煤礦軟巖工程地質特征研究

摘 要：在工業蓬勃快速發展之下，對于能源的開采以及利用工作具有了更加艱巨的任務。尤其是煤礦的開采。由于煤礦開采所遇到的地理環境多樣，地質特征復雜，在開采過程中經常會遇到比較棘手的地質狀況，軟巖就是其中之一。本文將針對煤礦軟巖工程地質特征進行研究分析，了解這一地質特征為煤礦開采帶來的技術難題，希望可以提出相應的有效的解決辦法。

關鍵詞：煤礦軟巖；工程；地質特征

軟巖地質在煤礦開采中是一種比較常見的疑難問題，最早發現于20世紀初，自發現之日起，被列為世界性的難題。在煤礦生產中，這一問題至今仍有待解決。由于軟巖的強度差，具有風化膨脹、破碎、軟弱、松散的特征，在進行煤礦開采時遇到這一狀況容易導致安全事故的發生。因此，在軟巖地質的條件下進行煤礦開采工作，對開采技術具有嚴格的要求[1]。

1 軟巖的物理力學特性

軟巖是一種強度較低、膠結程度較差、孔隙度大、受風化影響與構造面切割的作用較大的松、軟、散的巖石。這些巖石都是在地質作用下天然形成的。軟巖的物理力學特征提出具有一階段性，最早軟巖的物理力學特性僅僅與其單軸抗壓強度有關，單軸抗壓強度為0.5-25MPa范圍內的巖石被成為軟巖[2]，但是隨著研究的進一步深入，許多學者認為僅憑這一指標對巖石進行定性不具備科學性。目前，研究認為，在上述條件下，巖石的工程巖體強度不大于工程荷載，并且巖體的允許變形不大于巖體變形，當這兩個條件同時成立時，才能判斷巖體是軟巖。

2 軟巖的特征

軟巖中具有大量的泥質成分，這些是造成軟巖變形性較大的主要原因。軟巖的具體特征表現為膨脹性、流動性、可塑性、崩解性以及易擾動性[3]。下面將對這些性質進行具體分析。

（1）可塑性。在煤礦開采過程中，由于開采需要對軟巖施加了相關的工程力，軟巖在工程力的作用下產生變形的特性被稱為可塑性。不同節理的軟巖的可塑性不同，可塑性主要會引起軟巖在工程施工中的變形，產生不穩定性。同時軟巖的可塑性會造成巖石含水過多，導致強度的下降，具有流動性的安全隱患。

（2）膨脹性是指軟巖在外力作用下會出現體積增大的現象。這一現象的不良影響是產生巖體的開裂，導致穩定性以及強度下降，為煤礦開采帶來安全問題。

（3）易崩解性。軟巖在水作用以及其它外力的作用下容易出現崩解的現象。在進行巷道工程施工時，這一特性會引發空面崩裂的現象。這一現象產生的主要原因是軟巖易崩解性下的不均勻的裂隙發育產生局部集中的應張力。在這種應張力的作用下，裂隙尖端會發生擴張與崩裂形成對巷道臺階對稱性的破壞力。

（4）流變性與易擾動性。軟巖的流變性與易擾動性的主要表現是其巖體的不穩定性。對于煤礦開采中的巷道工程而言，軟巖的流變性與易擾動性所帶來的不穩定性會對巷道工程的支護帶來不利的影響，為巷道支護帶來施工技術上的困難。

3 煤礦軟巖工程相關問題的解決方案

在軟巖地質中進行煤礦的開采，主要需要解決的問題就是巷道支護。由于軟巖的強度低、水理性較差、流變性較強、軟弱面較多、各項異性特征明顯，在煤礦開采中進行軟巖地質的巷道支護具有一定的難度[4]。經過長時間的實踐研究，在對軟巖地質進行巷道支護時需要注意一下五個方面的問題。

（1）對巷道支護中所涉及的錨、網、梁、噴進行聯合支護。這樣的一種支護形式將幾種工序集中在一起進行，具有復合性，同時，這種支護方式也是一種主動式的支護形式。基于它的這樣的特點，其應用范圍一般為：用于頂板初始變形比較劇烈、側壓小頂壓大的地質條件支護。它與錨、網、噴相結合的支護形式具有一脈相承的特點，其支護工藝是在的錨、網、噴相結合的支護工藝的基礎上，進行發展而來。主要采取了將錨梁布置于巷道頂板上的方法，每兩根金屬桿為一組，每根錨梁使用4組金屬錨桿進行固定。

（2）對巷道支護中所涉及的錨、網、噴進行聯合支護。這是一種柔性主動支護。在地質條件相對簡單，埋藏淺，沒有顯示明顯壓力的區域中進行巷道支護通常會采取這一形式。主要工藝是通過冷把電焊鋼筋網、樹脂藥卷錨固結合金屬圓鋼麻花錨桿進行，然后采取噴漿加固。

（3）對巷道支護中所涉及的U型鋼棚、工字鋼棚以及噴漿進行聯合支護。這是一種柔性被動支護，在圍巖穩定性不強以及地質條件簡單的回采巷道支護中通常會用到這樣一種方式。這一支護形式的優勢是：施工工藝簡單，對巷道頂板的維護快；提高了施工速度。

（4）對巷道支護中所涉及的U型鋼棚壁后充填混凝土進行永久支護。這是一種復合支護且具有全斷面封閉式的特點。在圍巖初始變形劇烈，持續變形時間長，全斷面塑性擠入，斷層弱化帶及海域動壓影響條件下的巷道支護中常采用這種形式。這一支護形式的優點是強度高，可塑性大，巷道有一定范圍的允許變形量，支護體處于整體承力的狀態，具有較好的支護效果。

（5）采取注漿加固支護的方式。這一支護形式主要是通過配合其他支護形式來發揮作用的。一般在復合支護中注漿加固支護具有主動性。被廣泛應用于圍巖塑性變形后次生裂隙發育以及圍巖原生裂隙發育的巷道支護中。其注漿方式為滯后迎頭打設注漿錨桿。巷道圍巖的自撐能力通過圍巖注漿加固得到了提高。例如，在陽煤集團寺家莊煤礦巷道加固工程中，針對軟巖狀況進行了注漿加固技術方案的應用，通過采用波雷因注漿材料，使該礦+510水平輔助運輸石門8號交岔點的破碎圍巖得到了有效控制，巷道支護效果良好，達到了預期目的。

4 結束語

綜上所述，在煤礦軟巖工程中，由于軟巖的自身性質，為煤礦的開采施加了阻力，尤其是在煤礦工程的巷道支護方面。在長期的實踐中的出相關經驗，對巷道支護有了一定的對策，這對煤礦軟巖工程的發展具有積極的促進作用。同時基于煤礦軟巖工程的一定的技術難題，在對軟巖的物理力學特征以及一般特征表現進行分析之后，在未來的煤礦開采中一定會將這些問題各個擊破，促進煤礦軟巖工程的開發、建設，實現煤礦開采的安全性以及高效性。

參考文獻：

[1]何滿潮，景海河，孫曉明.軟巖工程地質力學研究進展[J].工程地質學報，2010，01（30）：46-62.

[2]何滿潮.中國煤礦軟巖工程地質力學研究進展[J].煤，2010，01（34）：6-11.

[3]王子忠.四川盆地紅層巖體主要水利水電工程地質問題系統研究[J].成都理工大學學報，2011，01（30）：12-15.

[4]趙術江.新疆沙吉海煤礦復合型軟巖破壞機理及支護對策研究[J].中國礦業大學學報（北京），2014，02（30）：23-26.