高強(qiáng)度鋼纖維混凝土的力學(xué)特征及在高應(yīng)力軟巖巷道中的應(yīng)用

梁新民，張永達(dá)，單 強(qiáng)，明世祥

（1.金屬礦山高效開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，鄭州450006）

高強(qiáng)度鋼纖維混凝土的力學(xué)特征及在高應(yīng)力軟巖巷道中的應(yīng)用

梁新民1，2，張永達(dá)1，2，單 強(qiáng)3，明世祥1，2

（1.金屬礦山高效開(kāi)采與安全教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；2.北京科技大學(xué)土木與環(huán)境工程學(xué)院，北京100083；3.中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院鄭州礦產(chǎn)綜合利用研究所，鄭州450006）

為了滿(mǎn)足高應(yīng)力軟巖巷道對(duì)于支護(hù)材料高強(qiáng)度、高韌性的要求，本研究提出在素混凝土中摻入適量高性能鋼纖維的方法來(lái)改善混凝土的整體力學(xué)性能。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)3類(lèi)高強(qiáng)度鋼纖維混凝土及素混凝土試塊進(jìn)行力學(xué)性能對(duì)比試驗(yàn)，得出在鋼纖維體積摻率為1.01%下B型鋼纖維具有更好的抗變形和抗沖擊性能。以圍壓恢復(fù)加固理論為指導(dǎo)，研究提出了澆灌鋼纖維混凝土、全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿被動(dòng)和主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，配合壁后接頂充填和澆注底梁等關(guān)鍵技術(shù)，建立形成了一整套適用于高應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)體系。歷經(jīng)兩年多的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用、監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)高應(yīng)力軟巖巷道的圍巖變形的有效控制，為礦山企業(yè)安全作業(yè)奠定基礎(chǔ)。

軟巖巷道；高強(qiáng)度鋼纖維；對(duì)比試驗(yàn)；聯(lián)合支護(hù)

軟巖支護(hù)問(wèn)題一直是一個(gè)難題，特別是在世界資源逐漸枯竭，好采易采資源逐漸減少的前提下，巷道支護(hù)問(wèn)題就更顯得迫切［1－2］。河南某鉬礦是國(guó)內(nèi)少有的年產(chǎn)600萬(wàn)t的大型地下鉬礦生產(chǎn)企業(yè)，由于其巖石氧化程度高、松軟破碎，地壓較大，處于礦體中的巷道極難支護(hù)，嚴(yán)重阻礙了礦區(qū)的進(jìn)一步生產(chǎn)。在1 040m水平處，大部分的巷道采用較強(qiáng)的鋼筋混凝土支護(hù)，但依舊破壞嚴(yán)重：巷道兩幫出現(xiàn)裂縫，部分巷道寬度收斂達(dá)1～2m，頂板鋼筋擠出，混凝土結(jié)構(gòu)錯(cuò)裂，無(wú)法滿(mǎn)足井下安全生產(chǎn)的需要。根據(jù)1 040m水平各采場(chǎng)巷道采用普通混凝土支護(hù)所表現(xiàn)出來(lái)的抗拉強(qiáng)度低、韌度不夠、整體性差、與鋼筋配合受力不相匹配等缺陷，通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料［3－5］，綜合分析工程地質(zhì)，發(fā)現(xiàn)摻有高韌性鋼纖維的混凝土在抗拉、抗彎、抗沖擊等性能上均比普通混凝土有較大程度的提高，可明顯改善混凝土的整體性能，將高強(qiáng)度鋼纖維混凝土用于井下礦山采動(dòng)巷道的錨噴支護(hù)或者澆灌支護(hù)，對(duì)于提高軟弱巖體巷道的支護(hù)效果具有重要意義。

本研究結(jié)合該鉬礦的巖性、地壓條件和采場(chǎng)支護(hù)強(qiáng)度要求，判斷在原有的鋼筋澆灌混凝土難以保證底部結(jié)構(gòu)巷道穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上，結(jié)合一系列室內(nèi)鋼纖維混凝土試塊力學(xué)性能測(cè)試試驗(yàn)，以圍壓恢復(fù)加固理論為指導(dǎo)，提出了具有圍壓施加功能、圍巖自承強(qiáng)度得以恢復(fù)和利用的主動(dòng)被動(dòng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，并采用壁后接頂充填和澆注底梁等關(guān)鍵技術(shù)，建立形成了一整套適用于高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)體系。并對(duì)圍巖較為軟破的1 020m水平401北采場(chǎng)3－2裝礦巷進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)了兩年時(shí)間的監(jiān)測(cè)，該試驗(yàn)巷道依然保持完好，沒(méi)有出現(xiàn)明顯的裂隙和變形，取得了良好的支護(hù)效果。

1 試件配比設(shè)計(jì)與制備

1.1 高強(qiáng)度鋼纖維混凝土配比設(shè)計(jì)

高強(qiáng)度鋼纖維混凝土的物料配比與普通混凝土有較大的變化，水灰比、水泥用量及砂率等參數(shù)都需要適當(dāng)?shù)恼{(diào)整［6］。根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與施工規(guī)程（CECS38：92）對(duì)配置鋼纖維混凝土的要求及礦山現(xiàn)行澆灌混凝土的配比數(shù)據(jù)，最終確定水泥選用普通425號(hào)硅酸鹽水泥，用量360kg/m3，水灰比0.48，砂子采用中砂，砂率47%，石子最大粒徑不超過(guò)20 mm。經(jīng)計(jì)算本次試驗(yàn)的各種類(lèi)型高強(qiáng)度鋼纖維混凝土試塊單位體積物料配比如表1所示。

表1 不同摻量混凝土物料配比Table 1 Different dosage ratio of concrete materials

1.2 高強(qiáng)度鋼纖維混凝土試件制備

試驗(yàn)選用北京宏瑞萊科技有限公司生產(chǎn)的A、B、C三種高韌性鋼纖維進(jìn)行試驗(yàn)，三種鋼纖維材質(zhì)、形狀、長(zhǎng)徑比的部分參數(shù)各不相同，具體規(guī)格如表2所示。

表2 鋼纖維力學(xué)性能Table 2 Mechanical properties of steel fiber

高強(qiáng)度鋼纖維混凝土（以下簡(jiǎn)稱(chēng)鋼纖維混凝土）采用人工攪拌制備，先加入石子、砂子粗骨料及部分鋼纖維進(jìn)行干拌，然后再加入水、水泥及剩余鋼纖維進(jìn)行濕拌，整個(gè)攪拌過(guò)程以鋼纖維均勻分散于混凝土中、不結(jié)團(tuán)為標(biāo)準(zhǔn)。將攪拌好的混凝土裝入模具中、機(jī)械振動(dòng)2min，抹平上表面，即完成試塊的制作。

2 鋼纖維混凝土力學(xué)性能試驗(yàn)檢測(cè)

2.1 抗壓與劈拉性能試驗(yàn)

進(jìn)行抗壓與劈拉性能試驗(yàn)的試塊規(guī)格均為100 mm×100mm×100mm，試驗(yàn)設(shè)備采用WEP－600液壓式屏顯萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)測(cè)定。試驗(yàn)結(jié)果分別如圖1、2所示。

圖1 不同摻率下抗壓強(qiáng)度對(duì)比圖Fig.1 The compressive strength comparison under different mixing ratio

抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明，鋼纖維的摻入對(duì)于混凝土的抗壓強(qiáng)度提高整體影響不大，較之素混凝土，抗壓強(qiáng)度最大增幅為25%，試驗(yàn)過(guò)程中，受壓時(shí)素混凝土試件呈脆性破壞，從施壓到試件破壞持續(xù)時(shí)間較短，而鋼纖維混凝土破壞緩慢，表現(xiàn)出較好的延性，這也是鋼纖維橋聯(lián)作用的體現(xiàn)。從劈拉強(qiáng)度對(duì)比圖中可以看出，鋼纖維混凝土劈拉強(qiáng)度隨鋼纖維摻量呈正相關(guān)趨勢(shì)，鋼纖維混凝土試件的抗拉強(qiáng)度與素混凝土相比最大增幅可達(dá)46.9%，在鋼纖維體積摻量和長(zhǎng)徑比相同的情況下，B型端勾鋼纖維混凝土，表現(xiàn)出更好的劈拉性能。劈拉試驗(yàn)過(guò)程如圖3所示，素混凝土破壞呈爆裂式的脆性破壞，而鋼纖維混凝土破壞時(shí)表現(xiàn)為緩慢的延性破壞，鋼纖維混凝土試塊仍然可以依靠裂縫間的鋼纖維連接成整體，這一特點(diǎn)在軟巖巷道支護(hù)中尤為關(guān)鍵。

圖2 不同摻率下劈拉強(qiáng)度對(duì)比圖Fig.2 The tensile strength comparison under different mixing ratio

2.2 抗彎性能試驗(yàn)

抗彎強(qiáng)度試驗(yàn)即三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，將梁試件放在兩個(gè)支撐點(diǎn)上，控制壓力機(jī)以0.05～0.08MPa/s的速度在兩個(gè)支撐點(diǎn)中點(diǎn)上方向試件施加向下的載荷，標(biāo)本將于中點(diǎn)處發(fā)生斷裂。經(jīng)計(jì)算各試塊不同摻率下的抗彎強(qiáng)度如圖4所示，其中C型鋼纖維混凝土抗彎強(qiáng)度應(yīng)力應(yīng)變曲線(xiàn)對(duì)比情況如圖5所示。

圖3 素混凝土與鋼纖維混凝土破裂狀態(tài)對(duì)比圖Fig.3 The rupture state comparison between plain concrete and steel fiber concrete

圖4 不同摻率下抗彎強(qiáng)度對(duì)比圖Fig.4 The bending strength comparison under different mixing ratio

圖5 C型鋼纖維混凝土抗彎強(qiáng)度應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)Fig.5 The bending strength stress－strain curves of type C steel fiber reinforced concrete

從圖4可以看出，相同的鋼纖維摻量下，B型鋼纖維的抗彎強(qiáng)度最高，且在體積摻率為1.01%時(shí)達(dá)到最大值；同普通素混凝土相比，鋼纖維混凝土抗折強(qiáng)度可以提高0.9～2.2MPa，抗彎強(qiáng)度增幅最大達(dá)65%。從圖5可以看出，在初始變形階段，鋼纖維混凝土與素混凝土曲線(xiàn)基本吻合，應(yīng)力—應(yīng)變曲線(xiàn)表現(xiàn)出較好的一致性，說(shuō)明在此階段混凝土處于彈性變形期，鋼纖維的增拉抗彎能力還未充分的體現(xiàn)出來(lái)。此后，素混凝土很快達(dá)到峰值，且迅速變形斷折，而鋼纖維混凝土達(dá)到峰值破壞則需較長(zhǎng)時(shí)間，且在峰值過(guò)后有二次峰值的出現(xiàn)，二次峰值較初次峰值低20%左右，這是因?yàn)樵谠噳K產(chǎn)生較大位移變形后鋼纖維仍在連接開(kāi)裂試塊兩斷面所致。隨后在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)鋼纖維混凝土試塊才徹底破壞，鋼纖維試塊破壞時(shí)表現(xiàn)出時(shí)效性和延緩性，這與鋼纖維本身的吸收、儲(chǔ)存破壞能量的特性密不可分，所以鋼纖維混凝土試塊破壞速度較素混凝土明顯減慢，表現(xiàn)出破而不碎的特性。

經(jīng)過(guò)以上試驗(yàn)分析比選，與普通混凝土相比，高強(qiáng)度鋼纖維混凝土抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度分別最大可提高25%、47%和65%，在鋼纖維體積摻率為1.01%時(shí)B型鋼纖維具有更好的抗變形和抗沖擊性能，滿(mǎn)足了高應(yīng)力軟巖巷道對(duì)于支護(hù)材料高強(qiáng)度、高韌性的要求。

3 軟巖巷道穩(wěn)定性控制理論

3.1 圍壓恢復(fù)加固理論

圍壓恢復(fù)加固理論是一種適用于軟破圍巖巷道加固的新理念。當(dāng)?shù)叵麻_(kāi)挖形成采空區(qū)后，巖體由初始的三向受力狀態(tài)變?yōu)殡p向或單向受力，圍巖的承載強(qiáng)度隨之也大大降低，進(jìn)而導(dǎo)致巖體結(jié)構(gòu)的改變，最終導(dǎo)致巷道圍巖垮冒［7－8］。因此，通過(guò)支護(hù)體恢復(fù)圍巖的圍壓，提高巖體的殘余強(qiáng)度和自身承載能力是圍壓恢復(fù)加固理論的實(shí)質(zhì)所在。設(shè)計(jì)和選用的支護(hù)結(jié)構(gòu)需要遵循以下原則［9－11］：圍巖卸載后迅速施加限制性支護(hù)，并施加預(yù)應(yīng)力；具有吊掛和減跨作用，能充分利用深部圍巖強(qiáng)度；在圍巖表面形成全封閉殼體結(jié)構(gòu)；利用深、淺圍巖變形的不協(xié)調(diào)性實(shí)現(xiàn)圍巖自鎖。

3.2 被動(dòng)和主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)體系

被動(dòng)支護(hù)是以犧牲圍巖自身的強(qiáng)度而得到圍壓的，該支護(hù)作用體現(xiàn)在阻止圍巖強(qiáng)度的進(jìn)一步下降和限制圍巖變形的發(fā)展上，這對(duì)恢復(fù)巷道松動(dòng)圈內(nèi)破碎巖體的承載強(qiáng)度有一定的作用［12］。主動(dòng)支護(hù)具有支護(hù)體與圍巖相互作用、共同承載的特點(diǎn)，這一特點(diǎn)正是圍壓恢復(fù)所需要的基本功能。

該鉬礦由于井下地壓大，礦巖破碎，深、淺層圍巖間存在強(qiáng)度、位移速度差異，單一的澆灌混凝土并不能及時(shí)抑制圍巖松動(dòng)變形，且澆灌混凝土脆性強(qiáng)、抗變形能力差，一旦受到偏壓作用，容易因剪切或拉伸而破壞等；而預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)在低強(qiáng)度圍巖中錨固約束范圍小，圍巖變形得不到有效的控制。根據(jù)圍壓恢復(fù)加固理論，如能及時(shí)對(duì)軟破圍巖及時(shí)進(jìn)行封閉支護(hù)，施加支護(hù)反力或預(yù)應(yīng)力，圍巖與支護(hù)體可形成共同承載體，其自承能力大幅提高。因此，針對(duì)該礦的圍巖軟破特性，研究提出了澆灌鋼纖維混凝土、全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿被動(dòng)和主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，配合壁后接頂充填和澆注底梁等關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)巷道實(shí)施全封閉強(qiáng)化支護(hù)。其支護(hù)具體實(shí)施步驟是在巷道開(kāi)挖后先采用噴層厚度為30～50mm的素噴混凝土進(jìn)行封閉，巖性較差時(shí)則采用錨噴網(wǎng)支護(hù)，在臨時(shí)支護(hù)的基礎(chǔ)上，再澆灌鋼筋混凝土和底梁，最后施加預(yù)應(yīng)力錨桿和鋼筋條帶對(duì)澆灌支護(hù)體進(jìn)行錨固，形成永久支護(hù)。

4 現(xiàn)場(chǎng)支護(hù)試驗(yàn)與結(jié)果分析

支護(hù)試驗(yàn)地點(diǎn)選擇在401北采場(chǎng)3－2裝礦巷，該巷道礦石屬于典型的矽卡巖氧化礦，礦石氧化率均在60%以上，在此進(jìn)行試驗(yàn)具有典型性和代表性。

4.1 支護(hù)層厚度的確定

利用傳統(tǒng)的公路隧道地壓計(jì)算方法應(yīng)用于破碎軟巖巷道中，并將巷道等效為圓形，荷載取巷道淺埋時(shí)的最大荷載。澆灌混凝土的支護(hù)厚度可由以下公式計(jì)算得出：

式中：r—等代圓半徑；fc—混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度，取C30；vk—安全系數(shù)，半圓拱取2.4；p—巷道淺埋式時(shí)的最大荷載。

巷道支護(hù)形式為直墻半圓拱，墻高2 250mm，圓半徑2 355mm，所處巖體密度2.58g/m3，內(nèi)摩擦角34.5°，黏聚力0.38MPa，混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度按C30來(lái)計(jì)算，得出支護(hù)層厚度為274mm，若混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度為C25時(shí)，則支護(hù)層厚度計(jì)算值為338 mm。本研究支護(hù)采用鋼纖維混凝土進(jìn)行澆灌，混凝土基體強(qiáng)度為C30，支護(hù)層厚度設(shè)計(jì)為400mm，完全符合理論設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。

4.2 澆灌混凝土現(xiàn)場(chǎng)施工

巷道開(kāi)挖后立即對(duì)軟巖巷道進(jìn)行臨時(shí)支護(hù)，圍巖較好時(shí)采用噴層厚度為30～50mm的素噴混凝土進(jìn)行封閉，巖性較差時(shí)則采用錨噴網(wǎng)支護(hù)，以減小環(huán)境改變對(duì)軟巖強(qiáng)度的影響，提高軟巖巷道的自穩(wěn)性，在臨時(shí)支護(hù)的基礎(chǔ)上，再澆灌鋼筋混凝土和底梁。依據(jù)礦山澆灌混凝土支護(hù)的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，參考現(xiàn)行的澆灌混凝土物料配比，經(jīng)理論計(jì)算、室內(nèi)試驗(yàn)等環(huán)節(jié)最終確定現(xiàn)場(chǎng)鋼纖維混凝土的水灰比為0.48，砂率為0.45，選用B型鋼纖維，混凝土中水︰水泥︰砂︰石子︰鋼纖維＝0.5︰1︰2.24︰2.74︰0.22，也即配制1m3的混凝土，需水泥370kg，石子1 015kg，砂子830kg，鋼纖維80kg。

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)巷道長(zhǎng)9m，設(shè)計(jì)澆灌支護(hù)體厚度400 mm，巷道斷面8.51m2，經(jīng)計(jì)算得出需鋼纖維混凝土約30m3。澆灌混凝土支護(hù)工藝主要包括干拌混、支設(shè)模板、濕拌、振搗、拆模和養(yǎng)護(hù)等工序，各工序都需嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求來(lái)進(jìn)行施工。拆模結(jié)束后，用鉆孔方式對(duì)頂板壁后空區(qū)進(jìn)行檢測(cè)，采用高膨脹樹(shù)脂充填專(zhuān)用泵注機(jī)和發(fā)泡水泥灌注設(shè)備進(jìn)行壁后充填，充填體強(qiáng)度一般不低于5MPa。

4.3 錨桿加條帶補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)

壁后充填結(jié)束后，立即在澆灌鋼纖維混凝土支護(hù)層外圍布置全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿和鋼筋條帶進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)。針對(duì)該鉬礦側(cè)壓大的特點(diǎn)，在兩墻進(jìn)行了預(yù)應(yīng)力錨桿加固，通過(guò)端部墊板和螺母對(duì)錨桿施加了10～30kN預(yù)應(yīng)力，具體支護(hù)結(jié)構(gòu)布置如圖6所示。試驗(yàn)所選錨桿為全螺紋全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿，支護(hù)參數(shù)見(jiàn)表3，錨桿樹(shù)脂錨固劑錨固長(zhǎng)度為900mm，由A和B兩種規(guī)格錨固劑組成，安裝時(shí)需將凝固時(shí)間相對(duì)較短的A型錨固劑安裝在鉆孔底部位置。

圖6 巷道支護(hù)結(jié)構(gòu)布置圖Fig.6 The structural layout plan of roadway support

表3 鋼筋條帶支護(hù)參數(shù)Table 3 Steel belt supporting parameters

4.4 地壓監(jiān)測(cè)及效果分析

圖7 地壓監(jiān)測(cè)結(jié)果Fig.7 Ground pressure monitoring results

現(xiàn)場(chǎng)地壓監(jiān)測(cè)手段主要有巷道圍巖變形量監(jiān)測(cè)和圍巖壓力監(jiān)測(cè)，分別選用型號(hào)為JSS30A的數(shù)顯收斂計(jì)和HGLJ－30混凝土應(yīng)力計(jì)進(jìn)行長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。圖7為北采場(chǎng)3－2裝礦巷典型斷面的地壓監(jiān)測(cè)結(jié)果。從圖中可知：巷道收斂變形初期速度較大，最后趨于平穩(wěn)，收斂速度由施工前的2mm/d降至0.33 mm/d；鋼纖維混凝土初始一個(gè)月內(nèi)受力不明顯，和巷道收斂計(jì)所測(cè)位移值規(guī)律一致，主要由于支護(hù)體頂部充填不密實(shí)，應(yīng)力計(jì)尚未受地壓影響。隨著地壓進(jìn)一步活動(dòng)，應(yīng)力計(jì)數(shù)值基本呈上升趨勢(shì)，9月20日左右出現(xiàn)峰值，此后逐漸下降趨于平穩(wěn)。巷道綜合測(cè)試數(shù)據(jù)表明，高性能鋼纖維混凝土配合預(yù)應(yīng)力錨桿加鋼筋條帶的護(hù)表聯(lián)合支護(hù)系統(tǒng)，能夠有效控制圍巖變形，并產(chǎn)生圍壓效應(yīng)作用于圍巖，使軟破圍巖強(qiáng)度得到充分利用。

5 結(jié)論

1）通過(guò)室內(nèi)力學(xué)性能試驗(yàn)研究，與普通混凝土相比，高強(qiáng)度鋼纖維混凝土的抗壓強(qiáng)度、劈拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度分別最大可提高25%、47%和65%，在鋼纖維體積摻率為1.01%時(shí)B型鋼纖維具有更好的抗變形和抗沖擊性能，滿(mǎn)足了高應(yīng)力軟巖巷道對(duì)于支護(hù)材料高強(qiáng)度、高韌性的要求。

2）以圍壓恢復(fù)加固理論為指導(dǎo)，結(jié)合該礦的圍巖軟破特性，研究提出了澆灌鋼纖維混凝土、全長(zhǎng)錨固預(yù)應(yīng)力樹(shù)脂錨桿被動(dòng)和主動(dòng)聯(lián)合支護(hù)結(jié)構(gòu)，配合壁后接頂充填和澆注底梁等關(guān)鍵技術(shù)，建立形成了一整套適用于高應(yīng)力軟巖巷道的支護(hù)體系。該支護(hù)形式的提出與應(yīng)用，為該礦日后解決軟巖巷道中的支護(hù)問(wèn)題，提供了一種新的方法與思路。

3）此試驗(yàn)巷道歷經(jīng)兩年時(shí)間，期間在采場(chǎng)內(nèi)部進(jìn)行過(guò)掘進(jìn)爆破，采場(chǎng)上部進(jìn)行過(guò)拉底爆破，依然保持良好的完整性，巷道表面甚至未發(fā)現(xiàn)破壞裂隙，充分體現(xiàn)了高性能鋼纖維優(yōu)異的抗變形能力，采取主、被動(dòng)聯(lián)合支護(hù)技術(shù)能夠達(dá)到有效控制軟巖巷道圍巖變形的目的。

［1］何滿(mǎn)潮，景海河，孫曉明 .軟巖工程地質(zhì)力學(xué)研究進(jìn)展［J］.工程地質(zhì)學(xué)報(bào)，2000，8（1）：46－62.

［2］王其勝，李夕兵，李地元.深井軟巖巷道圍巖變形特征及支護(hù)參數(shù)的確定［J］.煤炭學(xué)報(bào)，2008，33（4）：364－367.

［3］祝順義 .纖維混凝土在軟巖巷道支護(hù)中的應(yīng)用研究［J］.工程設(shè)計(jì)與建設(shè)，2004，36（1）：18－21.

［4］朱海堂，高丹盈，王占橋 .混雜纖維高強(qiáng)混凝土斷裂性能試驗(yàn)研究［J］.建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2010，31（1）：41－46.

［5］王其勝.鋼纖維混凝土增強(qiáng)作用及在軟巖巷道支護(hù)中的應(yīng)用［J］.遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，28（3）：337－340.

［6］劉輝，蘇波 .萬(wàn)軍迴隧道鋼纖維噴射混凝土性能試驗(yàn)和配合比設(shè)計(jì)［J］.鐵道工程學(xué)報(bào)，2001，7（3）：69－78.

［7］常慶糧，周華強(qiáng)，李大偉，等.軟巖破碎巷道大剛度二次支護(hù)穩(wěn)定原理［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2007，24（2）：169－177.

［8］潘貴豪，明世祥，劉新強(qiáng)，等.高應(yīng)力軟巖巷道支護(hù)新理論及應(yīng)用研究［J］.湖南科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2009，24（3）：11－15.

［9］方新秋，何杰，何加省 .深部高應(yīng)力軟巖動(dòng)壓巷道加固技術(shù)研究［J］.巖土力學(xué)，2009，30（6）：1693－1698.

［10］許興亮，張農(nóng)，徐基根，等 .高地應(yīng)力破碎軟巖巷道過(guò)程控制原理與實(shí)踐［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2007，24（1）：51－56.

［11］明建，單強(qiáng)，嚴(yán)榮富.自然崩落法采場(chǎng)軟破圍巖巷道支護(hù)技術(shù)研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2014，31（1）：34－40.

［12］張后全，韓立軍，賀永年，等 .構(gòu)造復(fù)雜區(qū)域膨脹軟巖巷道底鼓控制研究［J］.采礦與安全工程學(xué)報(bào)，2011，28（1）：16－27.

Mechanical properties of high strength steel fiber concrete and its application in support of high stress and soft rock roadway

LIANG Xinmin1，2，ZHANG Yongda1，2，SHAN Qiang3，MING Shixiang1，2
（1.State Key Laboratory of High－Efficient Mining and Safety of Metal Mines of Ministry of Education，Beijing 100083，China；2.School of Civil and Environment Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China；3.Zhengzhou Institute of Multipurpose Utilization of Mineral Resources CGS，Zhengzhou 450006，China）

In order to satisfy the requirement of high strength and toughness in the high stress soft rock roadway，appropriate amount of high performance steel fiber is added in the concrete to improve the overall mechanical performance of concrete.Based on the mechanical performance contrast tests of three kinds of high performance steel fiber concretes and plain concrete blocks，it is concluded that the type B steel fiber has a better resistance to deformation and impact resistance under the steel fiber volume fraction of 1.01%.With the guidance of the confirming pressure restoring theory，the passive and active combined supporting structure are proposed，which is composed of high strength steel fiber concrete and fully anchored pre－stressed resin bolts.Cooperated with other key techniques such as wall back roof contacted filling and placing of bottom beam，a set of supporting system for high stress and soft rock roadway are formed.After more than two years of field monitoring，the effective control of surrounding rock deformation in high stress soft rock tunnel excavation is realized，and it lays a foundation for safe production in mining enterprise.

soft rock roadway；high strength steel fiber；contrast test；joint supporting system

TD313

A

1671－4172（2015）05－0054－06

梁新民（1990－），男，碩士研究生，采礦工程專(zhuān)業(yè)，主要從事軟巖支護(hù)、采礦工藝優(yōu)化等方面的研究。

10.3969/j.issn.1671－4172.2015.05.011