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软岩巷道岩层控制理论与支护技术 任 伟 沂源县鲁村煤矿有限公司，山东淄博256104 摘要 该文针对地下矿山软岩巷道地压灾害，分析了软岩巷道的地压显现机理、破坏形式、支护原理，提出了切实可行的巷道支护措施，如金 属可缩性支架支护、锚杆 （索）支护等。 关键词 地下矿山；软岩；软岩巷道；巷道地压灾害；巷道支护 TD353 A 煤矿井下安全避险“六大系统’’建设学术专刊·k互蟪jiI舛技 12l 采中生界上侏罗纪的褐煤矿区。这些矿区矿层顶板岩 (2)软岩巷道多为环向受压。且非对称。巷道开 石都非常松软破碎，易风化，因此怕风、怕水、怕震。由 挖后不仅顶板变形易冒落，底板也将产生强烈底腻，如 于岩石强度低，表现在松散、软弱，在中等或稍高应力 巷道支护对底板不加控制，往往出现强烈底鼓并引发 水平状态下就能产生较大的围岩变形，支护困难。 两帮破坏、顶坍落。 (2)节理发育，岩体破碎。有些矿区。虽然岩石强 (3)软岩巷道变形随矿井深度增加而增大。不同 度很高，但由于节理比较发育，岩体破碎，支护也变得 矿区，不同地质条件下都存在一个软化临界深度，超过 十分困难。所以，在岩块强度高的节理化地层中，也可 临界深度，支护的难度就明显增大，且软岩巷道变形在 能表现出软岩的特征。 不同的应力作用下，有明显的方向性。 (3)岩石吸水膨胀、水解性强。软岩一般都含有 (4)软岩的失水和吸水均可造成软岩发生膨胀变 亲水性很强的蒙脱石、伊利石等粘土矿物质，这些岩石 形破坏或泥化破坏。 的水解性很强，遇水后软化，体积急剧膨胀，同时产生 2．1．2影响软岩巷道围岩与支护变形的主要因素 很大的膨胀压力。 (1)岩性因素岩石本身的强度、结构、胶结程度及 (4)巷道埋深大，围岩构造应力大，受集中应力作 胶结物的性能，膨胀性矿物的含量等。这均是影响软岩 用明显。我国立井的平均深度在20世纪50年代低于巷道变形的内在因素。 200m，90年代平均已达600m。随着开采深度的增加，(2)工程应力的影响是造成围岩变形的外部因 一些原本稳定性较好的围岩也显现出软岩的特征。采 素。垂直应力、构造残余应力及工程环境和施工的扰 场工作面前方支承压力集中，压力集中系数可高达普 动应力，邻近巷道施工，采动影响等，特别是多种应力 通巷道围岩压力的3—6倍，跨采巷道、矿柱下巷道、受 的迭加情况影响更大。 邻近巷道掘进影响的巷道等，其巷道围岩均承受较大 (3)水的影响包括地下水及工程用水，尤其是对 的集中压力。 膨胀岩，水几乎是万恶之源，水不仅造成粘土质岩的膨 (5)围岩四周来压、自稳时间短、底鼓明显。在较胀，同时降低岩石强度。 坚硬岩层中，围岩对支架的压力主要来自于顶板。中硬 (4)时间因素流变是软岩特性之一，巷道变形和 岩层来自于顶板和两帮，在松软岩层中则四周来压、底 时间密切相关。 鼓明显、松软岩层由于其结构疏松、强度低，很难支撑 硬岩巷道围岩介质可近似看作线性弹性体或理想 上覆岩层的重量，围岩在自重地压作用下，以垂直变形 弹性体或理想弹塑性体，围岩的变形是小变形，这种小 为主，垂直变形中又以底鼓为主。软岩巷道底鼓现象 变形岩土工程的关键问题是强度失稳，而如前所述，软 明显，如果底板不支护．将出现一个支护结构薄弱带。 岩是根据其发生塑性变形机理的不同来进行分级的。 巷道破坏首先就从缺少支护的底板开始，直至片帮冒 即软岩的本质特征是产生了显著的非线性、非光滑的 顶，巷道全部破坏。 塑性变形，即软岩巷道工程的核心问题是大变形失稳。