软岩巷道支护
煤矿软岩巷道支护技术
煤矿软岩巷道支护技术摘要:本文主要对煤矿软岩巷道支护技术进行了分析,概述了软岩的概念和分类以及软岩的工程特征,并探讨了煤矿软岩巷道支护存在的问题,最后从三个方面对煤矿软岩巷道支护技术问题进行了研究,具体包括软岩巷道支付的技术关键分析,最佳支护时间分析以及软岩巷道支护的对策。
关键词:软岩巷道联合支护巷道变形1 软岩的基本概念1.1 软岩的基本概念工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。
目前流行的软岩定义强调了软岩的软、弱、松、散等低强度的特点,同时应强调软岩所承受的工程力荷载的大小,强调从软岩的强度和工程力荷载的对立统一关系中分析、把握软岩的相对性实质。
该定义的主题词是工程力、显著变形和工程岩体。
工程岩体是软岩工程研究的主要对象,是巷道、边坡、基坑开挖扰动影响范围之内的岩体,包含岩块、结构面及其空间组合特征。
工程力是指作用在工程岩体上的力的总和,它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等;显著塑性变形是指以塑性变形为主体的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用,显著塑性变形包含显著的弹塑性变形、黏弹塑性变形,连续性变形和非连续性变形等。
此定义揭示了软岩的相对性实质,即取决于工程力与岩体强度的相互关系。
当工程力一定时,不同岩体,强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特性,强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性;对同种岩石,在较低工程力作用下,表现为硬岩的变形特性,在较高工程力的作用下则可能表现为软岩的变形特性。
1.2 软岩的工程特性软岩有两个工程特性:软岩临界载荷和软化临界深度,它揭示了软岩的相对性实质。
(1)软化临界深度:与软化临界荷载相对应的存在着软化临界深度。
一般来讲,软化临界深度也是一个客观量。
当巷道的位置大于某一开采深度时,围岩产生明显的塑性大变形、大地压和难支护的现象;但当巷道位置较浅,小于某一深度时,大变形、大地压的现象明显消失。
煤矿巷道软岩工程的特点及其支护技术
煤矿巷道软岩工程的特点及其支护技术摘要:近年来,随着煤矿开采深度的增加,许多原来软岩很少的矿区,矿区深部巷道工程均呈现出软岩工程特征。
本文首先简要介绍了煤矿巷道软岩工程的特点,然后介绍了煤矿软岩工程联合支护技术在,最后谈谈锚注技术在开滦东欢坨矿的应用情况。
关键词:软岩工程支护技术煤矿软岩工程支护是当前煤矿安全重要问题之一,软岩引起的矿山井巷的破坏现象非常普遍,严重影响着煤矿生产安全、效率及效益的提高。
软岩工程的稳定与支护技术密不可分,目前矿山软岩巷道已由过去单一的支护形式,逐步发展为各种多次支护和联合支护形式1 煤矿巷道软岩工程的特点地下工程是在岩石或者土体中开挖构筑的结构,所处的环境和受力条件与地面工程有很大不同,因此沿用地面工程的设计理论和方法来解决地下工程问题,显然不能正确地处理地下工程中出现的各种力学现象,当然也不可能由此作出合理的支护设计。
与地面工程相比,地下工程在很多方面具有完全不同的受力特点。
由于煤炭资源开发的不可选择性,随着对煤炭大面积的开采,不断地破坏地应力的平衡状态,同时由于煤系地层的赋存条件、沉积环境以及地质构造等的影响,煤矿软岩问题不可避免。
煤矿的开采深度目前多在500～600 m,超过1000 mm的矿井也越来越多,有些矿井在浅部开采时软岩问题并不明显,但是到深部以后,地应力大、动压作用明显。
煤矿软岩组分中含有大量的膨胀性矿物,围岩软,岩石强度低,易风干脱水而产生塑性流变,尤其易遇水变形、崩解、膨胀。
隧道工程一般服务年限可达百年以上,而煤矿不同用途的巷道与硐室,其服务年限不同,但通常要短于隧道工程,软岩巷道有明显的时限性。
2 煤矿软岩工程联合支护技术在软岩巷道支护方面,由过去单一的被动支护形式逐步发展形成了各种系列支护技术。
如锚喷、锚网喷、锚喷网架、锚喷网架注系列技术,U型钢支护系列技术,注浆加固和预应力锚索支护系列技术,这些技术中的一个突出的特点就是联合支护技术的开发与应用。
软岩巷道支护技术
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。
浅议煤矿软岩巷道支护
浅议煤矿软岩巷道支护摘要:随着矿井开采深度的增加,巷道破坏日趋严重。
软岩巷道支护历来是巷道工程的难题,通过对软岩巷道的特征分析,及支护原理和方法的论述,对泉店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:软岩巷道围岩支护结构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:(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)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;(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;3 松软岩巷道支护原则早期的支护理论沿用地面结构工程原理设计支护参数,围岩是支护的对象,支护只是人工构筑的承载结构而已。
浅谈煤矿软岩巷道支护措施
的围岩变形量通常都高达数千毫米 ， 其围岩的流变往往 持续数 年之久 ， 导致巷道维护 十分 困难 针对软岩巷道矿压显 现的特 点， 本文针对 巷道 围岩的特性 ， 提出 了相应 的控制巷道 围岩 变 形 的支护措施。 巷道 围岩变形是衡量软岩巷道 的矿压显现程度 和巷 道 维 护 状况 的重 要 指 标 之一 １ 软 岩 的 基 本 属性 软岩的 １ ０ 种基本属性 为 ： （ １ ） 岩石强度低 ， 单 向抗压强 度 般都在 ３ ０ — １ ５ ＭＰ ａ以下 ； （ ２ ） 大多属粘 聚力 很弱的泥质胶结 ； （ ３ ） 结构面发育 ， 一般均属碎 裂和散体结构 ； （ ４ ） 岩石的空隙率 大， 通常都在 １ ５ ％以上 ； （ ５ ） 含水 率高 ， 一般 ５ ％～ １ ０ ％以上 ， 空 隙
中图分类号： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文献标识码： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ — ５ １ ６ ８ （ ２ ０ １ ３ ） ２ １ — ０ ０ １ ０ 一 Ｏ ｌ
软 岩 巷 道 围 岩 变形 的 特 征 为 掘 巷 、应 力 扰 动 和 环 境 变 化 都 会 引 起显 着 的 附加 变 形 量 。 软 岩 中因 掘 巷应 力 集 中而 引起 的 围岩 显 着 变 形 ； 支护 损 坏 和 失 效 等 支 护 阻 力丧 失 而 引起 的 围岩 急剧变形 ； 软岩巷道 附近掘巷和翻修等应力扰动而引起 的围岩 附加变形等。软岩巷道因应力扰动、 支护失效和水 的浸蚀 引起 异， 松 软 围 岩 的 自稳 时 间 通 常 为几 十 分 钟 到 十 几 小 时 ， 有 的 顶 板 一 经暴 露 就 立 即 冒落 。因此 在决 定 巷 道 掘 进方 法 和 支 护措 施 时 必须 考 虑 到 巷 道 围岩 的 自稳 时 间 ３ 巷 道 围岩 变 形 量 的 构 成 在未经采动 的松软岩体 内开掘巷道 时 ，其 围岩变形量主 要 南以 下 三 部 分 组 成 ： 掘 巷 引起 的 围 岩 变 形 量 ． 它 一 般 发 生 在 巷道掘进的初期 ； 围岩流变 引起 的变形量 ， 它在巷道整个 服务 期 内都会发生 ； 巷道受各类 扰动引起的变形量 ， 如巷道 维护过 程 中， 支护阻力发生变化 ， 巷道附近支架翻修或开掘新 的巷道 ， 以及泥岩遇水和巷道积水增加等等。 ４ 控 制 软岩 巷 道 围岩 急剧 变形 的 支 护 措施 软岩巷道因应力扰 动 、支护失效和水的浸蚀引起的围岩 变形量通常都 高达数 千毫米 ，其 围岩的流变往往持续 数年之 久， 导 致 巷 道 维 护 十 分 困难 。针 对 软 岩 巷 道 围岩 变 形 规 律 及 支 架与围岩相互作用关系 ， 提出了控制软岩巷道围岩变形的支护 措施为 ： （ １ ） 巷 道 刚 掘 出时 ， 因 围岩 应 力 重新 分 布 所 引 起 的 围 岩 剧 烈变形 ． 即围岩变形量构成 中的 ， 即使 支护阻力很 高也 难以有 效抑制。因此 ， 必须正确选择二次支护的时间及支护体的刚度 ， 使掘巷期间的能量得 到释放 ， 但支护滞后 的时间应在保持岩体 不失稳 的条件下 正确选择 。巷道二 次支护 的时间通 常为掘后 ３ ０ ｄ左右 。如 采 用 一 次 支 护 ， 则 这 一 阶段 支 架 的缩 量 约需 ２ ０ ０ ～
软岩巷道支护的探讨
３支护效果分析
２ 多重联合支 护的应用
根 据 巷 道变 形 情 况 和 原支 护 型 式 的分 析 ，对此段变 形严重 的巷道采用架棚 、 网喷 和壁 后锚注 的联合支护 型式 。首先 用挂 网喷 砼 支护后进 行壁后锚注 ，最后用可 缩性金属 拱型支架架棚 支护 。 ２ ． １网 、 喷 支 护 金属网使用 ２ ． ０ ｍ长 Ｘ １ ． ８ ｍ 宽 的矿 用金 属 网 ，网孔 为 １ ０ ０ Ｘ １ ０ ０ ｍｍ ， 网 与 网 搭 接 ５ ０ — １ ０ ０ ｍｍ，每隔 ２ ０ ０ ｍｍ采 用 １ ４ ＃ 铁 丝相互纽 结牢靠。混凝土配 比为 ３ ２ ． ５ ＃普通硅酸盐 水 泥：石子 ：沙子＝ １ ： ２ ： ２（ 体积 比 ） ，其 强度 不 低于 Ｃ ２ ０ ，采用 Ｐ Ｚ． ５ Ｂ 矿用防爆喷浆机，初 喷层厚度 ５ ０ ｍｍ，复喷厚度 为 ５ ０ ｍｍ。
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 项剪裂 、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 ５ ０ ０米位置 ，属深部开采 ，巷道项 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。５ Ｏ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 。主 要是 由于软岩或极 软岩 巷道 ，一般都 处于厚层 甚至巨厚软弱岩体 内， 在 很大范 围内不存在 稳定结构来 承担外 层压 力 ，因而 即使 多次返 修也难 以使 围岩结 构达 到 稳定状态 ，经过较 短时 间后 ， 巨大地 应力 就 又会通过 软弱的外 层集 中作用 在支护 结构 上 ，使支护再 次遭 到破坏。 １ ． ５ 、原有支护体 系施 工质量差 ，围岩支 护体 系不耦合 。原巷道采 用喷锚 网支护 ，锚 杆长度 不够 ，喷砼强度 和厚度不 足，锚杆松 脱 ，预 紧力弱 ，施工质 量不合格 。巷道变形 破坏 的主要原 因是 由于支 护体力 学特性与 围
中国煤矿软岩巷道工程支护设计与
深度
700 600 500 400 300 200 100
0 50年代 60年代 70年代 80年代 90年代
深度
1、地理分布广泛
中国煤矿煤系地层中，具有软岩的矿井分布十分广泛。北 起黑龙江、内蒙古、南到广东、广西，东起山东、浙 江，西到新疆、青海，具有软岩的矿井遍布全国各主要 产煤省区，近半数的矿务局存在软岩矿井，有的矿务局 甚至大部分或全部矿井是软岩矿井。随着中国第三纪新 生代煤田的开采及老矿井采深的增加，软岩煤矿的数量 和分布范围将会继续增加和扩大。
何满潮教授于1993年提出，工程软岩是指在工程力作用下能 产生显著塑性变形的工程岩体概念。工程力是指作用于工程 岩体上力的总和。显著塑性变形是指以塑性变形为主体的变 形量超过了工程设计的允许变形值，并影响了工程的正常使 用（弹塑性变形、黏弹塑性变形、连续性变形、非连续性变 形）。
2、跨越地质年代长
由于生成地质年代不同，受区域构造影响不同，变质作用 与成岩胶结作用不同，中国软岩各具特色，并有明显的 时代痕迹。
3、成因和结构复杂
二、中国煤矿软岩巷道工程的特点
1、围岩软，强度低 煤层顶低板往往是泥质岩，其强度一般较低。
2、膨胀性 煤矿软岩组分中一般含有大量的膨胀性矿物，易风干脱 水而产生塑性变形，尤易遇水变形、崩解、膨胀。
3、深度大，应力水平高 煤矿的开采深度目前多在500~600m，超过1000m的矿 井也越来越多。在高应力的作用下，软岩的大变形、大 地压和难支护的现象明显地显露出来
4、无可选择性 由于煤系地层的赋存条件、沉积环境以及地质构造应力 等的影响，煤矿软岩问题不可避免。
5、动载荷作用 由于受到施工扰动、放炮震动、煤层开采等动载荷的作用以及 相邻巷道施工和支护效果的影响，巷道或硐室围岩的受力状况 进一步恶化，加大了支护的难度。
浅谈软岩巷道支护的限制条件
形规律和失稳规律 ， 确定其支护原则。随着矿山开
第 ４期
西 龙
徐 建文 薛广哲
浅谈软岩巷道支护的限制条件
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采深度 日趋 增大 和 复 杂地 质 条 件 的 增 多 ， 今后 软 岩 工 程会越 来越 多 ， 究 软 岩分 类 有 助 于 软 岩支 护 理 研 论 的发展 ， 并使 软 岩 支 护 技术 科学 化 。因此 在 巷 道
所 处 的环境 ， 表现 为软 弱 、 破碎 松散 、 高地 应力 等 ； ② 岩 体 的物理化 学 和力 学 特 性 ， 现 为低 强 度 、 变 、 表 流 风化、 膨胀 等 ； 围岩 的工 程特 征 表 现 为 长期 流 变 、 ③
主要问题 之一 。 由于 未采 用 合 适 的支 护方 式 ， 岩 软 巷道 支护 返修 工程量 大 ， 成较 大浪 费 ， 至使矿 井 造 甚 生产 陷 于困境 ， 胁着 矿 井 安 全 生产 。特别 是 老 矿 威 区， 随着开 采深 度 的加 大 ， 岩 巷道 数 量 不 断增 加 ， 软
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Hale Waihona Puke 西 龙徐建 文薛广哲
浅谈软岩巷道支护的限制条件
２１ ０ ０正
浅 谈 软 岩 巷 道 支护 的限制 条 件 木
西 龙 ， 建文 ， 徐 薛广哲
２１１） ２ １６ （ 中国矿业大学矿 业工程学 院 ， 江苏 徐州
摘 要： 随着矿井开采深度的加 大， 软岩巷道的数量不断增加。本文将从软岩的分类、 软岩的软化 方 式、 学特性 等方 面来论 述软 岩巷道 支护 的 限制条件 。 力
软 岩支 护 的关 键一 步 。
１ ３ 软 岩的软 化方 式 ．
下， 由于裂隙发育不均匀造成局部张力引起的崩裂 。 高应力软岩则有可能多种崩解机制同时存在。 软 岩 的 流 变性 ： 指软 岩 受力 变 形 过程 中与 时 是
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木棚支护
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
岩巷支护
岩巷支护由料石，混泥土砌碹支护演变到推广使用锚喷支护、 锚网喷支护，支护强度大大加强，巷道掘进速度大幅度提高。锚喷 支护工艺为：岩石暴露后，先对顶板拱基线以上基本成型的巷道初 喷沙浆(10-20mm厚)护顶作临时支护，然后打锚杆挂金属网喷浆进 行二次支护达到成巷为永久巷道。在破碎岩体中还需架设U型钢支 护，以支撑围岩，增加抵抗围岩压力的能力。 锚杆支护参数在实践中也不断地改变，锚杆长度由1.5m变为 1.8m;锚杆的材料由靠摩擦力实现全长锚固的管缝式锚杆变为高锚 固力的树脂锚杆。锚杆的支护规格由0.8×1.m变为0.7×0.7m提高 了锚杆支护形成的组合拱的厚度和强度。
1 软岩分类及特征
软岩仅是地质岩体中一部分，但却是地质介质中极为复杂的部分。按照 软岩自然特征、物理化学特性。以及在上程力的作用下产生显著变形的机理 作为分类的主要依据，软岩分为五类:即低强度软岩、膨胀性软岩、高应力软 岩、节理化软岩和复合型软岩。软岩有别于硬岩而独具的特性有以下几点： 1）可塑性，由于软岩胶结程度差，结构疏松，孔隙率高，强度低，粘土 矿物亲水性强，在工程力和水的作用下矿物质分子结构发生变化，吸附水分 子形成水化膜，从而使岩石具有极大的吸塑性，岩石强度急剧降低，在无控 制条件下失去自身支承能力。 2）膨胀性，软岩在水作用下产生体积膨胀现象。 3）崩解性，软岩在物理、化学、力学、因素都作用下发生鳞片状解体 4）流变性，有韧性的软岩受力发生流变，其过程与时间密切相关的特 性 5）易扰动性，由于软岩的内部结构特点，软岩对抗外界环境扰动的能力 极差，对施工震动、吸水膨胀、软化泥化、暴露风化等影响极为敏感。
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
国 内 软 岩 巷 道 支 护 技 术 发 展
在50、60年代，我国煤矿平均开采深度基本在300m 以下，一般采用砌暄加固就可使巷道保持稳定 70年代吸收了国外新奥法施工经验，锚喷支护在软岩巷道中得到了很好 的应用，并出现了锚喷网与料石谴联合支护及条带谴支护等方式。 80年代大力发展了全封闭可缩性支架及锚喷网联合支护方式，并采用 锚喷支护方式与大型钢筋混凝土弧板联合支护，此外还出现了各种适 合软岩支护的新型锚杆、柔性喷层等。
20世纪70年代，萨拉 蒙（M.D.Salamon） 等又提出了《能量支 护理论》
日本的山地宏和樱 井春提出了围岩的 《应变控制理论》
3 软岩巷道支护特点及围岩控制原理
围岩软，强度低 软岩易风化、遇水易膨胀
软岩巷道 支护特点
软岩巷道的地压大、来压快、变形大、 变形持续时间长。
软岩巷道围岩自承载能力低
4）联合支护 联合支护系指采用多种不同性能的单一支护的 组合结构，根据我国近十年软岩工程支护的经验， 锚喷支护作为一次支护方法，是联合支护的基础， 组成了各种联合支护形式：喷锚—喷联合支护，锚 喷—U型钢架联合支护，锚喷—砌碹联合支护和锚 喷—弧板联合支护等。
联合支护 锚喷+注浆加固 锚喷+U型钢可缩性支架 锚喷+弧板支架 U型钢可缩性支架+注浆 加固 锚喷+注浆型钢可缩性支 架等
于学馥等人提出 了《轴变论理论》 和《开挖系统控 制理论》。
何满潮教授提出了 《关键部位耦合组 合支护理论》 何满潮教授提 出了《软岩工 程力学支护理 论》
冯豫、郑雨天、陆 家梁、朱效嘉等人 在总结新奥法支护 的基础上，提出了 《联合支护技术》
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
20世纪初发展的巷道支护 理论——古典压力理论， 代表有：海姆（A.Haim）、 朗金（W.J.M.Rankine） 和金尼克（A.H. И н и к ）理论
金属支架
4 软岩巷道支护方式及几种支护方法
3）砌碹支护 在20世纪60年代以来，砌谴支护曾作为软岩巷 道的一种主要支护形式。该支护具有承载能力大、 稳定性强等特点，并且在料石间夹有可缩垫层时， 还具有一定的可缩变形能力。但是，由于碹体属刚 性支架，一般不适应围岩变形很大的软岩巷道支护 砌碹支护 料石 砖 混泥土 钢筋混泥土
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
煤巷支护
煤巷支护传统采用木棚支护，其后石材整体式支护，用料石、 混凝土或钢筋混凝土砌筑成的连续整体式支架。到二十世纪八十 年代逐步演变为矿用工字钢支护，虽然对围岩的支护强度大大提 高了，但由于上字钢的梯形支护承受顶压能力差，常常出现顶梁 弯曲，梁腿钻进底板或弯曲破坏。 随着矿井逐步向深部区的开采，地应力的增大，引进采用了 25# U型钢支护改变了对围岩的支护方式，减小了顶压对巷道的 破坏程度，进而又更替使用了更大强度的29#U型钢，使巷道的 支护强度得到了更进一步的提高。在采用U型钢网支护的过程中， 通过卸压使高应力区向围岩深部转移，减少了围岩高应力对支架 的破坏。实施迎头煤层注水，增大煤层粘结力，减小围岩松动圈 范围，防止煤墙片帮和冒顶，提高了支护效果。
软岩巷道支护简介
纲要
1 软岩分类及特征 2 国内外软岩巷道支护的发展与现状 3 软岩巷道支护特点及围岩控制原理 4 软岩巷道支护方式及各种支护方法 5 煤矿软岩巷道工程的设计方法 6 煤矿软岩巷道工程存在的问题 7 煤矿软岩巷道工程支护的展望
引言
软岩巷道工程是软岩工程的一个主要组成部分。我国许 多煤矿巷道布置在松软围岩中，而松软围岩具有强度低、膨 胀性和流变形严重等特点，影响着矿井的安全生产和经济效 益，随着煤炭工业的发展，开采深度的日益增大，目前在全 国有许多矿井存在严峻的软岩巷道支护技术问题。由于软岩 巷道工程所处的复杂工程地质条件，其支护问题一直是困扰 我国煤炭生产的一个主要问题，同时这也是采矿界和煤炭生 产企业关注和研究的主要对象。选择合理的支护方式不仅对 煤炭生产的安全至关重要，而且对提高煤炭企业的经济效益 也有着很大的影响。
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
由董方庭教授 等人提出的 《围岩松动圈 理论》
以郑雨天教授、孙 钧教授和朱效嘉教 授为代表的学者在 联合支护的基础上 提出了《锚喷—弧 板支护理论》
陈宗基院士在20世 纪60年代从大量工 程实践中总结出 《岩性支护理论》
国内软岩 巷道支护理 论发展
数值计算方法，如 有限元、有限差分、 边界元，离散元， 代表软件：ANSYS、 ADINA、UDEC、FLAC 散体压力理论，代表： 太沙基（K.Terzaghi） 和普氏（M.M. Пр о т о д ъя к ο н о в ）理论
国外软岩 巷道支护理 论发展
奥地利学者 Rabeewciz在20 世纪60年代提出 了《新奥法理论》
90年代以来，采用锚喷支护与注浆锚杆注浆加固围岩相结合，以及 注浆加固与可缩性支架相结合，加强底角支护等，取得了较好的技 术经济效果，且在矿压理论和支扩理论方面都取得了较大进步。
2 国内外软岩巷道支护的发展与现状
国外软岩巷道支护技术发展
德国、英国、法国、波兰等西欧国家直至80年代巷道支护仍以金属支架为主， 在浅部巷道支护中金属支架用量约占支护总量的70%左右，并取得良好的支护效果。 20世纪90年代初，美国、澳大利亚等国大力发展高预应力高强锚杆支护技术；美国、 澳大利亚在近十年的煤矿深部井采中，一直以锚喷支护为主体进行联合支护，深部 不稳定围岩一般采用锚喷网、组合锚杆(喷网)、高强超长锚杆(喷网)等支护形式，对 于深部极不稳定围岩主要采用组合锚杆析架与锚索支护、锚喷网与锚索联合支护等 形式。目前，西欧大多数国家各类型的锚杆支护、锚索支护及联合支护约占软岩巷 道支护总量的90%；俄罗斯顿巴斯地区深部巷道以支撑能力大的ACrl、ACrZ以及 AK新型锚杆，其支撑能力为190一330kN，同时可用高强度托板钢带，形成锚网带 联合支护137一l，取得了良好的支护效果和经济效益；德国主要矿井开采进入深部 岩层，深部软岩巷道支护主要采用锚杆、锚索、注浆和封闭型的钢构混凝土衬砌组 成的多重高强联合支护，支护效果显著，但导致其开采支护成本昂贵。
软岩巷道的地压特征是四周来压，不仅有顶压、侧 压，还有底压，因而软岩巷道都出现一定量的底鼓。 深度大，应力水平高
3 软岩巷道支护特点及围岩控制原理
软岩巷道围岩控制原理
软岩巷道支护控制原理体现在以下三方面:一是通过注浆或锚杆提高围岩自身 的强度，二是利用锚索充分调动深部围岩的强度，三是提高支护强度，阻止围岩 蠕变。 顶底板和两帮构成巷道承载结构，顶板、底板和两帮组成一个不可分割的系 统。支承压力通过两帮传递给底板，两帮岩体在巷道内移动的同时挤压破碎底板 岩层，引起破碎岩体之间的滑移、剪胀，从而旨起强烈底鼓，同时加剧两帮的破 坏。顶板软弱下沉，两帮向巷道内移动;两帮软弱，难以承受顶板传递的支承压力， 导致顶板下沉，两帮向巷道内移动顶板与底板的相互作用通过两帮传递，当顶板 为软弱岩层，两帮产生向巷道内位移，底板岩层在水平应力的作用下向巷道内移 动，加剧底鼓;当底板岩层为软弱岩层时，受支承压力作用而下沉，导致顶板下沉 甚至离层，影响顶板的稳定性，从而进一步加剧底鼓。 因此，要想有效地支护多种变形力学复合的软岩巷道，单一的支护方法是难 于奏效的，必须采取综合、联合支护方法，抓住关键变形力学机理，连带附加变 形力学机理，合理运用综合型支护向单一型支护转化，从而达到软岩巷道变形控 制的目的。
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
软岩巷道各种支护方法
1）棚式支护 由于松软岩层中巷道围岩变形较大，通常采用预留断 面可缩性金属支架支护，我国目前采用的架型有:梯形、拱 形和环形。架型的选择应根据转岩的变形和压力的大小等 指标来确定。 2）锚喷支护 适用于软岩巷道锚喷支护类型主要有锚杆喷射混凝土 和锚杆钢筋网喷射混凝土。根据现场实际情况，设计参数 包括巷道断面、锚杆类型和布置方式、喷层厚度、钢筋网 规格等 锚喷支护 棚式支护 金属锚杆、锚索 梯形金属支架 木锚杆 拱形可缩金属支架 竹锚杆 木支架 金属网 钢筋混泥土支架 混凝土
4 软岩巷道支护方式及各种支护方法
随着矿井向深部区的转移，矿山压力的增大，以上支护方式已 不能够满足岩巷支护的需要巷道所处的围岩性质发生变化，围岩破 碎且有构造应力的影响，导致锚喷支护巷道变形严重，经多次翻修 也未能阻止部分地段巷道的变形，但采用锚喷支护与U型钢棚支护的 地段支护效果较佳。 锚网喷+U型钢+壁后注浆+锚索补强支护方式，通过在小少煤矿 井底车场、中央变电所及水仓的成功应用，为此种支护方式在软岩 巷道中支护提供了范例。 此种支护方式充分利用了“围岩小再是纯粹的载荷体，而是能 够被利用的承载体”的原理，使巷道支护与围岩相互作用共同承载， 通过锚网支护形成并增厚组合，拱壁后注浆，锚索主动支护，使巷 道支护与围岩成为一个整体起到共同承载的作用，提高了巷道的支 护效果。