浅谈大断面软岩巷道支护设计与施工

软岩巷道支护施工存在的问题及控制对策软岩巷道支护一直是困扰煤矿安全生产的主要问题之一。

本文以水矿集团某煤矿巷道施工为工程背景，根据现场调研情况，分析了巷道支护施工中存在的主要问题，如巷道超挖严重、）锚杆孔位及预紧力与设计值相差过多等，并提出了相应的控制对策。

标签：软岩巷道；支护；施工0 引言软岩巷道支护一直是困扰煤矿安全生产的主要问题之一。

由于含有膨胀性粘土矿物，软岩遇水容易膨胀，导致整体强度降低、胶结程度差，巷道掘进和支护困难，早起的锚杆支护理论和技术适用于中硬、硬岩的围岩条件中，此时也已不在适用。

为解决此类问题，我国学者也开展了大量的研究和实践，如围岩强化技术体系、分布动态控制体系、让压支护技术体系等，其核心技术是采用高强预应力锚杆、锚索，配合U型棚、喷注浆等手段，实现围岩和支护体系的统一承载、动态控制，目前在理论和工艺方面都取得了良好的成绩。

但是再巷道支护施工过程中，仍然存在一些问题。

本文以水矿集团某矿为例，多名技术人员在掘进工作面跟班进行支护质量监测及矿压观测测站安装，根据现场调研统计情况，对巷道支护施工方面存在的问题进行了整理和分析，并提出了相应的控制对策，以期为巷道支护施工提供一定的借鉴。

1 巷道支护施工存在的主要问题根据调研情况，目前巷道支护施工主要存在以下问题：（1）巷道超挖严重，成形较差。

与设计巷道断面尺寸相比，最大超挖处超过500 mm，此巷道虽然为半煤岩巷，但因为巷道围岩松软破碎并存在煤岩互层，围岩揭露后短时间内即垮落，造成帮顶凹凸不平，护表材料和围岩存在架空区间，锚杆、锚索多有锚空现象。

（2）锚杆孔位及预紧力与设计值相差过多。

①设计要求锚杆孔必须垂直于岩面，但实际施工中多有钻机在同一个位置上连续打几个孔都不移位的现象，造成锚杆孔位与设计轴线相差过大，而锚杆螺母又没有采用调心垫，最后难以有效提高预紧力矩，要求锚杆孔与设计线差值不超过5度。

②施工设计要求帮锚杆预紧力矩不小于250 N·m，顶板锚杆不小于300 N·m，除钻机安装时拧紧后尚需要人工二次加扭，但根据安装的两个托锚力测站，帮顶部共计11块压力表，扭矩小于200 N·m，经测量初始预紧力介于1.1～17 kN远远达不到设计要求的60～80 kN。

软岩及软岩巷道支护中一些问题的探讨摘要：我国软岩地区矿井分布广泛，随着矿井开采深度的增加，地应力加大，加之地质条件逐渐复杂，软岩巷道支护问题愈趋严重。

本文基于软岩的分类及软岩巷道判定方法，根据软岩巷道变形机制的3大类型，即物化膨胀型，应力扩容型和结构变形型，提出了目前的软岩巷道支护技术中的利用粉煤灰进行壁后充填技术、刚柔层支护技术、刚隙柔层支护技术、超前锚杆支护技术、锚网—锚索耦合支护技术及立体桁架支护技术方案。

关键词：软岩分类巷道支护变形机制技术1引言软岩问题从20世纪60年代就作为世界难题被提了出来，特别是软岩巷道支护，历年是巷道工程的难题。

软岩的类型是多种多样的，巷道穿过软岩的类型不同，其支护对象也不同，在软岩巷道支护前判定其支护对象和把握围岩支护难度是非常重要的。

我国有软岩的矿井分布很广，加之矿井开采深度的增加，地应力加大，原来巷道支护不太困难的矿井，也面临支护难的问题，加之地质条件逐渐复杂，软岩巷道支护问题愈趋严重。

软岩巷道支护研究应从工程地质分析岩层特性及其分类入手，弄清其变形力学机制及非线性变化规律，抓住支护技术的关键技术，实施有效的转化及巷道设计优化，取得成功的支护效果，本文基于软岩的分类、分析软岩巷道支护的变形机制，提出软岩巷道支护技术。

2软岩的分类及软岩巷道的判定2.1 软岩分类软岩分类是围岩分类的一种特殊情况，由于软岩工程特点和人们认识的软岩的出发点不同，国内外对软岩的分类方法有很多种，主要有以下几种观点。

2.1.1 普氏岩石分级法最早给岩石进行系统分级的是俄国学者m.m.普罗托尼亚科诺夫于1907年提出来的，简称普氏分级法。

该法用岩石坚固性系数f来分类围岩，f值等于岩石的单向抗压强度除以10，f也称为普氏系数。

在50～60年代，我国各地下工程部门，包括各类矿山，基本上按坚固性进行岩石分级。

坚固性系数是指岩石间相对的坚固性在数量上的表现，它最重要的性质在于不问是何种抗力，以及这种抗力是如何引起的，而给予岩石相互之间进行比较的可能性。

Coal Mining Technology︱394︱华东科技软岩环境中的大断面巷道支护方法研究秦 楠（神华宁夏煤业集团有限责任公司梅花井煤矿，宁夏 银川 750411）【摘 要】软岩环境大断面巷道容易出现较大流变和形变，并且具有明显的蠕变性能，采用传统的支护工艺和方法，单纯依靠提高支护材料的刚度和强度已经无法满足软岩巷道支护稳定性和安全性要求，因此应结合软岩环境特点，采取科学合理的巷道支护方法，保障大断面巷道支护施工质量，减少安全事故发生率。

本文简要介绍了大断面巷道工程概况，分析了软岩环境大断面巷道破坏原因，阐述了软岩环境中的大断面巷道支护方法，以供参考。

【关键词】软岩环境；大断面巷道；支护方法中图分类号：TD821 文献标识码：A 文章编号：1006-8465（2015）12-0394-01矿井开采环境恶劣，容易受到多种因素，具有多变性、复杂性和不可选择性，很多矿井的生产运营都面临着软岩环境大断面巷道管理和挖掘的问题，由于软岩大断面巷道维护难度大、自稳时间短，在进行支护设计时应充分考虑到各种影响因素，结合软岩特性，在时间和空间协调施工工艺，做好大断面巷道支护，确保施工质量和施工安全。

1 大断面巷道工程概况 中兴矿煤矿巷道揭露岩层处于底板和顶板之间，周围包含泥岩砂砾岩、油泥岩，软岩遇水发生泥化，容易破碎，整体性和稳定性较差，底板渗水，用水量为5m 3/h~13m 3/h，该运输巷包含10条断层，断层分布密集，岩层形状平缓，存在1~10m 落差，断层呈现张扭性，有擦痕，断层面平滑弯曲，产生水平位移，周围存在构造异常区。

通过设置锚网喷索支护，运输大巷底鼓25mm/d，顶沉20mm/d，两端收缩28mm/d，返修过程中巷道断面高2.1m。

该矿巷围岩属于软岩，包含油页岩、泥岩、砂质泥岩和油泥岩，通过550摄氏度加热、X射线衍射和电镜分析，大断面巷道围岩含有56.3%~61.2%的粘土矿物[1]，含有大量的泥绿石、高岭石、伊利石、蒙脱石等，蒙脱石具有较强的吸水性和膨胀性，其含量高达85%~95%，巷道围岩膨胀性较强，水稳定性不足，容易吸水风化，大断面巷道开挖以后会降低围岩结构的强度。

软岩巷道支护技术分析【摘要】在煤矿生产建设的过程中，软岩巷道的支护与加固一直是一项建筑难题，尤其是在高应力软岩巷道的支护中，控制起来比较困难。

对软岩巷道支护技术的相关问题研究，不仅够提高软岩巷道控制水平，对整个软岩工程建设也有重要的现实意义。

【关键词】软岩巷道；支护；技术我国煤炭产量与消耗量都居世界第一，煤炭工业对我国的经济发展与人们的生产生活息息相关。

大量的煤炭需求，使得我国煤炭的开采进度逐年加快，而伴随着煤炭资源的减少，其开采难度也进一步加大，煤炭开釆面临着更为复杂的地质条件与开采难度。

其中，很多巷道都需要布置在软岩中或巷道的围岩较为破碎的地质区域中。

这样的结构通常比较松散且容易破碎，抗高压的能力较低，在防护与维修方面，不但频率较高，控制技术也有困难。

据统计，我国煤炭巷道年掘进量已经超过6000千米，其中软弱及破碎围岩中的巷道掘进量大约占10%，其中每年需要返修、维护的软岩巷道大约在100千米左右。

软岩巷道的维护，不但影响了煤炭生产效率，给煤炭企业经济效益带来较大影响，最重要的是给巷道的安全带来了巨大的隐患，危及井下工作人员的生命安全。

一、软岩巷道概述1.软岩的概念与分类软岩是一种复杂的岩石力学介质，在特定环境下的具有明显塑性变形。

我国地质研究中，将软岩划分为地质软岩和工程软岩两大类。

地质软岩即强度低于25MPa的结构松散、节理发育、孔隙度大、胶结度差、容易风化膨胀性的一类岩体。

工程软岩是在工程力作用下，岩体发生显著塑性变形的岩体总称，是在地质软岩的基础上，强调工程力的作用效果。

2.巷道围岩变形破坏机理分析对于煤炭开采工程中，巷道围岩的变性因素要成为人们主要的考虑内容，围岩的变形和破坏主要受到地质因素和技术因素的影响。

在地质因素方面，不同的围岩岩性和结构状态使得巷道围岩受到应力有区别，形成应力差，加上岩体本身的强度、结构、胶结程度等等方面的影响，都会对巷道围岩变形破坏。

应力作用是造成巷道围岩变形破坏的外因因素。

大断面、联合支护技术在软岩巷道中的应用摘要： -440大巷为软岩巷道，围岩松散破碎，以泥岩、沙质泥岩为主，为满足矿井发展需要，对-440大巷进行大断面扩修。

在分析巷道岩性的基础上，提出联合支护的施工方案，并进行工业性试验，验证支护方案的可行性。

abstract： -440 roadway in soft rock roadway， surrounding rock is loose and broken， and is dominated by mudstone and sandy mudstone. to meet the demand of mine development， we expend -440 roadway. based on the analysis of lithology of roadway， the paper puts forward the construction of combined support program， and takes industrial test and verifies the feasibility of supporting programs.关键词：软岩；大断面；联合支护key words： soft rock；large cross section；joint support 中图分类号：tu94+2 文献标识码：a 文章编号：1006-4311（2013）18-0130-020 引言随着平煤天安股份公司的迅速发展，平顶山天安煤业股份有限公司六矿加快了矿井改造速度，朝着全国一流矿井方向发展。

为矿井发展需要，对二水平-440大巷进行大断面扩修，通过研究施工中存在的问题，制定支护方案，最终提高矿井经济效益。

1 地质概况-440大巷全长765m，返修前为架棚+喷浆支护，巷道宽度4200mm，高度3000mm。

巷道距地表630m，其中在350m时需穿0.6m厚煤层，该处距戊8煤层顶板7-13m，局部为炭质泥岩；在400m时穿戊8煤层，戊8煤层平均厚度2.2m；在525m时需穿戊9-10煤层，厚度在2.2-3.6m。

浅析软岩矿井巷道掘进顶板支护
软岩矿井在巷道掘进过程中，顶板支护是非常重要的一环，它直接关系到矿井巷道的
稳定性和安全性。

软岩矿井巷道在掘进过程中，常常会遇到顶板掉石、塌方等问题，因此
合理的顶板支护对于整个矿井的安全生产十分重要。

本文将从软岩矿井特点、顶板支护原则、常见顶板支护方式等方面进行分析，以期为矿井巷道顶板支护提供一些参考。

一、软岩矿井特点
软岩矿井常见于沉积盆地和构造破碎带，主要由泥岩、砂岩、页岩等组成，岩层间具
有一定的脆性，抗压强度较低。

矿井巷道在掘进过程中很容易发生顶板掉石、顶板塌方等
现象，从而威胁到矿工的安全。

在软岩矿井巷道掘进过程中，顶板支护显得尤为重要。

二、顶板支护原则
1. 采取综合支护措施
软岩矿井巷道顶板支护应该采取综合支护的措施，包括钢架支护、锚杆支护、喷网支
护等多种形式的支护手段，通过多种手段的组合使用，有效地增强矿井巷道的顶板稳定
性。

2. 选用适宜的支护材料
3. 考虑巷道变形和破坏规律
在进行顶板支护设计时，需要考虑矿井巷道的变形和破坏规律，根据巷道结构、岩层
性质、地应力等因素进行合理的设计，以保证支护效果和矿工的安全。

三、软岩矿井巷道常见顶板支护方式
1. 钢架支护
钢架支护是软岩矿井常见的一种顶板支护方式，它通过设置钢架支撑巷道的顶板，有
效地增强了顶板的稳定性。

钢架支护适用于较宽、较高的巷道，支撑效果好，使用寿命长，是软岩矿井巷道顶板支护的重要手段。

2. 锚杆支护
3. 喷网支护。

软岩巷道支护的探讨摘要：本文通过对某金属矿山软岩巷道变形的分析，采用联合支护的方式，对控制软岩巷道的变形、底臌取得了较好的效果，确保了井下采矿的正常生产和人员的安全。

关键词：软岩联合支护应用某地下开采的金属矿山，地质条件复杂，矿体上下盘均为凝灰岩、凝灰角砾熔岩，凝灰质含量高，矿岩松软破碎，整体性差，强度低，内聚力、内摩擦角小，顶底板岩石均不稳固。

在开采深度500米的主运输巷道内有近50米巷道布置在凝灰岩里。

由于凝灰岩遇水泥化膨胀，地压大，巷道变形严重、维修频繁，给矿山的生产带来了严重的影响。

通过对巷道变形的原因和原支护型式的分析，采用联合支护的方式，有效的解决了50米巷道变形和频繁维修的问题，保障了井下正常生产和人员行走的安全。

1 软岩巷道变形分析造成巷道变形的原因很多，不单有岩石本身的物理力学性质成份带来的问题，支护施工是否有效也是关键。

主要原因有：1.1围岩应力状态改变。

由于围岩受开挖影响，围岩受到扰动，引起应力重新分布和变形，导致围岩弹性体积应变的变化和围岩的蠕变。

同时，凝灰岩遇水膨胀，内部结构面扩展和张开，改变了围岩中的水文地质条件，水沿张开裂隙渗流，进一步又降低了岩体强度，加剧了软岩的扩容和应变软化，从而使围岩产生较大的收敛位移，顶板下沉、底臌、拱顶起尖和两帮臌出，以及顶底板移近臌出。

变形的进一步发展导致巷道失稳破坏，巷帮张裂和片帮、拱顶剪裂、底臌和冒顶等，破坏最严重的部位多在拱顶和拱墙交界处。

1.2、埋深大、重力场应力特别大。

运输道在埋深500米位置，属深部开采，巷道顶板岩层不仅受到自重的作用，还受到水平应力的作用，部分巷道呈尖顶状挤压破坏说明巷道受水平应力大。

1.3、围岩岩性影响。

50米巷道布置在凝灰岩中，围岩的力学性质、工程特性较差，凝灰岩遇水膨胀，岩体强度低。

1.4、多次返修。

多次返修常使巷道愈修愈坏。

一般巷道经一次返修后压力得以释放，因而修复后的巷道一般较易维护。

而软岩或极软岩巷道治理中，常出现每次修复后支护受力与变形有所减小，但随着时间推移变形压力又迅速增大。

软岩大断面巷道支护技术研究【摘要】通过阐述软岩的特性和软岩巷道支护技术，结合具体实例，新河矿软岩大断面巷道采用锚网喷+绑钢筋喷射混凝土的支护方案，然后通过现场试验，该支护技术取得了良好的效益，不仅使支护强度超过了原设计强度。

同时节约了施工经费、加快了支护速度、缩短了工期，赢得了宝贵的时间。

【关键词】高应力；破碎带；大断面；锚喷引言20世纪60年代到现在，国内外专家、学者提出的软岩定义多达几十种，但总的可分为以下三种：(1)描述性定义：①陆家梁认为松软岩层系指松散、软弱的岩层。

它是相对于坚硬岩层而言的。

松软岩层由于成岩的时间短、结构疏松、胶结程度差，故自身强度很低；②郑雨天、王明恕等认为软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高应力的岩体之总称；③朱效嘉教授认为松软、破碎、膨胀及风化等岩层称为松软岩层，简称软岩。

(2)工程定义：①中国矿业大学董方庭教授提出，松动圈厚度大于1.5m的围岩，称为软岩；②中国矿业大学鹿守敏教授指出，围岩松动圈大于1.5m，并且用常规支护不能适应的围岩称为软岩；③松钦岩层是指“难支护的围岩”或“多次支护，需要重复翻修的围岩”。

(3)指标化定义：①isrm(国际岩石力学学会，1990～1993)定义：软岩定义为单轴抗压强度(σc)在0.5～25mpa之间的岩石；②g.russo(1994)定义：软岩指单轴抗压强度小于17mpa的岩石；③抗压强度小于20mpa的岩层称为软岩。

因此可以总结出软岩具有以下的属性：岩石强度低，单向抗压强度一般都在15～30mpa以下；大多属粘聚力很弱的泥质胶结，因此，在外力作用下，岩石总是沿胶结物破坏；结构面发育；岩石的空隙率大，通常都在15％以上；含水率高，一般都在5%～10%以上；吸水膨胀性强；软化系数大等。

1、软岩支护理论与技术研究1.1新奥法新奥法在国际上简称为natm，我国在20世纪70年代引入，并且在铁路、水电、煤炭等工程领域得到推广应用。

浅议软岩巷道的支护技术张百强软岩，目前任无统一的定义，一般来讲，软岩是软弱、破碎、膨胀、流变、强风化及高应力岩体的总称。

软岩巷道围岩强度等级低，结构松软，易吸水膨胀，因而巷道围岩变形大，易发生底鼓，软岩巷道支护是煤矿巷道支护的难点和重点。

王洼煤矿600万吨/年改扩建项目11采区轨道下山全长1283m，巷道净宽4.4m，净高4.0m。

巷道揭露地层主要是侏罗系延安组，岩性以粗砂岩为主。

岩石呈灰白色，夹黄色条带，巨厚层状，粗粒砂状结构，成分：石英85﹪左右，长石10﹪左右，其他矿物5﹪左右，分选性差，次棱角状，局部含石英颗粒。

巷道掘进后，围岩变形快，矿压显现明显，流变性显著，岩石遇水泥化。

该巷道经过长期的现场观测观察后，通过科学论证，现场实践，采用多种联合支护方法，取得了显著的成果。

下面首先对软岩巷道的压力特征、软岩巷道的支护要点做一简单总结。

1.软岩巷道的围岩变形和压力特征分析软岩的力学性质对围岩稳定性有重要的影响，根据井下观测表明，软岩巷道的围岩变形有以下特征：（1）围岩变形有明显的时间效应。

初始变形速度很快，变形趋向稳定后仍以较大速度产生流变，且持续时间较长，如不采取有效的支护措施，则由于围岩变形急剧加大，势必巷道失稳破坏。

（2）围岩变形有明显的空间效应。

首先表现为围岩与掘进工作面的相应位置对其力学状态的影响，通常在距工作面1倍巷宽远的地方就基本上不受工作面掘进的制约；其次表现为巷道所在深度不仅对围岩的变形或稳定状态有明显的影响，而且影响程度比坚硬岩石大得多。

（3）围岩变形对应力扰动和环境变化非常敏感。

表现为当软岩巷道受临近开掘或修复巷道、水的侵蚀、支架折损失效，爆破震动以及采动等的影响时，都会引起巷道围岩变形的急剧增长。

（4）软岩巷道不仅顶板下沉量大和容易冒落，而且地板也强烈鼓起，并伴随两帮强烈位移，尤其是黏土层，受流水侵蚀引起的泥化导致鼓底更为明显。

（5）软岩巷道的自稳时间短。

松软岩石的自稳时间通常为几十分钟到十几小时，有的顶板一暴露就立即冒落，这主要取决于围岩暴露面的形状和面积、岩体的残余强度和原岩应力。