(完整word版)软岩支护指南

综述松软岩层是指粘结性差、强度低、易风化、有时遇水膨胀、自稳能力差的岩层。

它是破碎、软弱、松散、膨胀、流变、强风化蚀变和高应力岩体的统称。

泥质系列：泥岩、页岩、粘土岩、粉砂质泥岩、沙质页岩火山岩蚀变系列：沈北的蚀变玄武岩等软岩巷道的特征开掘在松散软弱岩层中的各种巷道，最明显的特征是地压显现比较剧烈，巷道维护困难，主要表现在以下几个方面:1.围岩的自稳时间短、来压快所谓自稳时间，就是指在没有支护的情况下，围岩从暴露起开始失稳到冒落的时间。

软弱岩石巷道的自稳时间仅为几十分钟到几个小时，巷道来压快，要立即支护超前支护，方能保证巷道围岩不致冒落。

2.围岩变形量大、速度快、持续时间长软岩巷道的突出特点就是围岩变形速度快、变形量打、持续时间长。

一般软岩汉高掘后的1~2天，变形速度少的5~10mm/d,多的达50~100mm/d，变形持续时间一般25~30d，有的长达半年以上仍不能稳定。

3.围岩的四周来压、底鼓明显在较坚硬岩层中，围岩对支架的压力主要来自顶板，中硬岩层围岩对支架的压力来自于顶板和两帮，但在松软岩层巷道中则四周来压、底鼓明显。

松软岩层，由于结构疏松、强度低，很难支撑上覆岩层的重量，围岩在自重地压（）的作用下，以垂直变形为主，垂直变形中又以底鼓为主。

底鼓明显是软岩巷道的重要特征，如果巷道没有底鼓或底鼓不明显，围岩就不是软岩。

如烟巷道四面来压，如果底板不支护，将出现一个支护结构的薄弱带，巷道破坏首先就是从不设防的底板开始，又因底鼓导致两帮移近和失脚，知道片帮冒顶，巷道全部破坏。

4.围岩遇水膨胀、变形加剧软岩一般都含有亲水性很强的蒙脱石、伊利石等粘土矿物的岩石，这些岩石遇水后软化，体积急剧膨胀，因而变形也更剧烈，产生很大的膨胀压力。

5.普通的刚性支护普遍破坏软岩巷道变形量大、持续时间长，普通刚性支护承受的变形压力很大，施工后很快就发生破坏，必须再次或多次翻修后巷道才能使用。

这是刚性支护不适应软岩巷道变形规律的必然结果。

软岩巷道支护支护困难原因分析1.岩层程艳年代晚，胶结程度差2.岩石强度低3.节理发育，岩体破碎4.围岩应力水平高（1）巷道埋深大（2）构造应力大（3）集中应力作用5.岩石吸水膨胀软岩分类普式岩石分级法最早给岩石进行系统性分级的是俄国学者M.M 普罗托吉亚科诺夫于1907年提出来的，简称普式分级法。

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也称为普式系数。

普式岩石分级表普式岩石分级法将岩石分为Ⅹ级，其中的第Ⅵ、Ⅵa级定为相当软的岩石，我国许多矿山的科技工作者也认同ƒ＜2～1.5以下的岩石为松软岩层。

我国支护专家对煤矿软岩的分类软岩巷道支护专家组初步将软岩分为：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巷道支护专家组建议的软岩综合分级巷道支护围岩松动圈分类表软岩巷道界限的判别（1）按岩石的坚固性判别在地质柱状图中，如果巷道穿过的岩层的普式系数ƒ＜2～1.5 可初步认定为软岩巷道；（2）按岩层所含矿物成分判别在地质中，如果巷道穿过的岩层中，含有大量的高岭土、伊利石、蒙脱石及其混合物（一般含量大于15%～20%）可视为膨胀性松软岩层。

如果该岩层处于巷道底板，应该先采取预防底鼓的各种措施。

（3）按围岩自稳定时间判别已开掘的巷道，在无支护情况下围岩自稳定时间小于12h，可以认定该巷的岩层时属于软岩的范畴，应按软岩支护的要求进行设计和施工。

（4）按围岩松动圈得大小判别测量巷道围岩松动圈大于1.5m时，可以认定该巷是属于软岩的支护范畴，要按软岩支护进行设计和施工。

（5）按岩层所处的深度判别岩层在地下，在地应力、地下水、地温等的作用影响下，相对强度低的岩层也属于软岩。

矿井深部，虽然岩体本身绝对强度比较高，但在大埋深、大地应力作用下，也会发生类似软岩的问题，即围岩压力大、维护困难。

因为地应力场引起井巷周边产生应力集中，其数值超过围岩本身的极限强度，发生破坏，围岩体积扩容胀大，向井巷空间内移，扰动范围较大，长时间不能稳定，故作用在支架上的压力增加，致使支护困难。

矿井的软岩力学特征用围岩强度与大地自重应力之比来表示，即C=R1/(γ·H)≤2～３式中R1——考虑岩体裂隙、地下水等影响下围岩的强度，用围岩饱和水条件下单轴抗压强度表示。

γ——上覆岩石的平均容重H——巷道埋深凡符合此条件的岩层属软岩。

在深井中，尽管围岩强度大，当矿井到达临界深度H0时，C ≤2～３，进入深矿井软岩大地压难支护的范畴。

反之，浅井，但围岩强度低，C≤2～３时，也会出现难支护的问题。

软岩矿井临界深度第三章软岩巷道的支护原理如上图，可以清楚的看到围岩以自承能力为主的稳定过程。

（1）在0~2.5 m范围内，C、 值大幅度下降，松弛变形十分明显，这范围即我们常说的松动圈（或叫松弛带）（2）在纵深2.5~6 m范围内，围岩处于压缩状态，出现压密区，这是围岩开始向稳定方向转化的重要标志。

这个压密区形成承载圈，一方面对6 m以外围起支撑作用，另一方面对松弛带起保护作用。

（3）在6~9 m区段范围，围岩初期压缩状态逐渐转变为后期膨胀状态，并且应变值收敛稳定在0.008左右。

（4）在9~12 m区段范围，围岩由后期膨胀状态逐渐转化为后期压缩状态。

总的趋势仍是压缩、膨胀交错产生，并随深度增加逐步衰减。

总之，在围岩纵深12 m范围内最终出现两个压密区，一个膨胀去，一个松弛区。

压密区实际上是承载圈，支撑着绝大部分地应力，它在围岩稳定过程中起着关键作用。

软岩巷道支护原理松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，设支护体系和施工工艺过程不断适用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。

1.综合治理对松软岩层巷道支护，必须树立综合治理的观念，方可达到预期效果，主要应考虑一下几个方面：（1）巷道位置的选择，最好是选在工程地质条件好，工程量又少的地段，并注意避免空间效应；巷道轴线方向和最大主应力方向平行或小角度相交。

（2）巷道断面形状要适应地应力分布特点，一般应是巷道周边圆滑，防止应力集中，设计的断面尺寸要考虑变形后断面尺寸的要求。

（3）施工工艺，应尽量减少对围岩的震动，并应及时封闭围岩，防止风化。

（4）巷道底板和水的治理，对巷道整体稳定性具有重要意义，在采用底板注浆或打锚杆办法来提高其自身强度，采用疏水、导水措施确保工作面及整个巷道不存水。

（5）支护结构、参数、施工工艺要密切注意和围岩变形状态相匹配。

2.联合支护根据松软岩层特征，巷道支护一般需分次进行。

巷道开挖，围岩暴露后，立即进行第一次支护，即使封闭围岩，使围岩尽可能减少其强度损失，防止有害的松散状态发生，以后再根据情况，适时的进行二次或多次支护。

支护形式，目前，发展趋势是以锚喷支护为主的联合支护方式。

在松软岩层巷道维护中，锚喷支护作为一次支护已被公认；二次支护可用锚喷网，也可用金属可缩性支架，还有采用整体混凝土支护。

实践证明，以锚喷为主的联合支护体系对松软岩层的维护有较好的适应性。

3.长期监控围岩变形是围岩力学形态变化最直接体现。

它不仅直接反映了地压规律，而且也是松软岩层用来分析判断围岩稳定程度的可靠手段。

松软巷道支护的原则一、鉴别软岩类型就总体而言，软岩可分为膨胀性软岩、碎胀性软岩和兼有以上两种情况的复合型软岩三种情况。

膨胀性软岩，围岩变形以岩石的吸水膨胀变形为主，支护对象主要是膨胀性变形，支护的首要任务是防水、治水。

将潮湿空气与围岩隔离开来，防止围岩风化、潮解、，减少岩体强度的降低。

对于这类软岩，支护的阻力并不是一定要很大，如若治水得当，松动圈又不大，软岩也能转化为较易支护的围岩。

碎胀性软岩是由于围岩应力超过岩体强度许多，产生了比较大的松动圈所致。

支护的主要对象是围岩的剪胀变形，松动圈越大，剪胀变形越大，支护越困难，须采用具有较高支护阻力的可缩性支架。

复合型软岩，既有围岩的吸水膨胀性变形，又产生了较大的松动圈，剪胀变形和岩石的吸水膨胀性变形都比较大，支护对象是二者之和，须采用防水和强力可缩性支护措施；复合型软岩巷道施工之后一定要加强维护，因为子啊剪胀变形作用下，一般用来防水的喷层很快就会开裂破坏，必须及时补喷防水，这与碎胀型软岩的要求略有不同。

膨胀性软岩的鉴别：利用仪器分析测定岩石的矿物成分和膨胀性，岩石干燥饱和吸水率等指标。

现场简易鉴别方法：将新鲜岩块放入水中，浸泡24 h。

如果无任何变化，没有膨胀性；如果岩块裂成小块，具有弱膨胀性；若分解为小粒，则具有较强的膨胀性；如果崩解成泥，将具有较强的膨胀性。

碎胀性围岩的鉴别与分级，根据松动圈厚度判定即：松动圈150～200 cm，一般软岩；200～300 cm，较软岩；大于300 cm，极强软岩。

二、软岩巷道支护的原则1.维护和保持围岩的残余强度的原则一般软岩，在经受水或者风化影响后，强度在降低，所以开巷后应及时喷射混凝土以封闭岩面，防止围岩风化潮解，减少围岩强度的损失；施工过程中的光面爆破等技术措施，有利于保持围岩的强度。

2.提高围岩强度的原则（1）提高支护阻力，改善围岩应力状态。

开巷后应尽快完成支柱的主体结构，使围岩由2向应力状态变为3向应力状态，从而提高围岩的残余强度。

（2）用锚杆支护加固围岩试验证明，锚杆能利用其锚固力将破碎围岩锚固起来，恢复和提高破裂围岩的残余强度。

形成具有较高承载能力和可塑性的锚固层。

锚杆锚固力大、密度高，这种加固作用就越明显。

（3）注浆加固破碎严重的岩体，单纯依靠锚杆加固不能满足要求时，应考虑注浆加固，这是提高松动破碎围岩强度最有效的方法。

注浆方式可以采用单独注浆或者采用外锚内注的“锚注式”锚杆。

3.充分发挥围岩的承载能力的原则（1）圆形轨道原则软岩巷道中，圆形巷道支护结构的承载能力最大（均匀应力场），采用圆形断面有利于提高围岩的承载能力，改善支护效果。

巷道断面形状的确定应尽量考虑适应围岩应力场特点。

（2）全断面支护原则软岩巷道支护所承受的荷载主要是围岩的变形压力，它来至于巷道的四周，包括巷道底板。

如果底板不支护，它就是支护的一个薄弱点，很容易发生底鼓现象，降低整个巷道支护结构的承载能力，导致支护失败。

所以软岩巷道底板必须加以支护。

（3）可缩性支护原则软岩巷道中，围岩变形压力是支护的主要载荷，普通刚性支护（砌碹支护、普通锚喷等）难以适应，在大的变形压力作用下很快就会破坏，使围岩处于事实上的无支护状态，不利于发挥围岩的承载能力；对于可缩性支护，当变形压力超过围岩的承载能力后，支架可缩让压，这一过程是减少支护受力，让围岩发挥更大承载能力的过程，所以，软岩巷道支护的主题结构必须是可缩性支护，如锚喷网支护和U型钢可缩性支架等。