徐付軍

摘要：從20世紀(jì)60年代末，我國(guó)就開(kāi)始了對(duì)于軟巖巷道支護(hù)的理論研究和探討，到了80年代，我國(guó)在軟巖巷道的支護(hù)問(wèn)題上取得了很好的研究成果并進(jìn)入到了一個(gè)新的研究階段。在這種情況下，對(duì)于軟巖巷道支護(hù)理論研究與發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，這也是更好地發(fā)展當(dāng)前巷道支護(hù)技術(shù)的基礎(chǔ)和前提。文章從國(guó)外和國(guó)內(nèi)兩個(gè)方面對(duì)軟巖巷道支護(hù)理論研究與發(fā)展進(jìn)行探討，希望給讀者一定啟示。

關(guān)鍵詞：軟巖巷道支護(hù)；軸變論；聯(lián)合支護(hù)理論；錨噴一弧板支護(hù)理論；松動(dòng)圈理論

中圖分類號(hào)：TD162 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2014）19-0104-02

煤炭本身就是我國(guó)的主要能源之一，隨著近些年煤炭資源的不斷利用和需求量的不斷增加，對(duì)于我國(guó)的煤炭行業(yè)帶來(lái)了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，但是從我國(guó)煤炭資源的貯藏情況來(lái)看，我國(guó)很多礦產(chǎn)地區(qū)的煤炭深度都在800以上，因此我國(guó)煤炭的開(kāi)挖深度也在以一定的速度逐年遞增，深部找礦與采礦已經(jīng)逐漸成為了我國(guó)煤礦事業(yè)發(fā)展的一個(gè)趨勢(shì)。但是隨著開(kāi)挖深度的不斷增加，如何選擇合適的支護(hù)方案和支護(hù)方式就成為了保證礦井安全需要解決的一個(gè)重要問(wèn)題，正確地解決軟巖巷道的支護(hù)問(wèn)題必須以科學(xué)全面的理論作為指導(dǎo)，這就要求我們要對(duì)軟巖巷道支護(hù)理論的產(chǎn)生與發(fā)展的過(guò)程進(jìn)行宏觀的掌控，并在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷創(chuàng)新與發(fā)展。

1 軟巖巷道支護(hù)理論的國(guó)外發(fā)展情況

從20世紀(jì)初，國(guó)外就已經(jīng)初步形成了對(duì)于巷道支護(hù)的理論，當(dāng)時(shí)的古典壓力理論認(rèn)為支護(hù)結(jié)構(gòu)所承受的壓力就是其上部巖層的重力。但是隨著煤礦開(kāi)挖程度的不斷加深，開(kāi)挖深度的不斷增加，這種古典壓力學(xué)理論逐漸受到了人們的質(zhì)疑，在實(shí)際的礦井支護(hù)中，也發(fā)現(xiàn)了很多理論和實(shí)際脫節(jié)的地方。此后又形成了松軟壓力理論，這種理論認(rèn)為巷道圍巖的主要承受能力和工程的跨度與圍巖的基本地質(zhì)特性有關(guān)，但是這種理論首次提出了圍巖具有自承能力的相關(guān)概念，奠定了以后人們對(duì)于圍巖性質(zhì)研究的基礎(chǔ)。再到后來(lái)，到了20世紀(jì)的50年代，在對(duì)于巷道支護(hù)的研究過(guò)程中，人們開(kāi)始將物理學(xué)研究領(lǐng)域中的彈塑性力學(xué)相關(guān)理論引入其中，同時(shí)也產(chǎn)生了很多的著名理論和公式，比如Fenner公式和Kastner公式就是一種體現(xiàn)。再到了60年代，奧地利的工程師和專家們?cè)诔浞挚偨Y(jié)以往研究成果經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合自身的實(shí)踐，提出了一種新的隧道支護(hù)方法，也就是新奧法，這種方法對(duì)于當(dāng)前的軟巖巷道的支護(hù)起到了深遠(yuǎn)而又長(zhǎng)久的影響。后來(lái)這種方法理論又得到了不斷的完善和總結(jié)。

新奧法的基本理論認(rèn)為隧道或是巷道的主要承載結(jié)構(gòu)是圍巖，因此當(dāng)采用圍巖進(jìn)行巷道支護(hù)的過(guò)程中，首先要確保的是圍巖具有足夠的強(qiáng)度和壓力承受能力，對(duì)于圍巖的變動(dòng)量和變動(dòng)范圍要進(jìn)行有效的控制，防止由于出現(xiàn)形變而引起的圍巖強(qiáng)度下降而造成的支護(hù)穩(wěn)定性下降的現(xiàn)象的出現(xiàn)。另外在支護(hù)過(guò)程中，除了要根據(jù)實(shí)際選擇正確的支護(hù)方式外，還需要正確地看待巖體對(duì)于圍巖的影響，做好承載結(jié)構(gòu)的建設(shè)工作。同時(shí)這種理論還認(rèn)為最好的巷道開(kāi)挖方式是全斷面的掘進(jìn)，這主要是基于應(yīng)力的分布情況進(jìn)行考慮的。新奧法的產(chǎn)生與發(fā)展對(duì)于隧道開(kāi)挖和支護(hù)產(chǎn)生了巨大的影響，它不僅摒棄了以往理論的缺陷，同時(shí)在這個(gè)基礎(chǔ)上進(jìn)行了創(chuàng)新與發(fā)展，更具實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，但是在對(duì)于新奧法支護(hù)時(shí)間的選擇、開(kāi)挖方式等方面還存在著不足，還需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究和完善。

2 軟巖巷道支護(hù)理論的國(guó)內(nèi)發(fā)展情況

我國(guó)的軟巖巷道的支護(hù)研究工作最早始于20世紀(jì)的60年代，隨著后來(lái)全國(guó)性的學(xué)術(shù)會(huì)議的不斷召開(kāi)，我國(guó)的巷道支護(hù)理論也在不斷的發(fā)展和完善的過(guò)程中，并形成了很多巷道支護(hù)理論。

2.1 軸變論

軸變論是在20世紀(jì)的50年代由于學(xué)馥教授提出來(lái)的，這種理論主要是基于物理學(xué)中的介質(zhì)和相關(guān)的靜力學(xué)理論產(chǎn)生的。軸變論認(rèn)為圍巖之所以會(huì)受到破壞，其主要的原因還是由于受到了地應(yīng)力的影響，這是根本所在，同時(shí)他還主張應(yīng)該從具體的應(yīng)力和圍巖應(yīng)力研究圍巖變形破壞規(guī)律。但是軸變論主要分析了圍巖破壞規(guī)律的理論，重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了軸比的重要性，并沒(méi)有談如何

支護(hù)。

2.2 聯(lián)合支護(hù)理論

所謂聯(lián)合支護(hù)理論，其實(shí)它是一種在新奧法相關(guān)的理論基礎(chǔ)上產(chǎn)生的一種支護(hù)理論，最早是由我國(guó)的馮豫、陸家梁等教授提出來(lái)的，其主要觀點(diǎn)我可以總結(jié)如下：以往我們重視支護(hù)強(qiáng)度的行為不科學(xué)的，這對(duì)于巷道支護(hù)來(lái)說(shuō)是不盡合理的，特別是在巷道支護(hù)的過(guò)程中，對(duì)于一些松軟性比較強(qiáng)的軟巖支護(hù)，我們必須要注意一定的柔和性，在提高強(qiáng)度的同時(shí)還要注意進(jìn)行穩(wěn)定支護(hù)。

2.3 錨噴一弧板支護(hù)理論

孫鈞、鄭雨天和朱效嘉等提出的錨噴一弧板支護(hù)理論是對(duì)聯(lián)合支護(hù)理論的發(fā)展。該理論的要點(diǎn)是：對(duì)軟巖總是強(qiáng)調(diào)放壓是不行的，放壓到一定程度后，要堅(jiān)決頂住，即采用高標(biāo)號(hào)、高強(qiáng)度鋼筋混凝土弧板作為聯(lián)合支護(hù)理論先柔后剛的剛性支護(hù)形式，堅(jiān)決限制和頂住圍巖向中空位移。

2.4 松動(dòng)圈理論

最早提出松動(dòng)圈理論的是董方庭教授，其主要的觀點(diǎn)和內(nèi)容總結(jié)如下：凡是堅(jiān)硬圍巖的裸露巷道，其圍巖松動(dòng)圈都接近于零，此時(shí)巷道圍巖的彈塑性變形雖然存在，但并不需要支護(hù)。松動(dòng)圈越大，收斂變形越大，支護(hù)難度就越大。因此，支護(hù)的目的在于防止圍巖松動(dòng)圈發(fā)展過(guò)程中的有害變形。

3 結(jié)語(yǔ)

從當(dāng)前我國(guó)的軟巖巷道的支護(hù)的實(shí)踐和現(xiàn)狀來(lái)看，當(dāng)前最常見(jiàn)的軟巖支護(hù)理論有新奧法和松動(dòng)圈支護(hù)兩種，這兩種理論對(duì)于支護(hù)工作的開(kāi)展和支護(hù)技術(shù)的發(fā)展具有重要的促進(jìn)意義。但在實(shí)際的研究中，我們發(fā)現(xiàn)新奧法和松動(dòng)圈支護(hù)的適應(yīng)范圍還有待進(jìn)一步擴(kuò)大，這兩種方法對(duì)于部分土質(zhì)較松的軟巖還不是太適用。因此未來(lái)的軟巖巷道的支護(hù)理論還應(yīng)該加強(qiáng)理論的創(chuàng)新與發(fā)展，更好地和一些先進(jìn)的支護(hù)技術(shù)相結(jié)合，形成更加科學(xué)系統(tǒng)的理論體系，進(jìn)而指導(dǎo)軟巖巷道支護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，同時(shí)還應(yīng)該理論聯(lián)系實(shí)踐，保證技術(shù)和理論的同步發(fā)展，共同進(jìn)步。

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