关键词：深部矿井；软岩巷道；布置；支护
软岩是地质岩体的中的一部分，是特定环境下的具有显著塑性变形的复杂岩石力学介质。按照软岩的自然特性和工程力学作用下的变形机理，软岩可分为以下几类：即节理化软岩、高应力软岩、膨胀性软岩和复合型软岩。相比于硬岩，软岩具有更强的可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性特征，软岩不仅质地松软、强度低，而且易于受到风、水、开采扰动等因素的影响而发生软化、膨胀、裂隙和变形，物理特性不稳定。软岩的以上特性给软岩巷道的掘进和支护带来了很大的困难，特别是在大采深、高地应力的作用下，巷道围岩易产生失稳变形，掘进期间易出现冒顶和片帮。
1软岩的工程特性
1.1软岩的力学属性
软岩中泥质矿物成分和结构面决定了软岩的力学特性。显示出可塑性、膨胀性、崩解性、流变性和易扰动性的特点。软岩的膨胀性质是在物理、化学、力学等因素的作用下，产生体积变化的现象，其膨胀机理有：内部膨胀、外部膨胀和应力扩容膨胀三种。工程中的软岩膨胀为复合膨胀形式。
1.2软岩的临界载荷
随着应力水平的提高，特别是围压的增大，岩石产生的塑性变形明显增加，使得在低应力水平下表现为硬岩特性的岩石，在提高了应力水平下显示出显著的塑性变形。
1.3软岩的临界深度
与软化临界荷载相对应，岩石亦存在着一个软化临界深度。对给定矿区，软化临界深度也是一个客观量。当地下工程埋深大于软化临界深度时，围岩出现大变形，大地压和难支护现象；当地下工程埋深小于该临界深度时，则围岩的大变形，大地压现象消失，巷道支护容易。
2 深井矿井软岩巷道布置原则
同中浅部开采一样，深部开采的巷道也应布置在开采形成的应力降低区和强度高、整体性好的稳定岩层中。
就巷道位置而言。不外乎巷道的埋藏深度、巷道与采场（采空区）或其它巷道的相对位置以及巷道所处的岩层层位。开采深度是不可选择的，因而从这种意义上说，巷道埋藏深度也不可选择。然而，巷道与采空区的相对位置和巷道的岩层层位通常有较大的选择余地。
岩石力学性质是影响深井巷道矿山压力的一个主要方面。好的围岩条件能在一定程度上甚至大大削弱开采深度和采动对深井巷道围岩稳定性的影响，因为巷道围岩稳定性取决于围岩应力与围岩强度相互作用的结果。即围岩状态或围岩破裂范围。煤矿开采的实践也表明，若巷道围岩为厚层砂岩或整体性好的石灰岩，即使开采深度超过1000 m，巷道变形量也很小，用一般支护方法也能成功地维护。相反，若巷道围岩为节理裂隙发育、强度低的松散软弱岩层，即使开采深度仅300 m～400 m，巷道变形量也很大，常规支护方法己很难维护。因此，可以认为，在深部开采条件下，岩性对巷道围岩稳定性的影响比中、浅部开采突出。
此外，由于以下多方面的原因，使得深部开采的巷道底臌问题比较突出。巷道布置在开采形成的应力降低区内，不仅可以免受采动的影响，而且，由于应力降低区内的应力低于原岩应力，因此还可以在一定程度上减小开采深度的影响。
众所周知，开采将在采场（采空区）四周形成支承压力，并向底板岩层中传播。在煤层（煤柱下方的）底板岩层中形成应力升高区。通常，开采形成的支承压力是原岩应力的数倍。甚至十倍以工，与采动状况（一侧采动还是两侧采动）、距离煤壁（煤柱）边缘的距离和与采空区的相对位置等因素有关。显然，开采的影响等价于开采深度的成倍增加，从而使巷道所处的应力成倍增大。在很大程度工可以说，采动对深井巷道维护的影响远远超过开采深度的影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不过，开采深度不能选择，而通过适当地确定巷道位置，可以避免或减小开采形成的支承压力的影响。这就是将巷道布置在开采形成的应力降低区。
3 深部矿井软岩巷道支护技术原则
针对深部矿井地质条件的特殊性，在进行工程施工时应遵循以下原则：
3.1 及时支护原则
破碎顶板产生失稳的本质原因是支护的初期刚度不足，即在围岩形成承载结构之前围岩就已经发生了较大变形，超出了形成稳定状态所允许的最大变形量，从而发生围岩失稳。锚杆支护应尽量一次支护就能有效控制围岩变形， 避免二次或多次支护，以及巷道维修。一方面，这是矿井实现高效、安全生产的要求，就回采巷道而言，要实现采煤工作面的快速推进，服务于回采的巷道应在使用期限内 保持稳定，基本不需要维修；另一方面，这是锚杆支护本身的作用原理决定的。巷道围岩一旦揭露立即进行锚杆支护效果最佳，而在已发生离层、破坏的围岩中安装锚杆，支护效果会受到显著影响。
3.2 高预紧力和预紧力扩散原则
预紧力是锚杆支护中的关键因素，是区别锚杆支护是被动支护还是主动支护的参数，只有高预紧力的锚杆支护才是真正的主动支 护，才能充分发挥锚杆支护的作用。一方面，要采取有效措施给锚杆施加较大的预紧 力；另一方面，通过托板、钢梁（带）等构件实现锚杆预紧力的扩散，扩大预紧力的 作用范围，提高锚固体的整体刚度，保持其完整性。
3.3 “三高一低”原则
即高强度、高刚度、高可靠性与低支护密度原则。在提高锚杆强度（如加大锚杆直径或提高杆体材料的强度）、刚度（提高锚杆预紧力、加 长或全长锚固），保证支护系统可靠性的条件下，降低支护密度，减少单位面积上的 锚杆数量，提高掘进速度。
3.4 临界支护强度与刚度原则
锚杆支护系统存在临界支护强度与刚度，如果支护强度与刚度低于临界值，巷道将长期处于不稳定状态，围岩变形与破坏得不到有 效控制。因此，设计锚杆支护系统的强度与刚度应大于临界值。
3.5 相互匹配原则
锚杆各构件，包括托板、螺母、钢梁（带）等的参数与力学性能应相互匹配，锚杆与锚索的参数与力学性能应相互匹配，以最大限度地发挥锚 杆支护的整体支护作用。
3.6 可操作性原则
提供的锚杆支护设计应具有可操作性，有利于井下施工管 理和掘进速度的提高。
3.7 经济合理原则
在保证巷道支护效果和安全程度，技术上可行、施工上可操作的条件下，做到经济合理，有利于降低巷道支护综合成本。
4 结语
深部矿井软岩巷道支护是一个复杂的过程，也是矿山防治研究的难点之一。本文以软件巷道的特征进行了分析，阐述了深部矿井软岩巷道的布设原则，分析深部矿井巷道矿压控制和深部巷道支护技术及原则。
参考文献：
[1]张立新.基于岩石强度理论计算的软岩巷道支护方法[J].中国矿业，2010，02.
[2] 王春荣，董攀.深部软岩巷道支护技术研究[J].内蒙古煤炭经济，2018，255（10）.
[3]李琰庆，何礼品，崔宁宁.深部高应力软岩巷道支护技术优化实践[J].中国矿山工程，2010，02.
论文作者:陈静
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：巷道论文; 围岩论文; 应力论文; 锚杆论文; 深度论文; 矿井论文; 刚度论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;