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[摘 要]软岩巷道的支护问题是矿山建设和生产的重大技术难题，有的软岩巷道开掘后，经过多次返修仍然不能正常使用，而且由此耗费了大量的资金，影响了矿山的建设和正常运行生产。只有在巷道开掘前充分认识了软岩的特性、软岩的变形特征以及支护的注意事项之后，这一难题才有可能在实际中得到解决。
[关键词]软岩力学特征 围岩特性 合理支护形式
中图分类号：U451+.2 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）34―0621―01
1.松软岩石的物理力学及变形特征
1.1软岩的物理特征
（1）胀缩性 指松软岩石浸水后体积增大、脱水后体积减小的性质。岩体的膨胀对实际的矿山工程来说危害最大，但岩体的收缩常常产生裂隙，对支护体来说，也是非常不利的。
（2）触变性 指的是软岩中的粘粒一触即变的现象。岩石受到爆破、震动、搅拌等外力作用的影响，使得岩体产生“液化”成悬液状态。
（3）崩解性 含有粘土矿物的软岩，浸水后发生解体现象。了解岩体的崩解特性是掌握围岩的破坏状态以采取防范措施的重要依据。
1.2软岩的力学特征
软岩具有强度低、变形大等特点，在刚性试验机上所做的试验表明，受压时岩体变形初期为弹性变形，当应力超过其抗压极限温度后便呈现出渐进的破坏现象，岩体强度逐渐衰弱，同时产生体积膨胀，这种现象的微观过程是细小裂纹的不断扩展。软岩还具有流变性质，长期试验说明，在荷载保持不变的条件下，岩体的变形将随时间而增长。由此可见，松软岩石是一种具有渐进破坏、膨胀、时间效应的天然介质。
1.3软岩的变形特征
（1）围岩变形持续的时间长
一般软岩巷道量测的曲线表明，即使巷道开掘1000左右天后，巷道的变形量仍然在缓慢的增加。
（2）围岩的变形速度快，变形量较大
某矿井软岩巷道实际测量表明，第一天的垂直变形速度为62毫米，量测的最大收敛值为1.5～2.7米，约为巷道净宽的1/2～2/3左右。
（3）围岩变形有明显的空间效应
重力场 的作用对软岩巷道的压力递增是有明显影响的，当埋深为50～100米时，巷道的压力不大，支护的效果好；当埋深为100～150米时，则有明显的地压；150～200米时，就需要提高支护刚度和采取底板加固措施，否则此时巷道很容易遭到破坏。由上可知，150米埋深是软岩巷道的变形临界深度，由于软岩胶结程度差、怕震动、强度低等弱点，故巷道相邻越近，围岩的变形量也就越大。
（4）围岩变形有明显的时间效应
对于松软岩石中的矿井巷道随时间的变形规律为：初始变形速度快，以后逐渐减慢。
（5）围岩变形沿巷道四周分布，顶沉、底鼓、两侧内移
松软岩层由于结构疏松、强度低，很难支撑上部覆盖层的重量，巷道在垂直力场作用下则以垂直变形为主。
2.软岩中可采取的合理支护形式
在软岩巷道中，开挖后的围岩经过变形往往会出现破碎区域，即塑性区的半径R>（a/t）（a为巷道半径，t为破碎区半径与塑性区半径之比），这时围岩是不稳定的，必须进行支护。由分析可知，围岩是逐渐破坏的，因此大体有采用加固岩体或者提供抗力两种支护形式。
2.1 加固岩体的支护形式
通过加固岩体的方式以控制围岩的破坏程度，增加其残余强度，从而提高围岩的承载能力。按照支护方式的作用特点分析，加固方法有锚喷支护、注浆以及其他的物理化学支护方法，在众所周知的特性曲线中，这些方法的支护作用表现为支护后围岩的特性曲线向着稳定方向移动。如上图3。
2.2提供抗力
通过外部支撑的方式提供支护抗力，以控制围岩的位移和使其保持稳定。支撑方式有衬砌、料石旋、各种支架等形式，其支护作用表现为控制围岩的位移。
2.3联合支护
松软岩层压力呈现的特点，主要表现在围岩的大量径向收敛是随着变形而逐渐增加的，围岩压力由高逐渐降低，变形速度逐渐减慢的规律。软岩的支护原则，除保证支护结构本身能够适应软岩围岩这一变形的特性外，当围岩变形压力达到最低时，应及时提供刚性支护。因此联合支护就是采用多种不同性能的单一支护的组合结构，能夠针对松软岩层的压力显现和变形特点，采用相应的支护方式，即在联合支护中各自充分发挥所固有的性能，最终达到围岩及巷道的稳定。
合理的支护形式是加固与支撑的联合支护形式。联合支护能充分地发挥围岩和支护两者的作用，从而取得良好的支护效果。例如锚喷-混凝土砌块、锚喷-料石旋、锚喷-可压缩性钢支架等联合支护形式在实际生产中都取得了良好的支护效果。实践证明，一次锚喷加固，二次衬砌或支架支撑的二次支护形式是一种行之有效的联合支护形式。这种支护方式发挥了加固和支撑两者的支护效果，可充分发挥围岩自身承载能力和支护的作用。
3关于软岩巷道支护的几点经验
1）由于地下工程的复杂性及松软岩层的特殊性，在实际的施工中及时的进行量测，根据现场实际的施工情况，统筹兼顾，采取相应的有效的技术手段，才能保证工程巷道开掘的稳定性和顺利的进行。反之，单靠一种简单的支护手段在软岩中是无效的，急功近利的施工方案是具有巨大的风险的。
2）松软岩层条件复杂，在设计和选择支护方式时，必须准确地掌握围岩特性的各种指标，针对围岩的变形特征，进行综合治理。用锚喷支护作为一次支护，用刚性支护作为二次支护方式是行之有效的；一次成巷快速施工法在松软岩石中是不适宜的。
3）联合支护的可行性强。主要表现在其经济成本和支护的效果上。联合支护的成本比采用料石旋高一倍，但是400天的量测表明，其最大的变形速度仅仅为0.03毫米/日，因此巷道的稳定性要比料石旋高5至10倍。实践表明，锚喷网-充填砂-砌旋-支架的联合支护手段是经济可行的。
参考文献
[1]李剑，石建真.关于国内外地下软岩巷道支护理论与方法的研究，2010。
[2] 张普田.开滦矿区深部矿井复杂条件下软岩巷道支护技术.2011.
[3]何善龙，查德求.浅谈深部矿井软岩支护技术，2010.
[关键词]软岩力学特征 围岩特性 合理支护形式
中图分类号：U451+.2 文献标识码：U 文章编号：1009―914X（2013）34―0621―01
1.松软岩石的物理力学及变形特征
1.1软岩的物理特征
（1）胀缩性 指松软岩石浸水后体积增大、脱水后体积减小的性质。岩体的膨胀对实际的矿山工程来说危害最大，但岩体的收缩常常产生裂隙，对支护体来说，也是非常不利的。
（2）触变性 指的是软岩中的粘粒一触即变的现象。岩石受到爆破、震动、搅拌等外力作用的影响，使得岩体产生“液化”成悬液状态。
（3）崩解性 含有粘土矿物的软岩，浸水后发生解体现象。了解岩体的崩解特性是掌握围岩的破坏状态以采取防范措施的重要依据。
1.2软岩的力学特征
软岩具有强度低、变形大等特点，在刚性试验机上所做的试验表明，受压时岩体变形初期为弹性变形，当应力超过其抗压极限温度后便呈现出渐进的破坏现象，岩体强度逐渐衰弱，同时产生体积膨胀，这种现象的微观过程是细小裂纹的不断扩展。软岩还具有流变性质，长期试验说明，在荷载保持不变的条件下，岩体的变形将随时间而增长。由此可见，松软岩石是一种具有渐进破坏、膨胀、时间效应的天然介质。
1.3软岩的变形特征
（1）围岩变形持续的时间长
一般软岩巷道量测的曲线表明，即使巷道开掘1000左右天后，巷道的变形量仍然在缓慢的增加。
（2）围岩的变形速度快，变形量较大
某矿井软岩巷道实际测量表明，第一天的垂直变形速度为62毫米，量测的最大收敛值为1.5～2.7米，约为巷道净宽的1/2～2/3左右。
（3）围岩变形有明显的空间效应
重力场 的作用对软岩巷道的压力递增是有明显影响的，当埋深为50～100米时，巷道的压力不大，支护的效果好；当埋深为100～150米时，则有明显的地压；150～200米时，就需要提高支护刚度和采取底板加固措施，否则此时巷道很容易遭到破坏。由上可知，150米埋深是软岩巷道的变形临界深度，由于软岩胶结程度差、怕震动、强度低等弱点，故巷道相邻越近，围岩的变形量也就越大。
（4）围岩变形有明显的时间效应
对于松软岩石中的矿井巷道随时间的变形规律为：初始变形速度快，以后逐渐减慢。
（5）围岩变形沿巷道四周分布，顶沉、底鼓、两侧内移
松软岩层由于结构疏松、强度低，很难支撑上部覆盖层的重量，巷道在垂直力场作用下则以垂直变形为主。
2.软岩中可采取的合理支护形式
在软岩巷道中，开挖后的围岩经过变形往往会出现破碎区域，即塑性区的半径R>（a/t）（a为巷道半径，t为破碎区半径与塑性区半径之比），这时围岩是不稳定的，必须进行支护。由分析可知，围岩是逐渐破坏的，因此大体有采用加固岩体或者提供抗力两种支护形式。
2.1 加固岩体的支护形式
通过加固岩体的方式以控制围岩的破坏程度，增加其残余强度，从而提高围岩的承载能力。按照支护方式的作用特点分析，加固方法有锚喷支护、注浆以及其他的物理化学支护方法，在众所周知的特性曲线中，这些方法的支护作用表现为支护后围岩的特性曲线向着稳定方向移动。如上图3。
2.2提供抗力
通过外部支撑的方式提供支护抗力，以控制围岩的位移和使其保持稳定。支撑方式有衬砌、料石旋、各种支架等形式，其支护作用表现为控制围岩的位移。
2.3联合支护
松软岩层压力呈现的特点，主要表现在围岩的大量径向收敛是随着变形而逐渐增加的，围岩压力由高逐渐降低，变形速度逐渐减慢的规律。软岩的支护原则，除保证支护结构本身能够适应软岩围岩这一变形的特性外，当围岩变形压力达到最低时，应及时提供刚性支护。因此联合支护就是采用多种不同性能的单一支护的组合结构，能夠针对松软岩层的压力显现和变形特点，采用相应的支护方式，即在联合支护中各自充分发挥所固有的性能，最终达到围岩及巷道的稳定。
合理的支护形式是加固与支撑的联合支护形式。联合支护能充分地发挥围岩和支护两者的作用，从而取得良好的支护效果。例如锚喷-混凝土砌块、锚喷-料石旋、锚喷-可压缩性钢支架等联合支护形式在实际生产中都取得了良好的支护效果。实践证明，一次锚喷加固，二次衬砌或支架支撑的二次支护形式是一种行之有效的联合支护形式。这种支护方式发挥了加固和支撑两者的支护效果，可充分发挥围岩自身承载能力和支护的作用。
3关于软岩巷道支护的几点经验
1）由于地下工程的复杂性及松软岩层的特殊性，在实际的施工中及时的进行量测，根据现场实际的施工情况，统筹兼顾，采取相应的有效的技术手段，才能保证工程巷道开掘的稳定性和顺利的进行。反之，单靠一种简单的支护手段在软岩中是无效的，急功近利的施工方案是具有巨大的风险的。
2）松软岩层条件复杂，在设计和选择支护方式时，必须准确地掌握围岩特性的各种指标，针对围岩的变形特征，进行综合治理。用锚喷支护作为一次支护，用刚性支护作为二次支护方式是行之有效的；一次成巷快速施工法在松软岩石中是不适宜的。
3）联合支护的可行性强。主要表现在其经济成本和支护的效果上。联合支护的成本比采用料石旋高一倍，但是400天的量测表明，其最大的变形速度仅仅为0.03毫米/日，因此巷道的稳定性要比料石旋高5至10倍。实践表明，锚喷网-充填砂-砌旋-支架的联合支护手段是经济可行的。
参考文献
[1]李剑，石建真.关于国内外地下软岩巷道支护理论与方法的研究，2010。
[2] 张普田.开滦矿区深部矿井复杂条件下软岩巷道支护技术.2011.
[3]何善龙，查德求.浅谈深部矿井软岩支护技术，2010.