浅析煤矿软岩巷道支护理论与技术设计专题报告

浅析煤矿软岩巷道支护理论与技术摘要文章解释了软岩巷道的概念及软岩的性质，阐述了软岩巷道支护的基本理论与技术，并对该领域的前景进行展望。关键词软岩巷道；软岩性质；支护理论1.引言随着我国经济快速增长而导致的能源需求量日益增大，作为我国最主要能源的煤炭的需求量也日益增长。与之相匹配的巷道掘进量也达到了一个很大的数目，随着深度的增加，软岩巷道在各类巷道中所占比例越来越大，特别是在华北华东地区掘井较深的煤矿表现尤为突出。软岩巷道支护技术已经成为一个亟待解决的问题。2.软岩巷道的概念从20世纪60年代到90年代初，关于软岩的概念在国内外一直争论不休，软岩定义多达几十种，概括起来大体上可分为三类，即描述性定义、指标化定义和工程定义。其中最具代表性的和权威性的是国际岩石力学学会对软岩的定义和GB50218-94定义的“工程岩体分级标准”。20世纪90年代默契，由中国院煤炭部软岩专家组和煤矿软岩工程技术研究推广中心组织专家专题讨论，提出了地质软岩和工程软岩的概念，提出了二者的区别和联系，并建议在软岩工程中应用工程软岩的定义。2.1地质软岩地质软岩在地质学中指强度低、孔隙率大、胶结程度差、受结构面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性粘土矿物的松、散、软、弱岩层。该类岩石多为泥岩、夜宴、粉砂岩和泥质砂岩，是天然形成的复杂的地质介质。国际岩石力学学会将地质软岩定义为单轴抗压强度在0.525MPa之间的岩石，分类依据是岩石的强度指标。可以从以下三个方面标表述地质软岩。（1）成分软岩一般由固体相、液体相和气体相三相组成的多相体系，有时由两相组成。固体相是由许许多多大小不等、形状不同的矿物颗粒按照各种不同的排列方式组合在一起，构成软岩的主要部分，成为“骨架”。在颗粒之间的孔隙中，通常有液体相的水溶液和气体形成三相体，有时只被水或气体充填形成二相体。（2）内部结构从细观结构上描述，软岩微结构具有“松”和“散”的特征。“松”是岩石中在成岩过程中由于原岩急剧冷却，气体大量逸出或受风化作用的影响，使岩石结构疏松、质量减小、孔隙率增大的综合反映。这种岩石在煤矿中较少，一般赋存在浅部，如喷出岩浆火山灰形成的浮石等。“散”是由于岩石在成岩过程中仅是沉积、压紧，而少固结，成岩时间较短造成的。煤矿中新近纪遇水变成流沙的砂岩大都属于此类。（3）力学指标从力学性质上描述软岩，可以用“软”和“弱”两个字作定性概括。“软”是指这类岩石受力作用后容易产生变形，且流变特性十分明显。一般坚硬岩石的弹性模量可以超过50GPa，甚至超过100 GPa，而软岩的弹性模量常常低于15 GPa。此外，软岩容易产生塑性变形，遇水易发生崩解、膨胀和泥化，脱水易风化等。这是工程中最难处理的有代表性的一种岩体。“弱”是指岩石的强度较低，国际岩石力学学会把软岩定义为单轴抗压强度在0.525MPa之间的一类岩石，而硬岩的单轴抗压强度可超过100MPa以上。地质软岩的定义用于工程实践中会出现一些矛盾，如巷道所处深度足够浅地应力水平足够低，则单轴抗压强度小于25MPa的岩石也不会产生软岩的特性；相反，大于25MPa的岩石，如果其所处工程部位足够深，地应力足够高，也可以产生岩石的大变形、大地压和难支护的现象。因此，地质软岩的定义不能正确用于工程实践，故提出了工程软岩的概念。2.2工程软岩目前，国内外普遍认为巷道围岩的稳定性主要取决于围岩应力与围岩强度的相互作用，即围岩的状态。离开巷道工程特征而仅仅依据岩层天然的基本特性松、散、软、弱来确定软岩，显然是不确切的，况且工程岩体的坚硬与软弱是相对的。开采深度大，围岩应力高或工程开挖的范围越大，围岩变形量越大，围岩变形量越大，围岩破坏程度越严重，其稳定性亦越难控制；反之，即使围岩强度很低，但围岩应力也很小，则巷道支护并没有多大难度。工程软岩是指在工程力作用下能产生显著塑性变形的工程岩体。工程力是指作用在工程岩体是的力的总和，它可以是重力、构造残余应力、水的作用力和工程扰动力以及膨胀应力等；显著塑性变形是指以塑性变形为主的变形量超过了工程设计的允许变形值并影响了工程的正常使用，包含显著的弹塑性变形、黏弹塑性变形、连续性变形和非连续性变形等；工程岩体是软岩工程研究的主要对象，是巷道开挖扰动影响范围之内的岩体，包含岩块、结构面及其空间组合特征。该定义揭示了软岩的相对性实质，即取决于工程力与岩体强度的相互关系。当工程力一定时，不同的岩体，强度高于工程力水平的大多表现为硬岩的力学特性，强度低于工程力水平的则可能表现为软岩的力学特性。对于同种岩体，在较低工程力作用下，则表现为硬岩的小变形特性；在较高水平工程力的作用下，则可能表现为软岩的大变形特性。综上所述，所为软岩应包含三方面的概念：一是岩体的结构和所处的环境，表现为软弱、破碎、松散、高地应力等；二是岩体的物理、化学和力学特性，表现为低强度、流变、风化、膨胀等；三是围岩的工程特征，表现为长期流变，变形量大、来压迅速等，所谓的“难支护”。2.3 地质软岩与工程软岩的关系工程软岩和地质软岩的关系是：当工程荷载相对于地质软岩的强度足够小时，围岩没有产生大的破坏区，地质软岩不产生软岩显著塑性变形力学特征，即不为工程软岩。只有在工程力作用下围岩产生大破坏区，发生了显著变形的地质软岩，才作为工程软岩。在大深度、高应力作用下，部分地质硬岩也呈现出显著的变形特征，则视其为工程软岩。3.软岩的物理性质、力学性质与工程特性3.1 软岩的物理性质软岩的物理性质包括容重、比重、孔隙率、矿物成分、微结构特征、结构粘结及水理性质等。3.1.1软岩的结构特征通过对我国软弱岩层的粘土矿物分析，其成分主要有四类：高岭石、蒙脱石、伊利石及伊蒙混层矿物。（1）粘土矿物的结构特征高岭石、蒙脱石、伊利石等粘土矿物属于层状或层链状硅酸岩，有两种结构单元类型作为矿物结构的基础：一种是硅氧四面体，另一种是硅氧八面体。高岭石的结构层由一层四面体和一层八面体构成。这种结构具有刚性晶格，阳离子交换量很小，层间不能水化。其水化作用仅靠水分子和晶体外层表面的相互作用进行，晶体结构沿厚度方向并不变化。伊利石和蒙脱石都是两层四面体加八面体构成。蒙脱石构造的明显特征是水和其他极性分子极易进入晶层中，引起晶格沿厚度方向膨胀。蒙脱石具有很强大的离子交换能力，它具有很高的亲水性，遇水泥化、膨胀，强度大大降低。伊利石晶层中间的平衡阳离子主要是钾离子，它的单位晶层比较固定，水和极性分子不易进入层间以致引起膨胀。（2）软弱岩层的微结构特征粘土类岩石的微结构分为5种类型：蜂窝状、骨架状、基质状、絮流状及层流状。蜂窝状结构的特点是疏松、不牢固、孔隙率搞，具有强烈的压缩性，抗压、抗剪强度低。骨架状结构较蜂窝状结构密实一些，其最大的特点是有触变性。具有基质状结构的粘土类岩石在整个无定向的粘土机制中含有无序分不到 粉土粒和沙粒，属于中等密实程度。层流状结构的特征是结构单元按大小具有良好的分选性及岩层里面的高度定向性，具有严重的各向异性。我国煤矿中，年代比较老或者以高岭石、伊利石为主的软弱岩层一般具有絮流或层状结构，而年代比较新或富含蒙脱石矿物的软弱岩层多数具有蜂窝状或骨架状结构。（3）软弱岩层的结构连接软弱岩层的力学性质并不取决于矿物晶体的强度，而在于它们之间的结构力。原始颗粒强度很高，使之发生破坏非常困难，只有矿物颗粒或微集聚体间的相互作用，即结构连接，才是决定软弱岩层强度和变形的本质因素。据分散体系物理、化学、力学的研究成果可知，对粘土类岩石结构连接有重要影响的有磁力、库伦力、分子力、离子静电力、化学力和毛细管力。磁力是由粘土类岩石中的赤铁矿等在颗粒表面形成薄膜产生的，这种力不大。库仑力是由颗粒表面所带静电电荷而产生的，同号相斥、异号相吸。分子力在粘土类岩石中起着很大的作用，其特点是有远距离作用。他受三种类型的相互作用制约：极性分子之间的定向作用；双电极分子电场中非极性分子极化产生的感应作用；在分子和电子相互作用下所产生的分散作用。离子静电力：巷道底板岩层经常是含水的，矿物颗粒与交换离子相互作用即可获得电荷。如果另一个颗粒接近此带电颗粒，则阳离子同时与两个颗粒相互作用，两颗粒之间就会形成离子静电力。化学力：在胶结的粘土类岩石中，由化学价键形成的化学结构连接占优势地位。化学力是近距离作用力，这种结构连接具有很高的能量，接触强度与颗粒晶体结构的强度相似。毛细管力：在三相系的粘土类岩石中应该考虑毛细管弯液面的存在，它可以牵引颗粒，提高它们的连接强度。以分子远距离的相互作用形成凝聚接触；以离子静电力为基础的接触形成过度接触；靠化学键和离子静电力的相互作用形成同相接触。凝聚接触强度低，同相接触强度最高，过度接触强度居中。3.1.2 软岩的水理性质软岩的水理性质一般是指水与软岩作用引起软岩物理状态发生的某些特性，包括岩石的吸水性、水力传导性、软化性、抗冻性、可溶性和膨胀性。对煤矿软岩工程来说，最重要的是软岩的膨胀性和吸水性。由于软岩的矿物成分及微结构特征，造成了它与水的特殊关系，同时软岩内节理裂隙发育，所以水很容易进入软岩内部，引起软化、崩解及膨胀现象，结果导致软岩强度急剧降低。软岩遇水后通常有两种破坏方式：一是软化、碎裂、崩解，但体积基本不增加；二是体积发生膨胀，最终导致软化、松散。（1）含水率岩石的含水率是W是指岩石在天然状态下所含水分的质量与在温度105时烘干至恒重的岩石质量的比值，其计算方法为W=Gw/Grd100% （2-1）式中 Gw岩样中水的质量； Grd烘干至恒重的岩样质量。含水率高是软岩的基本属性之一。根据实验测定，不同时代形成的软岩，其含水特性有很大不同。统计结果表明，经常出现严重失稳的软岩巷道，其岩层的含水率大致为：石炭二叠系软岩W=3%5%，侏罗系软岩W=10%15%，古近系和新近系软岩W=5%15%，第四系软岩W=15%20%。岩石的孔隙率与含水率通常是一致的，因此岩石的含水率反映了岩石中裂隙和孔隙的多少。孔隙率大和含水率高是软岩强度降低的主要原因。（2）软化系数岩石浸水后，引起其强度降低的性质称为水对岩石的软化作用。岩石抵抗水的软化作用的性能主要取决于岩石中亲水性矿物和易溶性矿物的含量以及岩石中孔隙性与微裂隙的发育程度。亲水性或可溶性矿物的含量愈多、岩石中的孔隙和裂隙愈发育，岩石愈易软化，其强度也就降低愈多。水对岩石强度的影响常用软化系数表示，其定义为 =岩石饱水状态的抗压强度/岩石干燥状态的抗压强度由于软岩孔隙、裂隙较多，而且多粘土质组成成分，粘土矿物颗粒较小，其亲水性强。泥岩遇水后，岩石内部增生了大量的微孔隙，这些微孔隙的出现破坏了天然岩样的内部结构体系，使得岩石出现泥化现象。当水贯入软岩的孔隙和裂隙中，细小岩粒的吸附水膜便会增厚，引起软岩的体积膨胀，由于这种体积膨胀是不均匀的，使得软岩内产生不均匀的应力，于是导致了岩石颗粒的碎裂、解体。软岩崩解过程见图3.1。图3.1 软岩崩解过程（3）膨胀蒙脱石与水发生物理化学反应引起软岩膨胀，可是原体积增加50%60%。判别软岩膨胀性的指标有蒙脱石含量及自由膨胀率等。如果在化验粘土质岩石矿物组成时，蒙脱石类矿物含量超过10%15%，自由膨胀率大于40%时，通常就认为属于膨胀性软岩。在这种围岩中掘进巷道就有发生膨胀的危险。岩石的膨胀力是指岩石试件浸水饱和后膨胀所产生的最大内应力，这时试件的含水率即为最终饱和含水率。测试表明，不论是原岩试件还是重塑试件，膨胀力随着膨胀率的增加而明显增大，反之亦然。这说明膨胀率大的岩石，膨胀力也大。膨胀率是岩石分类、判别的可靠指标。岩层吸水膨胀是影响井巷工程稳定性的重要因素，是巷道底鼓的主要原因。3.2软岩的力学性质软岩的力学性质是指其受力后表现出的各种变形及强度特征。岩石受载时首先发生变形，当载荷增大到超过某一数值（极限强度）时就会导致岩石破坏，所以岩石的变形和破坏是岩石在荷载作用下力学性质变化过程的两个阶段。软岩力学的特性与时间是密切相关的。因此，在软岩力学特性测试中，要特变强调时间因素。对于软岩而言，在单轴抗压强度试验中，应变速度大于200/s的加载可视为瞬时加载。3.2.1瞬时加载的力学性质（1）单轴抗压通过单轴抗压试验，可以得到软岩的多种力学特性指标，如弹性模量E、泊松比、单向应力应变（s）曲线等。单轴抗压试验开始阶段内，粘土岩的微裂隙、微孔隙继续闭合，但伴随有少量新的微裂纹产生。对于软岩而言，完全弹性阶段是没有的，即使在很低的应力水平上，也能测的一定的塑性变形。弹性变形段过后，纵向变形曲线开始发生弯曲，横向变形同样呈非线性增加。当应力达到粘土类岩石的单轴抗压强度时则发生破坏，承载能力降低。在此阶段内新裂纹占优势，随着应力增加，微裂纹不断产生和发展，最后汇合成宏观裂纹，是粘土类岩石破坏。由此可见，软弱岩层单轴压缩变形与强度特征在于：由压密阶段过渡到弹性阶段，最后由于裂纹数目及尺寸的增加使得软弱岩层发生破坏。由单轴抗压试验可知，一般软岩的单轴抗压强度为530MPa，弹性模量E为1015GPa，泊松比为0.250.35。（2）三轴抗压通过三轴抗压试验可以测得软岩的多项强度指标，如内聚力C和内摩擦角等，它是确定软岩强度判别依据的必要实验依据。我国矿区大多数软弱岩层的单轴抗压强度小于20MPa，内聚力小于3MPa，内摩擦角小于35。有些岩层虽然岩块强度强度很高，但是由于岩体内节理裂隙发育，再受到风化及水作用的影响，导致岩体强度很低。此外，随着矿井开采深度的不断增加或受到采动影响，有些强度大的岩层也表现出大变形特性，这就是高地应力岩层。所以软岩的力学参数仅是其特性的一个方面，应该把岩石放在具体生产及地质条件下判断是否属于软岩的范畴。（3）抗剪与抗拉剪切试验中，可以得到软岩的内聚力C、内摩擦角和剪切强度。由于结构连接形式不同，不仅软弱岩层的抗剪强度有显著差异，而且其变形过程表现出不同的特性。对于结构疏松、孔隙率大的凝聚接触型软弱岩层，其抗剪强度很低，仅有很小的弹性变形阶段，之后便是塑性流动。对于过度接触性软弱岩层，其弹性阶段较长，峰值强度与残余强度相差较小。而对于强度较高的同相接触型岩石，几乎到抗剪极限都是弹性变形，残余强度比峰值强度小很多。因为软岩的单向抗拉强度很小（），也只有蠕变I阶段和II阶段，但是II阶段蠕变曲线为稍有上升的斜直线，在相当长的时间内不出现III阶段。不稳定蠕变。在比较高的应力水平下（=），连续出现蠕变I、II、III阶段，变形在后期迅速增长而导致破坏。材料的蠕变曲线通常是通过实验得到的，也可以通过现场实测得到。应该指出，只有在无支护巷道的围岩变形曲线属于蠕变曲线，因为无支护巷道内压力为0，外压力即原始地应力始终不变，因此，其变形曲线是在不变荷载条件下所测得。（2）松弛性松弛也是流变的一种特殊状态，是指物体内部的应变状体一定，应力状态随着时间变化的一种力学现象。松弛性是指在保持恒定变形条件下，应力随时间延续而逐渐减小的性质，用松弛方程 和松弛曲线表示（见图3.3）。图3.3 松弛曲线松弛特性可划分为3种类型：立即松弛。变形保持恒定后，应力立即消失到0松弛曲线与轴重合，如图3.3中所示所示。完全松弛。变形保持恒定后，应力逐渐消失，如图3.3中，曲线。不完全松弛。变形保持恒定后，应力逐渐松弛，但最终不能完全消失，而趋于某一定值，如图3.3中，曲线。还有一种极端情况：变形保持恒定后应力始终不变，即不松弛，松弛曲线平行于t轴，如图3.3中曲线。在同一变形条件下，不同材料具有不同类型的松弛特性；同一材料，在不同变形条件下也可能表现为不同类型的松弛特性。松弛曲线也是由实验得到的。（3）流动极限的衰减性质流动极限就是具有流变性材料的屈服极限。实验证明，它往往随着时间的延长而衰减。软岩流变的另一重要特征是随强度时间延长而明显降低。材料的流动极限衰减性质对于实际工程施工具有重要意义，但是由于目前的实际资料还很少，所以在流变分析中还很难考虑这一因素。3.2.3软岩的变形与强度特征（1）岩体的变形特征取决于结构面与结构体。对于块状结构的软岩，加载初期有压密阶段,弹性阶段短，塑性变形大，最终表现为主破裂面贯通结构面，呈滑移破坏。破裂结构的软岩，弹性阶段极短，塑性阶段较长，主要为沿其中的软弱结构面滑移破坏，属塑性破坏。（2）软岩的强度特征与岩体的尺寸、结构及应力状态有关，它有以下特点：随着岩体尺寸的增大，其强度降低。应力方向与结构面之间的夹角明显地影响着岩体强度。随着侧向应力的增大，结构面对岩体强度的影响减小。低围压下岩体强度的结构效应明显，而在高围压下结构的影响不明显，其力学特征近似完整岩石。3.3软岩物理性质与力学性质的关系3.3.1软岩矿物成分与力学性质的关系由于高岭石抗剪强度最高，伊利石次之，蒙脱石最低，所以随着蒙脱石含量增加，膨胀土的内摩擦角逐渐减小。这种趋势在蒙脱石含量小于40%时比较明显，之后曲线趋于稳定。即蒙脱石含量达到一定数值后，它的变化对膨胀土的抗剪强度没有多大影响。当软弱岩层中主要粘土矿物成分是伊利石时，伊利石与沙粒含量的比值控制着岩石的强度特征和变形特征。软弱岩层的抗压强度、弹性模量、抗剪强度等随着砂粒含量增大而增大。对于含有伊利石、高岭石及砂粒的软弱岩层，砂粒含量是决定其力学性质的重要因素，随着砂粒含量的增加，岩石强度增高。对于有多种成分的软岩，其力学性质与矿物成分亦有明显的规律性。凡含有大量蒙脱石矿物的软弱岩层，其单轴抗压强度一般小于10MPa；蒙脱石含量达40%以上时，单轴抗压强度一般不会超过30MPa。随着蒙脱石及伊蒙混层矿物含量减小，单轴抗压强度有增大的趋势。3.3.2软岩微结构与力学性质的关系孔隙率是反应软岩中孔隙、裂隙的一个综合指标。随着孔隙率的增加，软岩强度降低。具有凝聚接触的软岩孔隙率非常高，因而具有较大程度的压缩性，其抗压、抗拉及抗剪强度都很低。软岩受力后孔隙率将发生变化，随着孔隙率的增加，强度降低。软弱岩层受力后微结构不断变化，表现为微裂纹的产生、扩展及汇合。在应力偏量大的情况下，软弱岩层的微裂纹既长又宽，是其体积增加的本质原因，说明在大偏应力下，扩容是软弱岩层巷道变形的一个重要原因。3.4软岩的工程特性软岩之所以能产生显著地塑性变形，是因为软岩中的泥质成分和结构面控制了软岩的工程力学特性。一般说来，软岩具有可塑性、膨胀性、崩解性、流变性、触变性。3.4.1可塑性可塑性是指软岩在工程力的作用下产生变形，去掉工程力之后这话总变形不能恢复的性质。低应力软岩、高应力软岩和借利好软岩的可塑性机理不同，低应力软岩的可塑性是由软岩中泥质成分的亲水性所引起的，而节理化软岩是有所含的结构面扩展、扩容引起的，高应力软岩是泥质成分的亲水性和结构面扩容共同引起的。3.4.2膨胀性软岩在力或水的作用下体积增大的现象，称为软岩的膨胀性，根据膨胀机理，膨胀性可分为内部膨胀性、外部膨胀性和扩容膨胀性三种。（1）内部膨胀性也称为层间膨胀性，它是指水分子进入晶胞层间而发生的膨胀现象。（2）外部膨胀性是极化的水分子进入颗粒与颗粒之间而产生的膨胀现象，也称为粒间膨胀性。（3）扩容膨胀性是软岩受力后其中的微裂隙扩展、贯通而产生的体积膨胀现象，故亦称为应力扩容膨胀性。实际工程中，软岩的膨胀是综合机制，对低应力软岩来讲，以内部膨胀和外部膨胀机制为主；对节理化软岩来讲，则以扩容机制为主；对高应力软岩来讲，可能是诸种机制同时存在且均起重要作用。3.4.3崩解性低应力软岩与高应力软岩、节理化软岩的崩解机理是不同的。低应力软岩的崩解性是软岩中的粘土矿物集合体在与水的作用时膨胀力不均匀分布造成的崩裂现象；高应力软岩和节理化软岩的崩解性则主要表现为在巷道工程力的作用下，由于裂隙发育的不均匀造成局部张应力集中而引起的向空间崩裂、片帮的现象。高应力软岩也存在着遇水崩解的现象，但不是控制性因素。3.4.4流变性软岩是一种流变材料，流变特性材料的力学性状和行为是流变学的研究范畴。流变性又称粘性，是指物体受力变形过程与时间有关的变形性质。软岩的流变性包括弹性后效、流动、结构面的闭合和滑移变形，流动又可分为粘性流动和塑性流动。弹性后效是一种延迟发生的弹性变形和弹性恢复，外力卸除后最终不留下永久变形。流动是一种随时间延续而发生的塑性变形，其中粘性流动是指在微小外力作用下发生的塑性变形，塑性流动是指外力达到极限值后才开始发生的塑性变形。闭合和滑移是岩体中结构面对压缩变形和结构面间的错动，也属塑性变形。3.4.5易扰动性软岩的易扰动性系指由于软岩软弱、裂隙发育、吸水膨胀等特性，导致软岩抵抗外界环境扰动的能力差，对卸荷松动、施工震动、临近巷道施工扰动极为敏感，而且具有吸湿膨胀软化、暴露风化的特点。综合上述内容可以看出，不同地质时期的软岩由于其生成环境不同，矿物含量也不同，表现在工程上，其水理性质、化学性质和力学性质都存在较大差别。4.软岩巷道工程支护基本理论4.1现代支护理论随着岩石力学的发展和锚喷支护的应用，逐渐形成了以岩石力学理论为基础的，支护与围岩共同作用的现代支护原理，应用这一原理就能充分发挥围岩的自承力，从而获得非常好的经济效果。归纳起来，现代支护原理包含的主要内容有以下几个方面：（1）现代支护原理建立在围岩与支护共同作用的基础上，即把围岩与支护看成是由两种材料组成的复合体。按照一般结构观点，亦即把围岩通过岩石支撑环作用使之成为结构的一部分。（2）充分发挥围岩自承能力是现代支护原理的一个基本观点，并由此降低围岩压力以改善支护的受力性能。发挥围岩的自承能力，一方面不能让围岩进入松动状态，以保持围岩的自承力；另一方面允许围岩进入一定程度的塑性，使围岩自承力得以最大限度的发挥。当围岩洞壁位移接近允许变形值时，围岩压力就达到最小值。围岩刚进入塑性时能发挥最大自承力这点可由图4-1加以说明。图4.1 岩石应力应变和摩擦力位移曲线（a）岩体单轴压缩试验 的应力应变关系；（b）岩体节理面位移和摩擦力的关系I弹性区；II强度下降区；III松动区现代支护原理一方面要求采用快速支护、紧跟作业面支护、预先支护等手段限制围岩进入松动；另一方面要求采用分次支护、柔性支护、调节仰拱施作时间等手段允许围岩进入一定程度的塑性，以充分发挥围岩的自承能力。（3）现代支护原理的另一个支护原则是尽量发挥支护材料本身的承载力。采用柔性薄型支护、分次支护、封闭支护以及深入到围岩内部进行加固的锚杆支护，都具有充分发挥材料承载力的效用。（4）根据地下工程的特点和当前技术水平，现代支护原理主张采用现场监控测试手段，指导设计和施工，并由此确定最佳的支护结构形式、参数、施工方法和施工时机。（5）现代支护原理要求按岩体的不同地质、力学特征，选用不同的支护方式、力学模型和相应的计算方法以及施工方法。4.2软岩工程支护原则与对策（1）根据不同压力类型选用不同巷道支护方法松软岩层存在松动压力、变形压力和膨胀压力等三种主要围岩压力类型。对松动压力可以采用刚性支护来防止破碎岩块的垮落，同时采取加固围岩措施。对变形压力根据流变特征设计支护刚度、控制支护时间和施工顺序，在不产生有害变形的前提下，通过可缩性支架或支护结构允许围岩适当变形，以释放部分能量。对于膨胀压力，除采取与变形压力相同原则外，特别要预防围岩物理化学效应，防止围岩脱水风干，遇水再膨胀或崩解。（2）改善围岩力学性质，充分发挥围岩自承能力改善围岩力学性质主要通过提高围岩的内聚力、内摩擦角、抗压强度、弹性模量等力学指标来提高岩体强度。软岩巷道支护体结构及强度设计时，应与加固围岩、提高围岩自承力相结合。（3）降低围岩应力和先放后让与边让边抗相结合软岩巷道支护应建立“二次支护”的概念，采取卸压、让压与加固和支护相结合的方法。对于高地应力，采取卸压措施降低围岩的地应力，要卸的充分；对于大变形，要让得适度；对于软弱部分，要进行围岩加固；对于威严整体，要有足够刚度支护体。井巷开挖后，采用与围岩共同形成承载结构；另一方面，使围岩在“应力解除”后因回弹、膨胀变形而产生的高压得以释放，支架与围岩共同协调变形。二次支护在经测定确定围岩变形位移已趋于平稳后施作，此时，支架应具有一定的刚度和强度，防止围岩继续产生过量的变形而引起支护失败。二次支护仍应本着“让”的原则实施。（4）消除“环境效应”对岩体强度的不利影响（5）根据围岩压力分布特点选择合理的断面形状（6）通过施工监测动态调整支护设计与参数巷道支护应视为一个过程，通过监控量测信息反馈调整支护参数。当前国内外施工均以允许收敛变形量和收敛变形速度来检测地下工程的稳定性。总之，软岩中巷道的支护应根据软岩的具体工程地质特征及力学特性，并重视软岩塑性流变的特性，确立适宜的支护结构和支护方式，支护方式的选择，应消除水对围岩的影响，需本着“放、让、顶”的思想，遵循“以柔克刚，先柔后刚，先放后让，柔放适度，适时顶住”的原则。4.3应力控制理论应用围岩应力控制理论是对巷道围岩进行控制的最有效的途径。应力控制法也成为围岩弱化法、卸压法等，它是通过局部弱化围岩来调整围岩的应力分布状态，如变径向应力为切向应力。通过改变应力方向，使巷道始终处于良好的应力环境，从而达到提高其稳定性的目的。4.3.1躲压躲压主要表现为巷道位置的选择。围岩控制理论就是充分利用变形持续过程的这段时间使围岩二次应力围岩二次强度支护体的强度，从而保持围岩稳定，使支护有效。围岩的变形特征是极其复杂的，它决定于许多因素，如应力状态、岩性、结构面、胶结程度、含水情况和时间效应等。4.3.2钻孔卸压通过在被保护的巷道威严内钻孔，使掘进引起的支承压力峰值向围岩深部转移，从而使巷道处于应力降低区。同时，钻孔还为巷道围岩变形提供了一定补偿空间，吸收一部分变形，从而减小巷道变形量。研究表明，在巷道围岩中钻卸压孔后，沿卸压孔方向或沿卸压孔排列方向的巷道变形量减小，而垂直卸压钻孔排面方向的巷道变形量增大。即在两帮钻卸压孔时，两帮相对移近量减小，而顶、底板相对移近量增大；相反。在顶、底板中钻卸压孔时，顶底板相对移近量减小，两帮相对移近量增大。因此，若要减小两帮变形量，可在巷道两帮钻卸压孔；若要减小顶、底板相对移近量，应在顶、底板中钻卸压孔。若欲控制巷道底鼓，只需在底板岩层中钻卸压孔。钻卸压孔的效果取决于卸压钻孔的长度、孔距和孔径。卸压钻孔长度决定了卸压后支承压力峰值的位置，因为从理论上讲，支承压力向围岩深部转移的深度等于卸压钻孔的长度。卸压钻孔的间距b应以能确保钻孔间的煤柱破坏，从而使支承压力峰值向巷道围岩深部有效转移为原则。因此，卸压孔的间距与开采深度、煤岩强度和卸压孔直径相关。J.P.A.Roest等人的研究表明，当卸压孔间距为其直径的1.51.7倍时，卸压效果最佳。而卸压孔直径d也有一个最佳值，有研究表明，当d/B=0.1时，卸压效果最好。初卸压钻孔的长度、间距和孔径外，钻孔卸压的效果在很大程度上与卸压时机有关，越早卸压效果越好。图4.2 变形量与卸压钻孔间距的关系1顶底板相对移近量；2两帮相对移近量4.3.3钻孔松动爆破卸压（1）钻孔松动爆破卸压钻孔松动爆破卸压是在巷道底板或两帮钻深度较小的炮孔，在孔底进行限制性爆破，在煤岩体中形成一个连续的松散、破碎带，将掘巷产生的支承压力峰值转移到巷道围岩深部，从而达到卸压的目的。同时，已经松散、破碎的煤体具有缓冲、垫层作用，即巷道深部围岩变形将首先作用于它，当它完全被压实后才作用于巷道周边的围岩和支架，巷道才开始变形。可见，钻孔松动爆破卸压可以延迟和减小巷道变形。实验表明，应用此法控制巷道底鼓可使底鼓延迟310个月产生，底鼓量减小6075%。因此，在巷道底板中进行松动爆破卸压，可以有效防治巷道底鼓。（2）爆破卸压与注浆加固结合实践表明，钻孔松动爆破卸压法在围岩条件好时可以在一定程度上减小巷道变形量，延迟巷道变形，特别是在控制巷道底鼓方面较为有效。然而，随着松散破碎带煤岩体被压实，卸压作用也随之消失。为了改善钻孔松动爆破卸压效果，可以将卸压与松散破碎带围岩的加固结合起来。这种方法先通过钻孔松动爆破卸压，然后对已经起到卸压作用的松散破碎围岩进行注浆加固，因而可获得比单一方法更好的效果。但这种先卸压后加固的方法施工工艺复杂，故在此基础上又发展了一种爆破加固法。爆破加固法的爆破卸压与加固工作同时完成，大大简化了施工工艺。（3）爆破卸压与支架加固相结合这种方法的实质是：在距巷道周边一定深度处，靠装填在一种特制的管缝式锚杆中的炸药爆破形成卸压带，同时锚杆开裂加固卸压带以内的巷道周边围岩。这种方法即起到了卸压效果，又改善、提高了巷道周边围岩的稳定性。4.3.4开槽（缝）卸压这种方法实际上相当于钻孔卸压法的钻孔中心距为钻孔直径的特殊情况，因此它的卸压原理与钻孔卸压法相同，只是卸压过程不同。它是通过在被保护巷道的两帮或定、底板总开卸压槽，是支承压力峰值向巷道围岩深部转移，使巷道处于应力降低区，从而达到卸压的目的。同时，与钻孔卸压法开的卸压钻孔一样，卸压槽（缝）还为巷道围岩变形（提供了补偿空间，从而使巷道变形量减小。开槽（缝）卸压在理论上讲可以获得更好的卸压效果，但由于这种卸压方法目前还没有合适的开槽机具，而且要在巷道的不同位置开槽也有较大困难，故在实践中多采用钻孔代替槽（缝）。4.4围岩加固理论4.4.1锚杆机械加固原理目前，人们提出多种机理来解释锚杆的支护效果，如悬吊作用、组合梁作用、组合拱作用等。这些观点都有合理的成分，在一定程度上说明了问题。根据岩体结构控制论的观点，巷道围岩的稳定性主要受岩体结构的控制，围岩变形主要是结构变形，围岩的破坏主要是结构破坏，因此应从控制围岩结构变形和破坏角度来分析锚杆的支护机理。表4.1 几种典型的锚杆支护作用机理锚杆限制约束围岩变形，并向围岩施加压力，从而使处于二维应力状态的硐室内表面附近的围岩变为三维应力状态，能制止围岩强度的恶化加固作用由于系统锚杆的加固作用，使围岩中尤其是松动区的节理裂隙破裂面得以连接，因而增大了锚固区围岩的强度。锚杆对加固节理发育的岩体和围岩松动区是十分有效的，有助于裂隙岩体和松动区整体性增强，形成加固带组合梁作用对于水平和缓倾斜的层状岩体，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层理间摩擦阻力，从结构力学观点来看，就形成了“组合梁”悬吊作用为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其与稳定围岩连接起来，这种作用主要表现在加固局部失稳的岩体中4.4.2化学注浆加固原理围岩注浆加固原理(见图4.3)关键有两条：一是提高破裂岩体强度。利用注浆锚杆内浆液充填破裂围岩内的破裂面，将破裂岩体固结起来，使破裂围岩内块体粘结成整体结构，同时使原破裂围岩块体由单向或双向受力状态变为三向受力状态，从而大大提提高破裂岩体残余强度和改善其力学性能。二是由于注浆锚杆向围岩中注浆，使得注浆锚杆本身和普通端锚锚杆变成全长锚固锚杆，提高了锚杆的锚固力及锚固体的强度，从而增加围岩自身承载能力，提高了支护结构的整体性，保证围岩的稳定性。归纳起来，破裂围岩锚注支护机理主要有以下几点。图4.3 注浆加固支护机理图1普通金属锚杆；2注浆锚杆；3金属网喷层；4注浆扩散范围；5锚杆作用形成的锚岩拱；6喷网层作用形成的组合拱（1）注浆提高巷道围岩内破碎岩体的强度和变形模量围岩注浆加固往往与其他巷道支护形式结合起来，它不仅改善围岩岩性和应力分布，而且大大缩小围岩变形，减轻支架承受的外载压力，改善了支架的受力状况。（2）充填压密裂隙注浆时浆液在泵压的作用下，渗透充填一些裂隙，另外经挤压可以使一些填不到的裂隙闭合，提高围岩的强度。降低岩体的孔隙率，可大幅度提高岩体的强度。同时，裂隙内充满加固材料或压密后，裂隙附近岩体将由所处的二向应力状态变为三向应力状态，脆性减弱、塑性增强。（3）注浆封闭水源、隔绝空气由理论研究和工程实践得知水对巷道围岩有软化、溶蚀等作用，能显著降低巷道围岩的强度。围岩注浆可有效封堵水通道，隔离巷道流水及防止或减轻水对围岩的软化，避免围岩强度因水的影响而大幅降低。风化也会对围岩强度造成较大损失，围岩注浆后封堵了裂隙，可有效防止围岩风化。4.5二次支护原理软岩的二次支护理论是在实践中形成的，它是实现软岩加固承载圈的施工方法。它根据围岩变形量测结果，确定二次支护时间、方法和支护刚度，以达到最佳支护效果。4.5.1一次支护存在的问题我国在软岩巷道掘进方面强调一次成巷，目的是针对软岩变形速度快、变形量大、变形时间长的围岩特征以提高支护刚度、减少围岩暴露时间，达到阻止和减缓围岩变形的目的。然而实践证明，对于软岩巷道，由于围岩流变性较强，变形需要很长一段时间才能稳定，所以单纯提高支护刚度，依靠一次支护解决支护问题不是很有效的。单纯一次立即支护存在的问题：（1）不能适应软岩的变形规律。 （2）单纯一次立即支护恰值围岩的剧烈变形期巷道刚刚开挖不久，围岩变形速度快，变形压力大，变形量大，需要一段时间应力调整后方能趋于稳定。因此，一次成巷，立即封闭围岩，构筑永久支护往往使围岩长期不稳定。4.5.2软岩巷道二次支护原理硬岩巷道支护原理不允许硬岩进入塑性，因进入塑性状态的硬岩将丧失承载能力。而软岩巷道的独特之处是其巨大的塑性能必须以某种形式释放出来。假设巷道开挖后使围岩向临空区运动的各种力的合力为（见图4.4），则软岩巷道支护原理可表示为式中 挖掉巷道岩体后使围岩向临空区运动的合力，包括重力、水作用力、膨胀力、构造应力和工程偏应力等； 以变化的形式转化的工程力，可以包括弹塑性转化，念弹塑性转化，膨胀力的转化，对于软岩来讲，主要是塑性能以变形的方式释放； 围岩自撑力，即围岩本身具有一定强度，可承担部分或全部荷载； 工程支护力。图4.4 PT合力示意图软岩巷道和硬岩巷道围岩变形的主要差别在于软岩变形有着明显的时间特性，其塑性能的释放和围岩的变形不可能在短时间内完成，一般要经历较长的时间。5.软岩工程稳定检测技术和支护技术5.1施工监测技术5.1.1监测的意义与目的监测的目的，一是井下作业人员通过随时观测巷道围岩活动情况，一旦发现异常，可及时采取措施，保证安全生产；二是通过监测获得围岩稳定状况的信息，为修改、完善设计提供依据。大松动圈软岩巷道的稳定性是一个过程十分复杂的问题，监测工作作为软岩巷道施工必不可少的一个重要组成部分，通过对松动圈厚度值、围岩表面收敛变形、围岩内部位移等数据观测可及时准确地掌握围岩变形力学形态随时间的变化情况等，在此基础上，注意调整支护结构和参数的合理性，妥善安排施工工艺过程，一直到表征围岩和支护系统力学状态的物理量随时间而渐趋稳定，以维护巷道的稳定。软岩工程监测的目的可以概括为以下几点：（1）监测支护参数的有效性由于岩体生成条件和地质作用的复杂性，地下工程软岩的稳定性受到施工方法、开挖顺序、支护方法、支护时间及围岩的物理力学性质等诸多因素的影响，使得软岩工程支护设计很难准确地适应围岩的力学性质，所以通过施工过程中对某些参数进行现场监控量测，往往能人情许多模糊因素所导致的开挖后围岩和支护上出现的力学行为，来验证支护设计的正确性，监督施工进程，同时通过上述量测信息的反馈，可以及时对原设计支护形式或者支护参数进行修正提供科学的依据。（2）合理确定二次支护时间一次支护后由于围岩应力的释放，一般支护结构均不能适应巷道较大的变形，导致第一次支护必然有一定数量的破坏。通过分析监控量测数据，主要依据围岩松动圈、围岩变形收敛值以及收敛速度，支护受力的实测数据等，可以合理地控制围岩变形及确定二次支护的时间。（3）确定合理的预留变形量由于大松动圈软岩巷道的围岩表面收敛变形量大，在巷道断面设计时必须预留一定的围岩表面收敛变形量，以备变形收缩到一定程度时，不至于影响巷道的使用及巷道维修。5.1.2监测的内容与方法工程观测的内容较多，一般有三个方面：一是位移量测，二是应力量测，三是支护结构上的压力量测。（1）围岩表面位移量测巷道围岩表面位移直观地反映巷道表面位移的大小及巷道断面的缩小程度，可以判断围岩的运动是否超过其最大允许值，是否影响巷道的正常使用。而位移量、位移速率、位移随时间的变化规律和围岩最终的位移量则是指导施工、评定围岩稳定重要指标。（2）围岩内部位移监测围岩内部位移反映距巷道表面不同深度的围岩移近量，可以判定围岩的塑性区范围以及围岩的稳定状况，分析锚杆和围岩之间是否发生错动，判断锚杆的应变是否超过极限应变，是衡量围岩稳定性及检验支护效果的依据。（3）围岩松动圈监测松动圈的测定方法很多，有钻孔潜望镜法、钻孔摄影法、钻孔电视法、形变电阻率法及声波测试法等，最为常用和方便的声波测试法。（4）锚杆受力监测锚杆受力监测是用锚杆测力计和测力锚杆进行的。锚杆测力计用来观测锚杆托板的托锚力，测力锚杆用以观测全长锚固锚杆受力沿杆体长度的分布情况。观测锚杆的受力状况是全面分析锚杆锚固机理及评价支护效果的基础。5.2软岩支护结构类型按照对软岩支护结构的作用机理不同，目前采用的支护结构可归纳为如下三类：（1）外部支护这类支护结构通常具有足够大的刚度和断面尺寸，一般用来承受强大的松动压力。通常采用砌碹、金属支架、钢筋混凝土大弧板等。（2）内部加固这类支护结构主要由锚杆、锚索和围岩注浆等，主要通过提高围岩的内聚力和摩擦角来提高围岩的强度，从而提高围岩的自承能力。（3）联合支护在软岩工程中，一般都必须实施人工支护才能保持其一定的稳定性。因而，软岩工程发展中的主要问题是围岩稳定性控制。5.3围岩外部支护5.3.1砌碹支护砌碹支护过去是一种比较常见和简单的支护技术，约占我国地下采煤巷道支护中的20%，主要材料是石料和混凝土等。在井下巷道支护中，一般以碹体的形式出现，以阻挡巷道的四周来压。在浅埋低应力巷道工程中，砌碹支护能较好地维护巷道的稳定。但在软岩工程中，一般传统的砌碹支护会产生多种严重破坏，无法有效保证工程的长期稳定。5.3.2金属支架支护拱形可缩性金属支架用矿用特殊型钢制作，它的结构如图5.1所示。每架棚子由三个基本构件组成一根曲率为的弧形顶梁和两根上端部曲率为的柱腿。弧形顶梁的两端插入或搭接在柱腿的弯曲部分上，组成一个三心拱。图5.1拱形可缩性金属支架支架可缩性可以用卡箍的松紧程度来调节和控制，通常要求卡箍上的螺帽扭紧力矩大约为150Nm，以保证支架的初撑力。在设计巷道断面选择支架规格时，应考虑留出适当的变形量，以保证巷道的后期使用要求。影响金属支架承载能力的因素有很多，主要有以下几个方面：（1）断面形状和大小。（2）外载作用形式。（3）壁后充填填实情况。（4）支架架设质量。5.3.3混凝土大弧板支护混凝土大弧板支护是专为软岩设计的新型支护，见图5.2。这种支护的特点是采用了超高标号钢筋混凝土弧板，弧板混凝土强度等级达C100。其截面含刚率1.3%左右，板厚0.20.3m，宽0.320.49m，每块重4.88t，每圈根据巷道断面大小由46块弧板组成圆形支架，每23圈相接成巷1m。支架的每米均布承载能力达500700kN。图5.2 混凝土大弧板支护图1平滑可缩夹层；2软性充填材料；3吊装孔、注浆预留孔；4混凝土高强度弧板5.4围岩内部加固支护5.4.1传统锚喷支护锚喷支护是一个支护系列，和其他支护技术相比有其众多优点，它可用于不同岩性、不同断面、不同用途的各种地下工程。实践证明，它的经济效益也比较显著，该技术目前已得到广泛应用。（1）锚喷支护的特点及时性。密贴性。封闭性。可分性。适应性。组合性。经济性。 科学性。（2）软岩巷道对锚喷支护的要求不宜采用端锚。立即封闭围岩。提高锚喷的柔性。（3）喷层喷层的作用主要是封闭、加固围岩，防止危石下落，提高围岩强度等。目前地下工程锚喷支护的喷层多为喷射混凝土或水泥砂浆，凝结硬化后为脆性材料，其柔性很差，只能承受压力，抗拉、抗剪强度极低。为满足一次支护时软岩初期变形量大、变形速度快，而且保证喷层不开裂，则要求喷层有较大的柔性。（4）锚杆锚杆的作用按其作用机理不同有悬吊、加固围岩等。锚杆的种类根据其锚固的形式分为端头锚固和全长锚固，按变形特征可分为全长摩擦式、全长粘结式和可拉伸式等多种。5.4.2高强预拉力锚杆支护5.4.3锚索与锚注支护（一）锚索支护与锚杆支护相比，锚索支护具有锚固深度大、锚固力大、可施加较大的预紧力等诸多优点，是大松动圈巷道支护加固不可缺少的重要手段。其加固范围、支护强度、可靠性是普通锚杆支护所无法比拟的。锚索主要起悬吊作用，它把下部松动圈及可能不稳定的岩层吊于上部稳定的岩层，或者大松动圈之外，因此，依据悬吊理论，则锚索的总长度应按下式计算式中 锚索的锚固段长度，常取1500mm； 锚索的外露长度，常取150250mm； 锚索的有效长度（松动圈的厚度值或者不稳定岩层厚度值）。（二）锚注支护（1）锚注支护参数确定注浆锚杆的间排距注浆孔的布置应是相邻两孔固结浆液的径向分布在一定程度上互相贯通，且浆液多余的部分能充填固结体之间的孔隙。根据孔的布置方式及每个注浆孔的扩散半径，可以确定出孔间距的大小。注浆参数注浆参数主要指注浆量、注浆压力和注浆时间等。这些参数必须根据巷道围岩需要注浆范围的大小、裂隙的发育程度等因素来确定。注浆量的大小最主要的注浆参数之一，由于围岩的裂隙发育情况、松动范围和围岩性质等方面的差异，单位体积的围岩注浆量往往有很大差别。如果注浆量确定。那么注浆压力和注浆时间往往是相辅相成的。注入同样体积的浆液所需的时间就越少；反之亦然。（2）注浆工艺及注意事项施工必须严格按照有关的规程进行，并应注意各工序的先后次序及其匹配关系，一般的巷道锚注施工工艺流程如图5.3所示。图5.3巷道锚注施工工艺流程为保证锚注任务的顺利完成，中空注浆锚杆的安装和注浆过程中还必须注意下述事项：迎头巷道成型后，要紧跟迎头及时进行喷浆护表等一次支护。为保证注浆锚杆的锚固质量及围岩注浆过程中的封孔效果，锚杆必须按照设计图纸要求的尺寸和材质加工制作。锚杆注浆前必须确保其通畅，遇有管芯堵塞的锚杆，不允许注浆。注浆泵水平放置在巷道底板上，不允许注浆泵在注浆过程中有晃动、倾斜等现象发生。按特性曲线图，调节调压阀至所需的注浆终压。浆液的调制必须严格按设计的配方、配比进行，调浆前筛除水泥等干料中的杂物，并在专门的调浆容器内进行调浆工作，严禁在吸浆捅内调浆。5.5软岩联合支护5.5.1联合支护的概念联合支护结构是柔性支护与刚性支护的组合，系指采用多种不同毕能的单一支护的组合结构。联合支护中单一支护各自充分发挥其所固有的性能，扬长避短，共同作用，以适应围岩变形的要求，最终达到围岩和巷道稳定的目的通常初期支护是柔性支护，一般采用锚喷支护；最终支护采用刚性支护。5.5.2联合支护的原则（1）巷道开挖初期围岩变形速度最快、变形量大，因此，一次支护必须满足大变形的要求。（2）巷道开挖后采用的各种支护方法都应是联合支护的组成部分。（3）联合支护方法必须针对围岩性质及地址条件进行设计，不应前篇一律。（4）各种单独支护方法应相互间刚柔相济，相辅相成。（5）联合支护取材方法不应过于繁杂，应采取简易的组合方式，以便现场施工。5.5.3联合支护的主要形式（1）各种锚杆支护的联合锚杆在巷道支护中的作用是不同的，可分为超前锚杆、围壁插筋锚杆、径向加固锚杆，还有加固顶板的桁架锚杆等。各种锚杆优选组合是最积极、最实用、最有效的方法。（2）锚喷支护与U型钢支架联合锚喷支护与U型钢支架联合最方便，效果也是比较好的，只要经济上允许，通常优先使用。（3）锚喷支护与砌体支护的联合锚砌联合中砌体包括料石、混凝土砌块以及钢筋混凝土弧板等。这种联合支护壁后充填非常重要，否则达不到预期效果。（4）锚喷、锚注与U型刚联合支护即在锚喷支护与U型刚支架联合支护的基础上注浆以加固围岩。（5）“三锚”耦合支护即同时使用锚杆、锚索和锚注技术，在大松动圈软岩巷道中，利用锚杆的挤压成拱、锚索的悬吊和减跨、锚注的通过提高岩体粘聚力及摩擦角来提高岩体的抗剪强度来进行联合支护，这种方法成为“三锚”耦合支护。“三锚”耦合支护要注意三种支护方式的不同作用机理，在设计施工中要注意施工的先后顺序和时机，以达到最佳耦合效果。“三锚”支护的独特优点是，不仅主动加固围岩，而且能把深部围岩强度调动起来，和浅部支护岩体共同作用，控制巷道稳定性，这将是软岩巷道支护的主流发展方向。6软岩工程支护技术前景软岩巷道支护方面，近10多年来，已经取得了一系列的科技成果和经验，但是煤矿软岩围岩控制技术无论在理论研究和设计上，还是在支护工艺、配套设备以及施工组织上都有待于进一步完善和提高。6.1软岩工程信息技术为了推动我国煤矿软岩巷道威严控制技术的进一步完善和发展，对我国软岩巷道围岩控制技术的理论和生产实践进行全面的总结分析，对已有的理论与工程实践进行深入细致的研究，建立比较系统的、能够指导和运用于软岩工程实际的软岩工程技术智能信息系统，具有极其重大意义。因此，软岩工程技术的信息化势在必行。6.2软岩工程测试技术同其他工程材料相比，巷道围岩