不能进行有效的维护,多至3层料石碹也遭到破坏;围岩变形量大,变形持续时间长,一般达1～3个月;底臌现象明显.综合起来表现为支护难度大,在选择支护时必须摒弃各种刚性支护,而选择各种支撑力较强的可缩性支护.用这个概念来划分软岩工程的范畴将包括:深部工程、构造应力明显地区、密集工程群、受采动影响的巷道工程和遇水软化膨胀岩层地区等.它们都能达到上述支护难度,即每矿都有可能遇到软岩工程问题.围岩松动圈巷道支护理论[1]在对围岩状态进行深入研究后,发现松动圈的存在是煤矿巷道围岩的固有特性,它的范围大小可以用声波仪进行测定.稳定后的围岩松动圈厚度是围岩应力p与围岩强度R的复杂函数,L p=f(p,R).它是一个综合指标,反映了支护的难易程度,而且大量相似模拟试验及现场实测表明,煤矿巷道的跨度(一般3～5m范围)及支护强度(一般为0.1～0.2M Pa)等影响不大.当松动圈厚度大于150c m时,多种支护,特别是刚性支护发生严重破坏;当松动圈厚度小于150c m时,支护破坏轻微.因此就这个意义而言,“软岩”已不单纯指围岩的软硬或者地应力水平的高低,而是把“软岩”与“硬岩”的界限划定在松动圈厚度为150c m处,大于该值时称为大松动圈软岩工程.大松动圈软岩工程分类见表1,共分成3类.α收稿日期　199906223煤炭科学基金资助项目(96建0101)表1　大松动圈软岩工程分类Table1　The classif ication of sof t rock roadwaywith a large broken zoneL p c m围岩类别围岩类型支护机理及方式备　注150～200 一般软岩锚杆组合拱理论锚喷网支护 200～300 较软软岩锚杆组合拱理论全断面锚喷网支护>300 极软软岩二次支护理论　联合支护 　注　近期研究表明:L p相同但岩石不同时支护难度有差异. 用松动圈厚度判定软岩工程有两个突出特点:1)松动圈厚度可现场实测,容易取得且可靠性高;2)松动圈厚度是一个综合指标,它全面反映原岩应力(包括采动应力)、岩体性质(包括强度、裂缝、软弱夹层等)、施工和水等的影响,在工程中又不需要对这些指标进行观测和具体量化,现场应用方便.这一划分软岩工程支护范畴的分类方法已经过大量工程验证[2],获得良好的效果.2　大松动圈软岩变形机理分析巷道开挖后,一般总要引起巷道周边围岩的收敛变形,其变形量的大小是衡量巷道矿压显现强烈程度和维护状况的重要指标1研究其变形组成和机制,预测其变形规律、特征和变形量值,以便合理确定支护形式和参数,最大限度地利用围岩自身支撑能力,避免目前大松动圈软岩巷道中经常遇到的支护多次破坏和频繁返修的困难局面,具有重要的实用价值.当围岩松动圈厚度L p≥150c m时,围岩突出地表现为软岩工程特征,但由于巷道围岩形成松动圈的机理不同,则其支护对策亦不同.因此,依据支护对象(碎胀变形、水胀变形、复合变形)及支护对策上的差异又可将分类表中大松动圈软岩分成碎胀型、水胀型和复合型3类.2.1　碎胀型软岩岩石是一种脆性材料,在受力过程中,产生较小的变形就会进入破裂状态.破裂意味着岩石中裂隙增多,单位体积增大,我们把岩石由于破裂而产生的体积增大现象称为碎胀(破裂膨胀).碎胀型软岩是指主要支护对象为碎胀变形,它包括两种情况:1)高应力软岩——岩层在自然状态下单轴抗压强度较高,而且受水和风化影响较小;2)低强度软岩——岩层在自然状态下结构松散,软弱,胶结程度差,单轴抗压强度较低,一般小于30M Pa,而且受水和风化影响较大1上述两种岩层都是指围岩遇水无明显膨胀、软化的大松动圈软岩工程.它一般是由于埋深较大、构造应力明显、采动应力叠加、巷道较密等原因形成的.在地下开挖空间要扰动岩石介质,围岩应力进行重分布,导致围岩应力和围岩强度的变化,围岩应力超出围岩强度值越大,围岩变形破坏越快.由于起初巷道表面围岩内的应力集中系数最大而围岩强度最低,因此,巷道周边围岩首先发生变形甚至破坏,应力峰值向深部转移1在此过程中,尽管围岩产生破坏,但是只要它不坍塌、冒落,则对深部围岩体仍然具有一定的支护抗力,使围岩强度得到提高,围岩应力与围岩强度的差值逐渐减小,围岩破坏逐渐趋向缓和1当应力峰值趋近或小于围岩强度时,应力分布趋于稳定,围岩破坏过程趋于结束,最终达到新的应力平衡状态.由此看出巷道剧烈变形是由围岩破坏引起的,而且围岩松动圈厚度值越大,巷道围岩变形量越大,持续变形时间越长.实验室试验充分证实了上述分析的正确性,在煤炭科学基金资助下,采用M T S815型电液伺服岩石力学试验系统,对砂岩、粉砂岩、泥岩、煤、大理岩等5种岩石的19个试块进行“零围压”岩石单轴碎胀试验,测定了其全应力2应变过程中体积应变变化及碎(剪)胀力(图1)情况[3,4].从图1各条曲线之间的相互关系可以看出岩石在受力过程中对接触介质的荷载影响程度(支护与围岩相互作用机理).图1　砂岩体积应变与碎(剪)胀试验曲线F ig.1　Experi m ental curves of vo lum etric strain anddilatancy fo r sandstone综上试验结果表明:1)影响巷道围岩收敛变形的主要因素是岩石破裂后(巷道围岩形成松动圈)的体积变形,岩石在峰值前(弹塑性)变形量很小,而峰后岩石体积变形要比峰值前大的多,一般达8～10倍,因此峰后破裂围岩体积膨胀变形才是巷道收敛变形的主要原因1在煤矿大松动圈(软岩)巷道围岩收敛变形中,由围岩破坏和软化、碎胀引起的变形占75%～95%,而围岩弹塑性区的变形引起巷道收敛变形量较小,一般约占5%～165第6期 靖洪文等:软岩巷道围岩松动圈变形机理及控制技术研究 25%12)在全应力2应变过程中,峰后岩石体积应变曲线可分成两段:在弱化段,体积膨胀增长较快;在残余强度段,体积膨胀增长比较平缓.说明岩石在弱化段大量裂隙张开贯通,而在残余强度段则是一种岩石结构滑移现象,这对研究岩石碎胀变形机理及分段建立岩石本构关系具有重要的理论和实用价值13)岩石峰后体积应变大小与岩石性质有关,岩石单轴抗压强度越高,则峰后体积应变量越大1即同样的围岩松动圈厚度,由于岩性不同,体积应变值亦不同,其支护难度是不同的1这一试验结果从某种意义上讲是对“围岩松动圈巷道支护理论”研究的深化.综上所述,碎胀变形力是巷道支护的主要荷载,这类巷道破坏的关键是松动圈(破裂区)内“危石”滑移脱落,即关键块体的坍塌引起其周围岩块的松动冒落.2.2　水胀型软岩水胀型软岩是指岩石在自然状态下强度并不低,但遇水后强度急剧下降,甚至软化成泥,同时伴随岩石遇水体积膨胀的一类岩石.这类软岩主要是富含蒙脱石、伊利石、高岭石等粘土矿物的岩石.由于这类岩石遇水软化、膨胀,改变了围岩强度与围岩应力的相对关系,而且加大了围岩应力,所以在这类地层中,如果对底板积水、空气潮湿控制不当,表面岩石日渐软化膨胀,将在同样地应力条件下使松动圈增大1同时,由于这类岩石遇水后体积成倍膨胀,膨胀变形压力巨大,又使围岩内应力升高,结果围岩的碎胀和吸水膨胀结合起来产生较大的围岩变形.这一现象有围岩流变的因素,更重要的是围岩不断地脱离应力场,破坏了围岩松动圈内的应力平衡,造成巷道围岩失稳、支架破坏、生产受到严重影响.水胀型软岩破坏的主要原因是岩石遇水软化(强度降低)、膨胀造成松动圈再次扩大,因此,支护的对策是严格控制水的影响,而支护阻力并不要求很大.2.3　复合型软岩复合型大松动圈软岩是指两种软岩变形因素同时存在,围岩碎胀变形及水胀变形均较大1一方面由于围岩应力较大而出现大松动圈,另一方面水的作用降低了围岩强度,围岩吸水发生体积膨胀.复合型大松动圈围岩(软岩)巷道之所以具有大变形、大地压、难支护的工程特点,是因为复合型软岩并非具有单一的碎胀或水胀变形机制,而是一种同时具有碎胀和水胀两种变形机制的复合类型,而且碎胀变形超前于水胀变形.复合型软岩破坏的根本原因是兼有碎胀和水胀两种变形,所以对于此类软岩要十分注重合理运用复合型向单一型转化技术1即首先利用对付水胀型软岩防治水措施,将复合型软岩转化为单一碎胀型软岩进行支护,然后按碎胀型软岩选择支护方式和确定支护参数.应当强调的是,煤系地层不同程度具有复合型软岩的特征,如果忽略这一点,就会造成支护的失败.3　控制技术大松动圈巷道围岩表面位移,绝对限制是无法办到的,也是不经济的.控制原理只能是既允许围岩有一定变形,释放压力,又控制其过大变形,保持巷道在不影响正常使用前提下的稳固,以防止冒顶和片帮.弹性变形在开巷瞬间基本完成,根本无法控制,它不会施加于支护结构.因此:1)对大松动圈围岩碎胀变形,只要及时提供支护抗力,并有适量的可缩变形量以释放压力,促使极限平衡及早实现,即可保持巷道稳定;2)对大松动圈围岩水胀变形,必须首先解决水的问题,水胀型软岩支护对策是严格控制水的影响;3)对大松动圈复合变形,必须十分注重合理运用复合型向单一型转化技术,利用对付水胀型软岩防治水措施,将复合型软岩转化为碎胀型软岩进行支护,然后按碎胀型软岩选择支护方式和确定支护参数.3.1 , 类大松动圈碎胀型软岩锚喷网支护由于岩体破坏、应变软化的结果,将使松动圈内岩体强度随变形发展而逐渐衰减,直至残余强度.松动圈内岩块的滑移碎胀变形(流变),并非有益的能量释放,而是以其承载能力的丧失为代价的,显然是一种有害变形,对此决不能等闲视之.因此,在巷道维护工作中,为充分保持并利用破裂围岩的自承能力,必须对破裂区内岩体进行支护和加固,目的是限制有害的滑移剪胀变形,控制其软化程度,提高其残余强度.从这个意义上讲,布置在岩体内部的锚杆支护和对岩体内部的注浆加固将是优越的支护形式和措施.锚杆支护能实现主动深入到围岩内部加固围岩,提高围岩自承能力和围岩一起形成一个加固圈;喷层可以及时充填围岩表面裂隙,封闭岩面和隔离水、风对围岩的破坏,缓解应力集中现象,密贴并提供一定的支护抗力,使巷道周边围岩从二向应力状态变为三向应力状态;金属网能加强喷层的整体性,提高喷层的抗弯、抗剪、抗拉265 中国矿业大学学报 第28卷能力,而且将单个锚杆连结成整体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.因此锚喷网三者结合是内部加固与外部支护的结合,支护与围岩共同作用,浑然一体,并能柔性卸载,先柔后刚,先让后抗,最大限度地发挥围岩的承载能力.所以,锚喷网支护的性能十分符合软岩对支护性能特别是一次支护性能的要求.基于上述分析,根据松动圈厚度设计锚喷网支护参数,我们在开滦赵各庄煤矿11,12水平(埋深分别为961.1和1056.8m)受采动影响的底板岩巷( 类,L p=1.5～1.89m)大松动圈软岩巷道(采动碎胀型)及13水平(埋深1159m)煤及半煤岩巷( 类,L p=2.16～2.26m)大松动圈软岩巷道进行了工业性试验,获得了成功,年经济效益达500万元以上[5].3.2 类大松动圈碎胀变形联合支护对于 类大松动圈碎胀型软岩,一般为高应力强膨胀地区或节理化极破碎的岩石,对此类软岩工程巷道,支护阻力和可缩量是巷道支护成功的主要参数,高阻力和大的可缩量是确保此类极软岩巷道稳定性的关键.由于 类松动圈厚度大,其碎胀变形量也很大,一般达到600mm以上,所以一般常用锚杆(锚固长度1.6～2.0m,锚固力为5～8t)支护不能维护巷道周边围岩的稳定,必须增大锚杆支护强度及可缩量.从理论上讲,通过增大锚杆锚固力(锚杆直径加粗、加长等)及金属网强度等措施,锚喷网(锚索)支护仍可控制此类大松动圈巷道,但从经济实用及施工方便角度讲,采用锚喷网加U型钢可缩支架或注浆加固加U型钢可缩支架(或者用锚喷网加预留有变形充填层的料石碹、大弧板等方式)等联合支护方式则更为合理[6].大量的工程实践表明,对 类大松动圈软岩巷道企图用一次支护特别是强刚性支护,包括双层料石碹、600mm厚的钢筋混凝土支护等不能获得成功[7],原因是它们不适应大松动圈软岩初期变形量大、持续时间长的特点.因此,锚喷网一次支护主要是提高围岩松动圈内破裂岩石的残余强度,提高围岩的自承能力,以保证巷道在安全的条件下允许围岩在高阻控制下释放变形压力,以适应其碎胀变形力学机制.为保证巷道较长时间的稳定和服务期间的安全,在围岩变形稳定后必须进行二次支护,给巷道提供最终支护强度和刚度,并起到安全储备作用.锚喷网一次支护的关键是根据松动圈厚度确定“组合拱”厚度(一般不应小于1.2m),进而确定锚喷网支护参数;二次支护的关键是确定支护时间:应在一次支护巷道围岩变形稳定后进行,具体应根据巷道开挖后监测情况确定,如松动圈厚度已基本稳定,u2t曲线变化平缓等.淮南谢桥煤矿东风井-240m总回风巷(泥岩, 类)大松动圈软岩工程中,采用单一常规锚喷网(非锚索)支护发生了失败,但返修时采用锚注与U型钢联合支护取得了成功[6].3.3 ～ 类复合型软岩转化关键技术——治水开巷后,大松动圈在产生、发展过程中出现碎胀变形的同时,破裂岩体出现宏观裂隙,地下水的渗入不仅降低破裂面的强度和作用在其上的法向应力,导致围岩强度下降,松动圈再次扩大,而且岩石遇水膨胀和软化,这种相互作用恶性循环,导致支护非常困难1所以,在这类地层中必须采取治水的措施.由于井下水源分布广,来源多,在巷道内存在水流,故治水方法必须采取治、防、管、排等综合治理措施.1)有水必治　井下施工巷道掘进头,对出水、淋水、积水要及时采取措施控制出水点,不能乱流、漫流,存留时间不能过长.哪里有水哪里治,能排则排,能导则导,能疏则疏,分段截流、分片治理,保持巷道无积水12)无水要防　施工巷道要有防水措施,做到预防为主.编制作业规程时,必须考虑治水方法、防水系统、防水设备和防水设施,做到有备无患.水沟要紧跟迎头,毛水沟距迎头不得超过15m,永久水沟距迎头不超过50m13)用水必管　施工迎头喷浆、洒水、喷雾、通风、消防、注浆等都需用水,但要管理好用水,建立严格的管理制度,防止跑、漏、冒、滴,对用完的水,及时排入疏水系统,保持巷道干燥无水14)积水必排　井下巷道如有积水,必须及时排入排水系统.对于复合型软岩,只有围岩破裂松动,潮湿空气或水沿裂缝侵入围岩深部之后,其变形才能强烈的显现出来1而且水胀变形在时间上滞后于碎胀变形,但是如采取上述治水措施,使岩石无水可吸,水胀变形也就无从产生,则复合型软岩转化为单一碎胀型软岩,从而大大降低了支护难度.4　结　论1)采用单一综合指标——围岩松动圈厚度(L p≥150c m)判定软岩巷道工程,不仅能全面反映围岩的稳定性,而且现场应用方便1365第6期 靖洪文等:软岩巷道围岩松动圈变形机理及控制技术研究 2)大松动圈软岩工程,无论是何种原因造成的,其松动圈厚度值都在150c m以上1但对于不同原因造成的软岩工程,应采取不同方法进行处理1应当强调的是,煤系地层不同程度的具有复合型软岩的特征,如果忽略这一点,会造成支护的失败.3) , 类大松动圈碎胀变形软岩采用单一锚喷网支护,用“组合拱理论”设计锚喷网支护参数可以获得成功; 类大松动圈碎胀变形软岩须采用联合支护方式,才可以获得成功.4)绝对限制大松动圈非线性变形不易实现,也不经济,只能是既允许围岩有一定变形以释放能量,减小围岩对支护的压力,又能有效控制其过大变形,保持巷道的使用空间和稳定性.仅考虑对岩体应力的控制或一味采用各种高强度支护手段是不适宜的.参考文献1　董方庭,宋宏伟,郭志宏等.巷道围岩松动圈支护理论.煤炭学报,1994,19(1):21～312　鹿守敏,靖洪文.巷道锚喷支护机理研究与实践.建井技术,1994(4):10～143　靖洪文,李世平.零围压下岩石剪胀性能试验研究.中国矿业大学学报,1998,27(1):19～224　J ing H W,L i S P.Experi m ental study on vo lum etric strain of rock s in full stress2strain p rocess.Journal of Ch ina U niversity of M ining and T echno logy,1999,9(1):33～375　靖洪文,付国彬,郭志宏.深井巷道围岩松动圈影响因素实测分析及控制技术研究.岩石力学与工程学报,1999, 18(1):70～746　何满潮.中国煤矿软岩巷道支护理论与实践.徐州:中国矿业大学出版社,1996.1～367　陆家梁.软岩巷道支护技术.吉林:吉林科学技术出版社,1995.77～81Study on D efo rm ati on M echan is m of B roken Zone A round Soft Rock Roadw ay and Its Con tro l T echn iqueJ ing H ongw en　S ong H ongw ei　Guo Z h ihong(Co llege of A rch itecture and C ivil Engineering,CUM T,Xuzhou,J iangsu221008)Abstract　T he engineering featu res of soft rock roadw ay are discu ssed.T he quan titative w ay of assess2 ing soft rock roadw ay by the th ickness L p(L p≥150c m)of b roken zone is pu t fo r w ard.Fu rther m o re,the defo r m ati on m echan is m of bu lk ing,dw elling and so on is analyzed.It is believed that fo r , bu lk ing soft rock bo lting and sho tcreting w ith w ire m esh shou ld be u sed,fo r com b ined suppo rting,and fo r dw elling soft rock w ater ough t to be treated firstly.T he reliab ility has been confir m ed by indu strial tests.Key words　soft rock,b roken rock zone,bu lk ing defo r m ati on,dw elling defo r m ati on,con tro l techn ique 465 中国矿业大学学报 第28卷。

浅析软岩巷道的破坏机理及其控制技术摘要：本文浅析软岩巷道破坏的机理、软岩巷道围岩控制技术，以及技术应用效果分析等。

关键词：软岩巷道；破坏机理；控制技术；效果分析一、软岩巷道破坏的机理煤矿有些锚喷网支护巷道仍出现失稳破坏现象，表现出了底鼓、两帮严重内挤和拱顶离层等问题，经现场调研和初步理论分析，大家一致认为，软岩巷道发生严重变形和破坏的原因是由多多面因素作用的结果。

1）围岩承载能力低。

软岩可分为砂岩、泥岩和煤三类基本岩性，还有具有临近两岩层间共性的过渡岩层（泥砂岩互层、泥质粉砂岩）。

过渡岩层的岩石物理力学性质指标介于两者之间，加上各岩层连续性较差，RQD质量指标较低，围岩整体承载能力将受到极大影响。

所以，围岩承载能力较低是软岩巷道失稳的主要原因。

2）地应力以水平应力为主。

根据破坏形式表明，不同方向巷道破坏严重程度不同，说明煤矿原岩应力场的第一主应力为水平应力，经实测也说明了此问题。

3）巷道原支护结构和参数不合理。

因受地质条件的限制，巷道成型效果差、支架与围岩接触不良、无控底措施、喷射混凝土封闭效果不明显，整体支护强度不够。

4）底板和底角控制措施不力。

对巷道的底角和底板若不能采取有效的支护措施，当巷道的顶帮压力较大时，围岩就会出现应力集中，产生显著的塑性变形和剪切破坏，表现出显著的底鼓现象，进而影响巷道顶帮的稳定，产生拱顶下沉，两帮内挤，从而造成巷道支护结构的全面失稳破坏。

5）水侵的影响。

有的侏罗系含水层组的孔隙裂隙水是影响巷道掘进与支护的主要因素。

由于巷道所处位置围岩大部分为泥质胶结，对水非常敏感，岩体遇水泥化现象较为明显。

6）大松动圈不稳定围岩。

根据围岩松动圈支护理论，属于Ⅴ类大松动圈较软软岩或极软软岩巷道，一般支护形式无法满足维护其稳定的要求。

可先采用U 形钢棚支护属于被动低强度支护。

围岩强度得不到加固提高，自身承载能力在变形过程中逐渐降低；在高围岩压力下，支架受力不均也出现集中高应力，使支护机构的承载能力大打折扣。

动压、软岩巷道围岩控制技术Through the process agreement to achieve a unified action policy for different people, so as to coordinate action, reduce blindness, and make the work orderly.编制：___________________日期：___________________动压、软岩巷道围岩控制技术温馨提示：该文件为本公司员工进行生产和各项管理工作共同的技术依据，通过对具体的工作环节进行规范、约束，以确保生产、管理活动的正常、有序、优质进行。

本文档可根据实际情况进行修改和使用。

动压、软岩巷道围岩控制技术简介:动压、软岩巷道包括软岩、深井、高构造应力、沿空、全煤、复合顶板、强烈底鼓等巷道, 是条件复杂、维护困难的巷道。

控制此类巷道的围岩变形, 保持其稳定性, 必须针对该类巷道的具体条件, 采用某一特定的或综合的技术加以治理。

提出了新的矿压理论和控制技术, 并成功地应用到现场极难维护的巷道中, 经济社会效益显著。

科技成果获省、部级以上奖励32项, 其中国家发明三、四等奖各1项、国家科技进步三等奖1项、国家“八五”科技攻关重大科技成果奖1项、省部级科技进步特等奖2项、一等奖2项、二等奖10项、三等奖12项、四等奖2项。

获国家专利14项。

主要技术要点:影响巷道围岩稳定性的主要因素有三:围岩强度、岩体应力、支护技术；这也是巷道围岩控制的三个基本途径, 即:强化或者保持围岩强度, 减小岩体应力, 经济有效地进行巷道支护。

具体讲, 主要有以下技术:（1）锚杆、锚索支护l 高强度杆体可伸长锚杆, 既控制巷道围岩变形, 又适应巷道围岩变形；l 高（超高强）锚杆支护系统, 必要时与小孔径锚索联合支护, 保持锚固区内围岩的稳定, 并防止锚固区外围岩离层；l 在锚杆支护巷道围岩强度强化理论的指导下, 采用以计算机数值模拟为主的动态系统设计方法, 合理确定锚杆（及锚索）支护参数；l 抓住锚杆支护的合理支护强度、较大的初锚力和及时锚固三个关键, 有效改善支护效果。

软岩巷道支护原理与控制技术探究摘要：近年来，矿山开采条件变得日益复杂，所涉及的工程领域越来越多，我国的许多矿区，目前都存在着软岩巷道支护困难的问题，并成为影响矿区发展和矿井经济技术效益的主要因素之一。

下文通过对软岩巷道的特征分析，及支护原理和方法的论述，对梁宝寺二号井矿回采巷道支护方式进行了设计，并给出了相应的建议和措施，取得了良好的效果。

关键词：软岩巷道；支护；原理；控制技术引言：随着国民经济的发展，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。

在开掘过程中，由于围岩的变形、位移、膨胀，使巷道掘进速度减慢，每天仅能完成几米。

巷道竣工不久，支护受到严重破坏，某些矿的掘砌成本高达每米几千元，甚至上万元，是稳定围岩中同类巷道的3～4倍而且维修困难。

在软岩层中施工巷道，掘进容易，但维护极其困难，采用常规的施工方法和传统的支护结构，往往不能奏效。

因此研究软岩支护问题便成为巷道施工的关键问题。

1.软岩巷道的特征软岩巷道最明显的特征是地压显现比较剧烈，巷道维护困难，主要表现在围岩的自稳时间短、来压快、围岩变形量大、速度快、持续时间长、四周来压、底鼓明显、遇水膨胀、变形加剧，可以用4个字来概括：松、散、软、弱。

2.松软岩巷道支护原理软岩层巷道支护的着眼点应放在充分利用和发挥自承能力上。

支护原理是：根据岩层不同属性，不同地压来源，从分析地压活动基本规律入手，运用信息化设计方法，使支护体系和施工工艺过程不断适应围岩变形的活动状态，以达到控制围岩变形、维护巷道稳定的目的。

具体的说，有以下几个方面：2.1必须改变传统的单纯提高支护刚度的思想，支护结构及强度应与加固围岩、提高围岩自承能力相结合，与围岩变形及强度相匹配，实践证明，单纯提高支护刚度的方法是难以奏效的；2.2必须采取卸压、加固与支护相结合的方法，统筹考虑、合理安排，对高应力区，要卸得充分，对大变形区，要让得适度，对松散破碎区，要注意整体加固，对巷道围岩整体要支护住；2.3进行围岩变形量测，准确地掌握围岩变形的活动状态，根据量测结果进行反馈，以确定二次支护结构的参数，确定补强时间，再次支护时间和封底时间；2.4树立综合治理、联合支护、长期监控的支护思想体系。