煤礦軟巖巷道支護技術

一、軟巖的基本概念
　　(一) 軟巖的基本概念
　　工程軟巖是指在工程力作用下能產(chǎn)生顯著塑性變形的工程巖體。目前流行的軟巖定義強調了軟巖的軟、弱、松、散等低強度的特點，同時應強調軟巖所承受的工程力荷載的大小，強調從軟巖的強度和工程力荷載的對立統(tǒng)一關系中分析、把握軟巖的相對性實質。
　　該定義的主題詞是工程力、顯著變形和工程巖體。工程巖體是軟巖工程研究的主要對象，是巷道、邊坡、基坑開挖擾動影響范圍之內的巖體，包含巖塊、結構面及其空間組合特征。工程力是指作用在工程巖體上的力的總和，它可以是重力、構造殘余應力、水的作用力和工程擾動力以及膨脹應力等；顯著塑性變形是指以塑性變形為主體的變形量超過了工程設計的允許變形值并影響了工程的正常使用，顯著塑性變形包含顯著的彈塑性變形、粘彈塑性變形，連續(xù)性變形和非連續(xù)性變形等。此定義揭示了軟巖的相對性實質，即取決于工程力與巖體強度的相互關系。當工程力一定時，不同巖體，強度高于工程力水平的大多表現(xiàn)為硬巖的力學特性，強度低于工程力水平的則可能表現(xiàn)為軟巖的力學特性；對同種巖石，在較低工程力作用下，表現(xiàn)為硬巖的變形特性，在較高工程力的作用下則可能表現(xiàn)為軟巖的變形特性。
　?。ǘ┸泿r的工程特性
　　軟巖有兩個工程特性：軟巖臨界載荷和軟化臨界深度，它揭示了軟巖的相對性實質。
　　1、軟化臨界深度：與軟化臨界荷載相對應的存在著軟化臨界深度。一般來講，軟化臨界深度也是一個客觀量。當巷道的位置大于某一開采深度時，圍巖產(chǎn)生明顯的塑性大變形、大地壓和難支護的現(xiàn)象；但當巷道位置較淺，小于某一深度時，大變形、大地壓的現(xiàn)象明顯消失。這一臨界深度被稱為巖石軟化臨界深度。
　　2、軟巖臨界荷載：軟巖的蠕變試驗表明，當所施加的荷載小于某一荷載水平時，巖石處于穩(wěn)定的變形狀態(tài)，蠕變曲線趨于某一變形值，隨時間延伸而不再變化；當所施加的荷載大于某一荷載水平時，巖石出現(xiàn)明顯的塑性變形加速現(xiàn)象，即產(chǎn)生不穩(wěn)定變形，這一荷載稱為軟巖的軟化臨界荷載，亦即能使巖石產(chǎn)生明顯變形的最小荷載。當巖石所受荷載水平低于臨界荷載時，該巖石屬于硬巖范疇；當荷載水平高于軟化臨界荷載時，巖石表現(xiàn)出軟巖的大變形特性，此時稱之為軟巖。
　　二、煤礦軟巖巷道支護存在的問題
　?。ㄒ唬┸泿r巷道變形破壞的特點
　　1、軟巖巷道的變形呈現(xiàn)蠕變變形三階段的規(guī)律，并且具有明顯的時間效應。初期來壓快、變形量大，巷道自穩(wěn)能力很差，如果不加以控制很快就會發(fā)生巖塊冒落，直至造成巷道破壞。如果用鋼性支架強行支護而不適應軟巖的大變形特性，則巷道也難以維護，造成支架被壓壞、巷道垮落。2．軟巖巷道多為環(huán)向受壓，且非對稱，巷道開挖后不僅頂板變形易于冒落，底板也將產(chǎn)生強烈的底鼓，如果對巷道底鼓不加以控制，則會出現(xiàn)嚴重的底鼓并導致兩幫破壞，頂板冒
　　落。
　　3、軟巖巷道變形一般隨礦井深度加大而增大，不同礦區(qū)、不同地質條件下都存在一個軟化臨界深度，超過臨界深度，支護的難度明顯增大，且軟巖巷道變形在不同的應力作用下，具有明顯的方向性。
　?。ǘ┸泿r巷道支護存在的問題
　　軟巖巷道支護問題，尤其是軟巖回采巷道的支護問題，是礦業(yè)工程中的一大頑疾，以往對軟巖巷道的支護問題，在理論認識和支護方法上存在一定問題，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：
　　1、圍巖變形破壞機理，支護是一個過程，要使這一過程與圍巖變形過程相協(xié)調，必須充分而深入地研究圍巖的變形機理，只有在此基礎上，才能選擇適當?shù)能泿r的支護時機、支護型式以及確定合適的支護參數(shù)。
　　2、支護對策，軟巖巷道與硬巖巷道變形破壞特征不同，應采取適應于軟巖巷道的支護對策。
　　3、支護參數(shù)，支護參數(shù)選擇是影響巷道穩(wěn)定性的一個非常重要的因素。以往對支護參數(shù)的選取基本上采用工程類比法。當工程地質條件簡單，此法基本滿足要求；當?shù)刭|條件復雜是不能滿足要求的，再加上目前很少有軟巖巷道支護成功事例，無法進行工程類比。對于軟巖巷道，單純的采用常規(guī)的錨噴支護、U型鋼支架
　　結束語：
　　20世紀60年代以后，我國煤礦軟巖工程技術在理論、支護技術和設計理論都取得了長足進展，取得了一系列科技成果，為我國煤炭工業(yè)發(fā)展做出了卓越的貢獻。但是由于各方面原因，我國煤礦軟巖技術在理論上、設計上、支護技術及配套設備上仍然存在一些問題。諸如在軟巖工程技術推廣方面還有待于進一步加強；項目設計地質資料不足，工程勘察規(guī)范陳舊；對大深度高應力、強膨脹復合型巖體，以及受采動影響后的流變時間效應，支護和圍巖相互作用機理的研究仍需深化；軟巖地應力測試方法還有待加強等方面?；仡?0世紀軟巖工程技術的發(fā)展歷程，針對世紀之交仍然存在的問題，在大力推廣軟巖工程技術的同時，進一步加強軟巖工程力學的理論研究，從而將軟巖工程技術信息化、系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)化。