煤礦軟巖巷道支護(hù)技術(shù)

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(qiáng)調(diào)了軟巖的軟、弱、松、散等低強(qiáng)度的特點(diǎn)，同時(shí)應(yīng)強(qiáng)調(diào)軟巖所承受的工程力荷載的大小，強(qiáng)調(diào)從軟巖的強(qiáng)度和工程力荷載的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系中分析、把握軟巖的相對(duì)性實(shí)質(zhì)。
　　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(duì)象，是巷道、邊坡、基坑開挖擾動(dòng)影響范圍之內(nèi)的巖體，包含巖塊、結(jié)構(gòu)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(gòu)造殘余應(yīng)力、水的作用力和工程擾動(dòng)力以及膨脹應(yīng)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(shè)計(jì)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(duì)性實(shí)質(zhì)，即取決于工程力與巖體強(qiáng)度的相互關(guān)系。當(dāng)工程力一定時(shí)，不同巖體，強(qiáng)度高于工程力水平的大多表現(xiàn)為硬巖的力學(xué)特性，強(qiáng)度低于工程力水平的則可能表現(xiàn)為軟巖的力學(xué)特性；對(duì)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。
　　（二）軟巖的工程特性
　　軟巖有兩個(gè)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(duì)性實(shí)質(zhì)。
　　1、軟化臨界深度：與軟化臨界荷載相對(duì)應(yīng)的存在著軟化臨界深度。一般來(lái)講，軟化臨界深度也是一個(gè)客觀量。當(dāng)巷道的位置大于某一開采深度時(shí)，圍巖產(chǎn)生明顯的塑性大變形、大地壓和難支護(hù)的現(xiàn)象；但當(dāng)巷道位置較淺，小于某一深度時(shí)，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?cè)囼?yàn)表明，當(dāng)所施加的荷載小于某一荷載水平時(shí)，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(shí)間延伸而不再變化；當(dāng)所施加的荷載大于某一荷載水平時(shí)，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(dāng)巖石所受荷載水平低于臨界荷載時(shí)，該巖石屬于硬巖范疇；當(dāng)荷載水平高于軟化臨界荷載時(shí)，巖石表現(xiàn)出軟巖的大變形特性，此時(shí)稱之為軟巖。
　　二、煤礦軟巖巷道支護(hù)存在的問題
　?。ㄒ唬┸泿r巷道變形破壞的特點(diǎn)
　　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(shí)間效應(yīng)。初期來(lái)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(huì)發(fā)生巖塊冒落，直至造成巷道破壞。如果用鋼性支架強(qiáng)行支護(hù)而不適應(yīng)軟巖的大變形特性，則巷道也難以維護(hù)，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(duì)稱，巷道開挖后不僅頂板變形易于冒落，底板也將產(chǎn)生強(qiáng)烈的底鼓，如果對(duì)巷道底鼓不加以控制，則會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的底鼓并導(dǎo)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(zhì)條件下都存在一個(gè)軟化臨界深度，超過臨界深度，支護(hù)的難度明顯增大，且軟巖巷道變形在不同的應(yīng)力作用下，具有明顯的方向性。
　　（二）軟巖巷道支護(hù)存在的問題
　　軟巖巷道支護(hù)問題，尤其是軟巖回采巷道的支護(hù)問題，是礦業(yè)工程中的一大頑疾，以往對(duì)軟巖巷道的支護(hù)問題，在理論認(rèn)識(shí)和支護(hù)方法上存在一定問題，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
　　1、圍巖變形破壞機(jī)理，支護(hù)是一個(gè)過程，要使這一過程與圍巖變形過程相協(xié)調(diào)，必須充分而深入地研究圍巖的變形機(jī)理，只有在此基礎(chǔ)上，才能選擇適當(dāng)?shù)能泿r的支護(hù)時(shí)機(jī)、支護(hù)型式以及確定合適的支護(hù)參數(shù)。
　　2、支護(hù)對(duì)策，軟巖巷道與硬巖巷道變形破壞特征不同，應(yīng)采取適應(yīng)于軟巖巷道的支護(hù)對(duì)策。
　　3、支護(hù)參數(shù)，支護(hù)參數(shù)選擇是影響巷道穩(wěn)定性的一個(gè)非常重要的因素。以往對(duì)支護(hù)參數(shù)的選取基本上采用工程類比法。當(dāng)工程地質(zhì)條件簡(jiǎn)單，此法基本滿足要求；當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件復(fù)雜是不能滿足要求的，再加上目前很少有軟巖巷道支護(hù)成功事例，無(wú)法進(jìn)行工程類比。對(duì)于軟巖巷道，單純的采用常規(guī)的錨噴支護(hù)、U型鋼支架
　　結(jié)束語(yǔ)：
　　20世紀(jì)60年代以后，我國(guó)煤礦軟巖工程技術(shù)在理論、支護(hù)技術(shù)和設(shè)計(jì)理論都取得了長(zhǎng)足進(jìn)展，取得了一系列科技成果，為我國(guó)煤炭工業(yè)發(fā)展做出了卓越的貢獻(xiàn)。但是由于各方面原因，我國(guó)煤礦軟巖技術(shù)在理論上、設(shè)計(jì)上、支護(hù)技術(shù)及配套設(shè)備上仍然存在一些問題。諸如在軟巖工程技術(shù)推廣方面還有待于進(jìn)一步加強(qiáng)；項(xiàng)目設(shè)計(jì)地質(zhì)資料不足，工程勘察規(guī)范陳舊；對(duì)大深度高應(yīng)力、強(qiáng)膨脹復(fù)合型巖體，以及受采動(dòng)影響后的流變時(shí)間效應(yīng)，支護(hù)和圍巖相互作用機(jī)理的研究仍需深化；軟巖地應(yīng)力測(cè)試方法還有待加強(qiáng)等方面?；仡?0世紀(jì)軟巖工程技術(shù)的發(fā)展歷程，針對(duì)世紀(jì)之交仍然存在的問題，在大力推廣軟巖工程技術(shù)的同時(shí)，進(jìn)一步加強(qiáng)軟巖工程力學(xué)的理論研究，從而將軟巖工程技術(shù)信息化、系統(tǒng)化、產(chǎn)業(yè)化。