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矿山地质灾害与环境治理
第三节 软岩大变形
中国煤矿软岩分布广泛，从北方的内蒙古大雁矿区到南方的广西那龙矿区，从西部的
新疆九道岭矿区到东部的山东龙口矿区，从古生代石炭二叠纪的煤系地层逐步发展到中生
代侏罗纪煤系地层，以及到新生代古近纪、新近纪煤系地层，由于其自身强度低、孔隙率
大、胶结程度差、受构造面切割及风化影响显著或含有大量膨胀性黏土矿物，都出现了软
岩大变形问题，造成巷道维护困难，支护成本增加，并带来了极大的安全隐患。
一、大变形的含义
大变形与小变形是相对的量级概念。例如，在横展 10 K m 的地图上，局部隆起 10m，在
地质图上仍是小变形。但是对薄为 0.1mm 的话筒薄膜，如中心挠度为 0.1mm，与厚度同量
级，则可称为大变形（大挠度）。又如，人体中的红细胞通过血管壁孔洞，细胞由球形变
为扁平哑铃形，变形很大，但如以整个人体为尺规来衡量，与肌肉运动变形相比，则又很小，
上述例子说明变形大小的感觉度量和所选择的参考物的尺度有关，是一个相对性的概念。
位移和变形是两个不同的概念。有位移的物体不一定有变形，如做刚性运动的物体。
变形也不能单纯地定义为物体各点有相对位移发生的情形，因为当物体绕一点做刚性运动
时，各点绕转动中心有大位移但无变形。
物体在运动过程中可以有各种位移变形形式：大位移，无变形；大位移，小变形；大
位移，大变形；小位移，无变形；小位移，大变形；小位移，小变形。
二、软岩大变形的分类
根据影响大变形的主要因素和大变形模式的不同，软岩大变形主要可分为膨胀大变形
和结构大变形。
膨胀大变形是由于软岩中含有大量的膨胀性矿物，该矿物遇水膨胀，产生大变形，山
东龙口柳海矿是中国典型的软岩矿井，围岩中膨胀性矿物相对含量达 96%。
结构大变形是由于岩层赋存条件及产状造成岩体结构的不对称，对称的支护设计造成
巷道围岩变形的非对称，进而引起关键部位差异性变形。
三、软岩大变形的控制技术
（一）以改进型刚性或可缩性支架、复合衬砌为代表的被动支护方法
1. 被动支护作用原理
被动支护是最早应用于软岩稳定控制的技术之一，以型钢支架、衬砌等为典型代表，
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