1、工程概況
    冷泉礦上倉輸送機斜巷是該礦主井煤倉的運輸要道，設計服務年限長達60年，凈斷面為3.6m(寬)×3m(高)，斜長266.7m，傾角15034'20"，起坡點相對標高為- 730m，終坡點相對標高為- 660m。
    該斜巷自1998-06-07從南大巷的聯絡平巷向上掘進，至10月15日施工到斜長154.7m位置。其中自起坡點至5.4m段采用錨網噴支護，5.4~154.7m段采用原設計的錨網噴與U型鋼可縮性支架聯合支護。施工過程中發現圍巖較為松軟破碎，層理、節理發育，圍巖以不規則鋸齒狀掉塊方式破壞，整條巷道處于高應力區，支護困難。為此，鶴壁礦務局經研究，決定同中國礦業大學合作，進行新型支護方案試驗；10月15日~11月11日采用新設計的錨網噴與帶底拱的礦用工字鋼支架聯合支護施工了40m，11月11日~12月18日采用新設計的帶混凝土底拱的錨網噴支護施工了72m，初步掌握了該斜巷軟巖支護特點，取得較好的技術經濟效益。
2、地質特征
    (1)巖性特征。上倉輸送機斜巷起坡153~176m段為灰黑色粉砂巖，176~ 223m段為紫斑泥巖，223~233m段為灰白色泥巖，233~ 253m段為灰黑色泥質粉砂巖。
    (2)構造特征。根據工程地質特征分析，上倉輸送機斜巷起坡153~ 253m段圍巖主要有3組節理，即A組節理：走向320~ 3400，傾角70~ 800，屬NW向，近垂直；B組節理：走向220~2400，傾角70~800，屬SW向，近垂直；C組節理：走向20~ 300，傾角35~ 450，傾角較緩。A，B兩組為共軛節理，其主應力近SN向；節理的延展性較好，貫穿于整個掘進斷面，每米約有20~30條，閉合性好，無充填，大大降低了巖體的強度。    (3)礦物特征。上倉輸送機斜巷圍巖由砂巖和泥巖組成，泥巖占50%以上。根據全巖分析結果，泥巖的主要礦物成分為粘土、石英、赤鐵礦，以及少量的鈉長石和鉀長石，強度不低。根據粘土礦物X射線衍射分析試驗結果，粘土礦物的主要類型為高嶺石、伊蒙混層和伊利石等，高嶺石的含量較高(61%~84%)，膨脹性的伊蒙混層含量不高(14%~32%)，說明膨脹性不是影響巷道變形的主要因素。
3、r-u復合型軟巖的適宜支護技術
3.1軟巖變形力學機制
    根據試驗分析，鶴壁礦區冷泉礦上倉輸送機斜巷試驗巷道的圍巖具有物化膨脹性和受節理影響的，在較高重力和工程偏應力共同作用下的混合變形機制。根據工程軟巖劃分，屬高應力(H)、節理化(J)復合型軟巖，即r-u復合型軟巖。
3.2支護對策
    將原設計即錨網噴與U型鋼可縮性支架聯合支護稱為方案1，新支護設計即錨網噴與帶底拱的礦用工字鋼拱形支架聯合支護稱為方案2，優化支護設計即帶混凝土底拱的錨網噴支護稱為方案3。方案2、方案3的巷道支護分別見圖1和圖2，各方案支護參數見附表。
3.2.1方案1存在的主要問題
    方案1采用的是線性力學設計，存在以下主要問題：
    (1)縫管式錨桿抗拉拔能力太低，作為一次支護，根本不能抵抗巷道圍巖的急劇變形，其強度與圍巖變形不耦合。
    (2)可縮性U型鋼支架不能使巷道圍巖的變形能得到充分釋放，由于巷道變形在整個斷面是不均勻的，使得在斷面的某些部位發生應力集中現象，其圍巖壓力直接作用在鋼架上，導致鋼架的局部位置發生彎曲變形，進而導致整個鋼架破壞。
    (3)U型鋼支架未帶底拱，支護未能成為1個封閉的結構。
    經試驗觀測，采用方案1支護兩個月后，U形鋼支架腿收斂位移量達400~1 000mm，高度方向收斂位移量達300~1100mm。巷道到目前為止仍未穩定。
3.2.2方案2及其優點
    方案2是根據r-u復合型軟巖變形力學機制，采用軟巖巷道非線性力學設計方法設計的，其主要優點為：
    (1)采用高強度螺紋鋼樹脂錨桿和鋼筋網耦合支護技術，錨、網強度和圍巖相耦合，使得巷道圍巖充分釋放變形能，保證圍巖受限制地變形。
    (2)采用復合型托盤技術，避免了螺紋鋼
錨桿在絲扣處發生斷裂。
    (3)采用預留剛隙柔層技術和鋼架技術
的耦合，預留的剛隙柔層保證了巷道圍巖在
錨、網、噴支護下充分地變形；采用帶底拱的
11號礦用工字鋼支架，在底梁和直墻之間采
用消力接口技術，以調整巷道圍巖工程偏應
力所造成的支護體受到的圍巖壓力不均勻
性，使得巷道圍巖應力均勻，避免了應力集中。
    采用方案2施工的巷道目前無底鼓現象，巷道變形量很小，兩幫和頂底移近量不超過100mm。
3.2.3方案3的優化
    方案2架設的工字鋼支架主要起能量儲備作用，方案3優化設計中取消了工字鋼支架。
    根據方案2的支護情況，方案3優化設計中取消了錨索支護。
    采用優化設計方案（方案3）施工的巷道目前無底鼓現象，巷道變形量很小，兩幫和頂底板移近量不超過100mm。
3.3經濟效益比較
3.3.1直接經濟效益
    依據現行原煤炭部預算定額對上述3種方案的巷道單價進行了測算，結果如下：方案1每m單價為15 233元；方案2為12 349元，較方案1節約2 884元；方案3為8 000元，較方案1節約7 233元。方案2試驗段40m，較方案1節省11.536萬元；方案3試驗段72m，較方案1節省52.077 6萬元，兩項合計共節約投資63.613 6萬元。
3.3.2間接經濟效益
    間接經濟效益主要表現在以下幾個方面：
    (1)降低了巷道返修率。采用新型錨網支護的112m巷道返修率為0。
    (2)提高了施工速度。采用方案1的實際單進為35m/月，采用方案2的實際單進為44m/月，采用方案3的實際單進為58m/月。
    (3)提高了施工的安全性。
    綜上所述，方案3技術可靠，經濟合理，造價低，施工速度快。在目前情況下方案3最優，在圍巖更差的條件下可以考慮方案2。
4、對HJ復合型軟巖巷道支護的幾點體會
    (1)巷道施工必須進行光面爆破，軟巖揭露后應盡快封閉，防止風化。
    (2)必須保證樹脂錨桿的安裝質量，安裝錨桿前要對巷道進行初噴。
    (3)要對巷道進行全斷面支護（封閉式支護），才能有效控制巷道變形。
    (4)底角錨桿（與地面呈450夾角）對防止底鼓很有效。
    cs)r-u復合型軟巖支護新技術先進，支護效果好，經濟效益明顯，有很高的推廣價值。