李虎
摘 要：煤炭作为我国重要的能源来源已经开采了几十年，围岩稳定的浅层煤矿资源已经慢慢枯竭。随着煤矿开采深度加大，巷道围岩受力情况越来越复杂，煤矿开采、支护面临着新的挑战。本文主要介绍了软岩定义，我国几种重要的软岩巷道支护理论、支护技术，提出我国巷道支护技术面临的新挑战、新课题。希望能够让读者了解我国的巷道支护理论发展脉络、巷道支护技术创新发展和煤矿开采、支护要面临新问题、新挑战。
关键词：煤矿 软岩 支护理论 支护技术
中图分类号：TD353 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2019）07（c）-0025-02
为了满足我国的能源需求煤矿开采深度逐年增加，同时煤矿围压也不断加大，深部软岩巷道的支护和维护逐渐成为了煤炭开采、巷道支护研究的重要课题，我国学者为软岩巷道支护理论的发展作出了巨大的贡献。本文阐述了软岩的定义、常用的软岩巷道支护理论和支护技术，并在此基础上提出了我国软岩巷道开采需要进一步研究的问题2 软岩的定义
软岩大多数为粉砂岩、泥岩、页岩、或富含膨胀性黏土的松软岩石。通常情况下，我们把软岩定义为单轴抗压强度小于25MPA的岩石，这类岩石往往结构松软、风化严重、孔隙率高、或富含大量的膨胀性黏土。
1 国内软岩巷道支护理论
我国对于软岩巷道支护的研究从1950年左右开始，经历了大概70年的快速发展，我国形成了以下几种具有代表性巷道支护理论;
（1）于学馥等人最早在1950年左右提出“轴变理论”：轴变理论认为当巷道围岩的应力超过岩体应力极限时，巷道会发生塌落破坏，塌落使得巷道发生内力重分布，从而达到更为稳定的巷道轴比，应力分布均匀的巷道最为稳定。
（2）冯豫、郑雨天、朱效嘉、等人提出了“联合支护理论。该理论提出对于软岩的巷道支护，要先进行柔性支护然后进行刚性支护，巷道开挖要适当让压使巷道适度变形，然后进行稳定的二次支护。
（3）董方庭教授等人提出了“围岩松动圈理论”。松动圈理论把巷道开挖形成的松软、破碎的岩石带称为围岩松动圈。开挖扰动、围岩的地质条件都会影响围岩松动圈的大小，松动圈越大说明围岩的应力高、变形大、受破坏程度高，巷道支护困难度加大。
（4）何满潮教授首次提出了“关键部位耦合支护理论”;认为由于巷道岩体强度、刚度、结构等方面的不耦合，会导致巷道支护结构的破坏，巷道支护就是要运用合理的支护手段，使其耦合确保围岩的稳定性。
2 软岩巷道支护技术
2.1 砌碹支护
砌碹支护包括砖石衬砌和混凝土衬砌，是对巷道的一种永久性支护方式，这种巷道支护方式坚固耐久但是施工周期比较长，建筑材料用量大，在巷道围压得作用下往往会出现开裂冒落，当围岩应力增加时很难控制巷道变形。
2.2 U型钢可缩性支架支护
U型钢可缩性支架也是目前我国比较常用的一种软岩巷道围岩支护方式，U型钢支架相对于传统的砌碹支护技术来支护的施工工期较短、施工相对简单，除此之外可伸缩钢架具有更加卓越的弹塑性能，对巷道围岩有更好的承载能力，但是U型钢支架支护前期的资金投入相对较高，支护受巷道断面的影响较大，在岩石破碎区域回收困难，巷道表面的平整度也会对U 型钢支架的效果产生重要影响。
2.3 锚喷支护
锚喷技术是将锚杆支护和喷浆技术结合起来的联合支护技，锚杆技术从20世纪90年底在我国迅速发展，随着工业技术的发展锚杆由低强度转变成高强度，低预应力到高预应力甚至超高预应力。通过将锚杆锚入围岩内锚杆与围岩表面的摩擦力，摩擦力的增加使得巷道围岩稳定性进一步提高。喷浆技术利用压缩空气将混凝土拌合料喷射于岩壁表面，加固围岩，防止岩块的松动剥落，锚杆支护技术和喷浆技术相互结合起来，有效的发挥软岩巷道围岩的承载能力，提高围岩的整体稳定性和可靠性。
2.4 锚注支护
锚注支护是将锚杆支护和注浆加固结合起来，先通过锚杆使得围岩应力分布均匀，再通过向锚杆孔注浆的方式将锚杆和围岩连成整体，进一步提高了破碎岩体与锚杆间的摩擦力、锚固力，使得巷道围岩的整体稳定性进一步增强。这种巷道支护手段常用于软弱、破碎围岩的支护，是现在比较常用的巷道软岩支护方式之一。
2.5 联合支护
联合支护技术是为了满足煤矿生产要求发展起来的。经过无数的工程案例，我国的学者们发现单一的巷道软岩支护方式很难满足巷道稳定、耐久的生产要求，许多软岩巷道返修率很高、且返修危险性较高，高反修率对生产效率产生了很大的影响伴随着的是经济效益的损失。联合支护技术在我国的发展比较迅速，，现在常用的联合支护技术有很多，比如锚喷技术与U型可伸缩钢架结合、锚注技术与U型可伸缩钢架结合、锚网索喷与U型可伸缩钢架结合、锚网与钢桁架结合、锚喷网等，软岩巷道联合支护技术不仅仅是单纯的运用两种或以上的支护技术而是针对巷道的地质条件、围岩的受力状态，选择相应的支护方式，充分发挥不同支护技术的优点，在提高软岩巷道的稳定性、可靠性的同时具有良好的经济效益。
3 展望
我国软岩支护技术经历了70年左右的发展取得了许多辉煌的成就，无数学者们的辛勤付出为推动我国软岩巷道支护技术的发展起到了至关重要的作用。但是由于我国煤矿地质条件复杂，煤矿开采深度的提高，软岩巷道支护仍有许多新的问题需要研究。
（1）我国软岩巷道的地质情况复杂多变，在种类繁多的巷道支护技术如何选择最为经济、实用、耐久、安全的巷道支护技术，又如何对支护结构设计、参数设计进行优化，做到经济效益的最大化。
（2）我国巷道掘进和支护速度总体较慢，如何在提高软岩巷道掘进速度的同时保证巷道支护的稳定性、安全性、耐久性、经济性，这也是我们需要进进一步研究的课题。
（3）我国的巷道检测技术相对落后，如何提高檢测技术监测围岩的变形，为巷道支护技术提供更好的选择方案服务。我国的巷道支护参数设计大多以经验为主，缺少定量化设计，不同巷道支护技术的作用机理还需要进一步深入研究。
4 结语
我国软岩巷道支护理论和支护技术经历了几十年的快速发展已经初步完善，但是随着我国巷道地质条件的不断复杂化和生产效率的高要求，软岩巷道支护面临着很多新的挑战。巷道联合支护技术快速发展的同时也出现了各种新的技术问题，我们需要进一步研究联合支护技术的作用机理，对支护结构进一步优化，使得各种支护方法的优点充分发挥出来，为煤矿安全开采提供更好的技术和理论。
参考文献
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