李虎

摘 ? 要：煤炭作為我國重要的能源來源已經(jīng)開采了幾十年，圍巖穩(wěn)定的淺層煤礦資源已經(jīng)慢慢枯竭。隨著煤礦開采深度加大，巷道圍巖受力情況越來越復雜，煤礦開采、支護面臨著新的挑戰(zhàn)。本文主要介紹了軟巖定義，我國幾種重要的軟巖巷道支護理論、支護技術，提出我國巷道支護技術面臨的新挑戰(zhàn)、新課題。希望能夠讓讀者了解我國的巷道支護理論發(fā)展脈絡、巷道支護技術創(chuàng)新發(fā)展和煤礦開采、支護要面臨新問題、新挑戰(zhàn)。

關鍵詞：煤礦 ?軟巖 ?支護理論 ?支護技術

中圖分類號：TD353 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2019）07（c）-0025-02

為了滿足我國的能源需求煤礦開采深度逐年增加，同時煤礦圍壓也不斷加大，深部軟巖巷道的支護和維護逐漸成為了煤炭開采、巷道支護研究的重要課題，我國學者為軟巖巷道支護理論的發(fā)展作出了巨大的貢獻。本文闡述了軟巖的定義、常用的軟巖巷道支護理論和支護技術，并在此基礎上提出了我國軟巖巷道開采需要進一步研究的問題2 軟巖的定義

軟巖大多數(shù)為粉砂巖、泥巖、頁巖、或富含膨脹性黏土的松軟巖石。通常情況下，我們把軟巖定義為單軸抗壓強度小于25MPA的巖石，這類巖石往往結(jié)構(gòu)松軟、風化嚴重、孔隙率高、或富含大量的膨脹性黏土。

1 ?國內(nèi)軟巖巷道支護理論

我國對于軟巖巷道支護的研究從1950年左右開始，經(jīng)歷了大概70年的快速發(fā)展，我國形成了以下幾種具有代表性巷道支護理論;

（1）于學馥等人最早在1950年左右提出“軸變理論”：軸變理論認為當巷道圍巖的應力超過巖體應力極限時，巷道會發(fā)生塌落破壞，塌落使得巷道發(fā)生內(nèi)力重分布，從而達到更為穩(wěn)定的巷道軸比，應力分布均勻的巷道最為穩(wěn)定。

（2）馮豫、鄭雨天、朱效嘉、等人提出了“聯(lián)合支護理論。該理論提出對于軟巖的巷道支護，要先進行柔性支護然后進行剛性支護，巷道開挖要適當讓壓使巷道適度變形，然后進行穩(wěn)定的二次支護。

（3）董方庭教授等人提出了“圍巖松動圈理論”。松動圈理論把巷道開挖形成的松軟、破碎的巖石帶稱為圍巖松動圈。開挖擾動、圍巖的地質(zhì)條件都會影響圍巖松動圈的大小，松動圈越大說明圍巖的應力高、變形大、受破壞程度高，巷道支護困難度加大。

（4）何滿潮教授首次提出了“關鍵部位耦合支護理論”;認為由于巷道巖體強度、剛度、結(jié)構(gòu)等方面的不耦合，會導致巷道支護結(jié)構(gòu)的破壞，巷道支護就是要運用合理的支護手段，使其耦合確保圍巖的穩(wěn)定性。

2 ?軟巖巷道支護技術

2.1 砌碹支護

砌碹支護包括磚石襯砌和混凝土襯砌，是對巷道的一種永久性支護方式，這種巷道支護方式堅固耐久但是施工周期比較長，建筑材料用量大，在巷道圍壓得作用下往往會出現(xiàn)開裂冒落，當圍巖應力增加時很難控制巷道變形。

2.2 U型鋼可縮性支架支護

U型鋼可縮性支架也是目前我國比較常用的一種軟巖巷道圍巖支護方式，U型鋼支架相對于傳統(tǒng)的砌碹支護技術來支護的施工工期較短、施工相對簡單，除此之外可伸縮鋼架具有更加卓越的彈塑性能，對巷道圍巖有更好的承載能力，但是U型鋼支架支護前期的資金投入相對較高，支護受巷道斷面的影響較大，在巖石破碎區(qū)域回收困難，巷道表面的平整度也會對U 型鋼支架的效果產(chǎn)生重要影響。

2.3 錨噴支護

錨噴技術是將錨桿支護和噴漿技術結(jié)合起來的聯(lián)合支護技，錨桿技術從20世紀90年底在我國迅速發(fā)展，隨著工業(yè)技術的發(fā)展錨桿由低強度轉(zhuǎn)變成高強度，低預應力到高預應力甚至超高預應力。通過將錨桿錨入圍巖內(nèi)錨桿與圍巖表面的摩擦力，摩擦力的增加使得巷道圍巖穩(wěn)定性進一步提高。噴漿技術利用壓縮空氣將混凝土拌合料噴射于巖壁表面，加固圍巖，防止巖塊的松動剝落，錨桿支護技術和噴漿技術相互結(jié)合起來，有效的發(fā)揮軟巖巷道圍巖的承載能力，提高圍巖的整體穩(wěn)定性和可靠性。

2.4 錨注支護

錨注支護是將錨桿支護和注漿加固結(jié)合起來，先通過錨桿使得圍巖應力分布均勻，再通過向錨桿孔注漿的方式將錨桿和圍巖連成整體，進一步提高了破碎巖體與錨桿間的摩擦力、錨固力，使得巷道圍巖的整體穩(wěn)定性進一步增強。這種巷道支護手段常用于軟弱、破碎圍巖的支護，是現(xiàn)在比較常用的巷道軟巖支護方式之一。

2.5 聯(lián)合支護

聯(lián)合支護技術是為了滿足煤礦生產(chǎn)要求發(fā)展起來的。經(jīng)過無數(shù)的工程案例，我國的學者們發(fā)現(xiàn)單一的巷道軟巖支護方式很難滿足巷道穩(wěn)定、耐久的生產(chǎn)要求，許多軟巖巷道返修率很高、且返修危險性較高，高反修率對生產(chǎn)效率產(chǎn)生了很大的影響伴隨著的是經(jīng)濟效益的損失。聯(lián)合支護技術在我國的發(fā)展比較迅速，，現(xiàn)在常用的聯(lián)合支護技術有很多，比如錨噴技術與U型可伸縮鋼架結(jié)合、錨注技術與U型可伸縮鋼架結(jié)合、錨網(wǎng)索噴與U型可伸縮鋼架結(jié)合、錨網(wǎng)與鋼桁架結(jié)合、錨噴網(wǎng)等，軟巖巷道聯(lián)合支護技術不僅僅是單純的運用兩種或以上的支護技術而是針對巷道的地質(zhì)條件、圍巖的受力狀態(tài)，選擇相應的支護方式，充分發(fā)揮不同支護技術的優(yōu)點，在提高軟巖巷道的穩(wěn)定性、可靠性的同時具有良好的經(jīng)濟效益。

3 ?展望

我國軟巖支護技術經(jīng)歷了70年左右的發(fā)展取得了許多輝煌的成就，無數(shù)學者們的辛勤付出為推動我國軟巖巷道支護技術的發(fā)展起到了至關重要的作用。但是由于我國煤礦地質(zhì)條件復雜，煤礦開采深度的提高，軟巖巷道支護仍有許多新的問題需要研究。

（1）我國軟巖巷道的地質(zhì)情況復雜多變，在種類繁多的巷道支護技術如何選擇最為經(jīng)濟、實用、耐久、安全的巷道支護技術，又如何對支護結(jié)構(gòu)設計、參數(shù)設計進行優(yōu)化，做到經(jīng)濟效益的最大化。

（2）我國巷道掘進和支護速度總體較慢，如何在提高軟巖巷道掘進速度的同時保證巷道支護的穩(wěn)定性、安全性、耐久性、經(jīng)濟性，這也是我們需要進進一步研究的課題。

（3）我國的巷道檢測技術相對落后，如何提高檢測技術監(jiān)測圍巖的變形，為巷道支護技術提供更好的選擇方案服務。我國的巷道支護參數(shù)設計大多以經(jīng)驗為主，缺少定量化設計，不同巷道支護技術的作用機理還需要進一步深入研究。

4 ?結(jié)語

我國軟巖巷道支護理論和支護技術經(jīng)歷了幾十年的快速發(fā)展已經(jīng)初步完善，但是隨著我國巷道地質(zhì)條件的不斷復雜化和生產(chǎn)效率的高要求，軟巖巷道支護面臨著很多新的挑戰(zhàn)。巷道聯(lián)合支護技術快速發(fā)展的同時也出現(xiàn)了各種新的技術問題，我們需要進一步研究聯(lián)合支護技術的作用機理，對支護結(jié)構(gòu)進一步優(yōu)化，使得各種支護方法的優(yōu)點充分發(fā)揮出來，為煤礦安全開采提供更好的技術和理論。

參考文獻

[1] 何滿朝，景海河，孫曉明.軟巖工程地質(zhì)力學研究進展[J].工程地質(zhì)學報，2012，8（1）：56-62.

[2] 董方庭.巷道圍巖松動圈支護理論[J].煤炭學報，1994（1）：23-26.

[3] 任立武.煤礦深部軟巖巷道綜合支護技術[J].工業(yè)設計，2017（12）：126-127.

[4] 毛鴻君.新安煤礦深部軟巖巷道反底拱支護技術應用[J].陜西煤炭，2014，33（5）：89-90.

[5] 許長海.煤礦深部軟巖巷道反底拱支護技術應用實踐[J].企業(yè)技術開發(fā)，2014，33（20）：26-27.