用飞行气旋理论让巷(隧)道插上翅膀的 翼板进行软岩巷(隧)道的抗压支护 本发明是采用飞行气旋理论象飞机机翼(旋翼)那样的翼板安装在巷(隧)道顶部两部及底板来进行软岩巷(隧)道的抗压支护。
本文所指的软岩指硬度系数在f＜6以下的岩石即支护分类表1中的II、III类支护分类，特别是硬度系数f＝2以下的相当软和极软类岩石使用用翼板支护更为有效。
在已有的井巷(隧)道开掘史中，已有的井巷(隧)道断面形状有：1、自然拱形巷道；2、矩形巷道；3、梯形巷(隧)道；4、多角形巷道；5、拱形巷(隧)道；6、圆形巷(隧)道；7、不规则形状巷道。
随着井巷(隧)道开掘技术的发展支护材料的更新、工艺水平、机械化程度的提高，现场大多数采用3、5、6种形状的巷隧道，即梯形巷(隧)道，拱形巷(隧)道和圆形巷(隧)道。
在已有的巷(隧)道支护方法和方式中，现场已经采用的有：
1、木材支护，用本材支架作支护，这是传统的支护形式，因木材具有重量轻，加工方便，容易架设和有可缩性，价格较低等优点，可作为梯形巷道支护使用，如运输巷、回风巷广泛使用，但是木材强度低容量腐朽，不能重复使用在岩石硬度系数f＜6以下的软岩巷道中很难作为一种独立支护材料使用，否则，由于软岩压力大，压坏支架，造成巷道经常翻修，周期最短者仅数日。
2、石材支护(料石、砖、混凝土大孤板、钢筋混凝土现场(主等)，石材支护一般使用在拱形或圆形巷(隧)道中，采用天然石材如石灰岩、花岗岩、火成岩经过加工而成的料石，人造石材如砖类、混凝土砌块、大孤板或钢筋混凝土现场灌注，但在软岩巷(隧)道中，由于地压较大或岩石结构不均匀地段，在拱顶或侧帮墙上、底板会出现拉应力，砖、石、混凝土等抗拉强度都很小，至使巷(隧)道开裂、底臌而遭破坏，即使是钢筋混凝土的高强度结构，但也由于有些岩石、如粉、细、粗、砂岩、泥岩等岩石太软，地压和支护材料自重压力太大，也会使巷道整体变形，墙壁开裂，下沉底臌，而遭破坏，即使加厚碹体，也无济于事，同时使工程造价太高，软岩巷道用石材支护，巷道损坏，翻碹现象，比较普遍，因而在软岩巷(隧)道中很难作为一种独立支护方法使用。
3、金属支架(工字钢、槽钢、钢轨、U型钢等)金属支架现场使用在拱形、梯形或圆形巷(隧)道中，因金属支架具有坚固耐用、防火，架设和维修方便的特点，还可以多次回收复用，经过多年的实践证明，金属支架在极软的岩石，如粉、细、粗砂岩及泥岩和地质条件复杂，破碎带较多的其他岩石中，也会被巨大地巷(隧)道压力所压垮，造成支架弯曲、扭曲、下沉、巷道报废、返修、返修期最短仅数日，即仅在地压数大的软岩中使用密集支护也无济于事，支架仍抵抗不住巨大的顶板压力，侧壁挤压力损坏支架现象时有发生，因此，金属支架在巷道压力极大的软岩中很难单独使用。
4、锚喷支护(锚、喷、网、架、砌支护)
所谓锚喷支护即锚杆支护和混凝土喷浆支护的组合，后来又发展为锚杆支护外挂金属网，再用混凝土喷浆的组合。
锚杆种类按质材分有木、钢筋、钢丝绳、树脂、玻璃纤维等锚杆，按性能分有楔缝式，涨壳式、爆固式，树脂式、砂浆式等。
锚杆支护的方法是：在巷(隧)道掘进开拓成巷后，先向围岩打眼，在孔内安装锚杆，再注入水泥砂浆等使锚杆和围岩联成一体，以锚杆自身的长度(2m左右)把围岩象串糖葫芦那样串起来形成2米左右的在围岩顶部的合成梁作用。如果岩层呈水平状态，则侧帮的合成梁作用就很小，如果岩石很软，如粉、细、中、粗砂岩、泥岩、砂质泥岩、泥质粉砂岩、砂质页岩等，因岩石自身粘结作用非常低，所以在极软类岩石锚杆和软岩很难粘结在一起，起到合成梁作用。只有当巷(隧)道处在层状岩石如页岩类岩石中，锚杆才能把层状的且较硬的页岩数层串起来，形成一定的合成梁作用，因此，合成梁作用(概念)适用范围太窄，而对于大多数的极软类岩石(硬度系数f＜4以下)或块状较厚超过锚杆长度的软岩，则合成梁作用微乎其微，至于说锚杆插入岩石拔出试验用几吨的拉力，那是因为锚杆插入钻孔后，通过锚杆头和注入钻孔内之水泥浆凝固成一体后，有些岩层中的锚杆和水浆柱的摩擦力所致。几吨拉力太小，如果围岩软岩中有锚杆的水泥浆柱太硬，围岩本身的粘结力度很小，所以锚杆与围岩的粘结力就很小，就象在地面许多大型建筑中的桩基施工那样，土层虽软，但要想把数米至数十米的水泥桩，插入地下，没有打桩机的威力是不行的，但水泥桩虽坚固，还是改变不了软岩地基的特性，房屋仍需建在用水泥桩作丈撑的框架上，因此，局部的某些岩石的合成梁作用带替不了整体。
至于说锚杆的悬吊作用，适用于锚杆长度大于软岩层厚是上部有坚硬岩层的地区，其他类软岩地区，也是很难凑效。锚杆的挤压加固作用如同纳鞋底，怎不能象纳鞋底的针线那样密度吧？因此，锚杆的密度决定于挤压加固的强度，因为锚杆和钻孔内注浆体的硬度，要远远大于软岩体本身，因此，插入锚杆和注浆体形成围岩的补强作用，虽然密度愈多愈好，但总有一个范围，因它还受到巷道岩性工程造价的限制。
至于说可以减少跨度作用，此种说法不合实际，根据实践，每米基道仅数根锚杆，因杆径较细，锚杆锚入岩层内，对于整体巷道而言，如果是粉细粗的抄岩类、泥岩类，其本身粘结度也很低，就是锚入锚杆，粘结度的改变也是很有限的，因此虽然现场软岩类巷道使用过锚杆，但时间不久(有的数月至一年)巷道变形顶板垮压支护等损坏，不得不重新翻修，所以软岩类巷道虽然插入锚杆，且又喷浆或支护，但顶板压力的应力集中仍然在支护上没有机会得到释放和减小。
喷浆支护(喷、网、浆)
就是在巷道围岩插入锚杆后，再在巷道内(或铺上金属网)喷上一层或数层水泥砂浆。(或岩巷掘进后、直接喷浆)以封闭围岩，防止风化增补围岩强度，根据多年实践证明，锚喷支护适应于岩层性质稳定，硬度较大的岩层，对于极软类岩石(特别是硬度系数f＝2以下的粉、细、中、粗砂岩、泥岩类)的大地压，并不能完全保持围岩的稳定性，不能也无法保持围岩的完整性，不能也无法限制围岩的变形，位移和裂隙的发展。因锚杆太细(Φ100mm以内)喷浆层较薄，在岩体的自身支撑作用随着岩石的硬度系数减小而逐渐降低，围岩的垂直荷载增大使支架下沉、断裂、垂直荷载和水平荷载的共同作用向空巷内移动而推倒支架、巷道底臌。因此，锚喷(锚喷网)支护的补强作用，不能改变大地压作用于围岩向空巷的压力，而使压力无处释放，仍然向空巷发展(挤压)。
综上所述，由于软岩的大地压，大变形难支护的特点，使得锚杆支护的适应性较窄，局限性太多，因而是锚喷(锚喷网)支护的重大缺陷，这也是至今为止没有也无法找到一个比较完善的比较成熟的为大家所公认的锚喷支护理论。
从1910年锚杆支护法在美国开始使用至今。近百年来，支护理论没有得到较大的发展和飞跃性的突破。至于1963年发展的新奥法即新奥地利隧道施工法(NATM)(New Austvian Tunnelling Method)，后来引入软岩巷(隧)道和其他软岩工程中使用。
新奥法的主体实质乃是比锚喷支护、多一层的锚喷网架或锚、喷、网、砌的联合支护或称二次，多次支护形式。
新奥法的发展是在继巷(隧)道由常规传统的架、砌支护发展成为锚喷支护后的，先后两种支护方法的联合(组合)只不过在巷(隧)道的设计施工方法，工艺经改进优化综合的过程而已。
如初次支护必须采用锚喷技术，隧道承载环要尽快形成，建立隧道施工的量测体制和二次(多次)支护概念重视涌水处理等。
但新奥法(NATM)有以下缺点
1、由常规的架、砌支护加上锚、喷、网形成的二次或多次支护，将大大增加支护材料成本费用；
2、锚、喷、网、架或锚喷、网、砌由于支护强度增加支护内应力的刚度也随之增加，集中于巷道空间的内应力仍未减小，所以随着岩石硬度降低一个等量级(系数硬度)支护强度也必须增加一个等量级，由此造成的重力加速度(缓慢)和支护自重将大大超过软岩抗压强度，造成整体移动下沉(向弱处转移)；
3、新奥法很难控制围岩特别软岩达到适度变形，促使支护受力变小，而锚喷的合成梁及悬吊作用对于岩性的选择性较严，至使增大的巷道围岩压力无处释放应力仍集中空巷，锚、喷、网、架或锚喷网砌的密集和砌护厚度的增加也很难控制软岩巷软岩变形而破坏，进而加大二次或多次的支护费用，经济效益较差；
4、锚喷技术的矿山压力改变是有条件的，即根据岩性的(硬度)不同有的变化而且变化非常明显一般的说，层状的页岩合成梁作较显著，软岩上部有坚硬岩石的则是悬吊作用较好(软岩厚度小于锚杆长度)而极软的岩石如粉、细、中、粗砂岩、泥岩类则无法解释和说明清楚，这是新奥法的重大缺点。
5、新奥法(NATM)锚、喷、网、架或锚、喷、网、砌无法控制也不能控制围岩的力学平衡、应力集中于空巷的问题，无法控制即用人为的方法改变掘巷后应力重新分布的调节围岩受力的大小、状态、方向等。不能改变即用曲服的方法为加大支护刚度，而采取的锚喷网架或锚喷网砌。正因为软岩巷(隧)道是具有大变形，大地压难支护的特点，以及无数的工程巷(隧)道使用已有的支护技术成功的，但失败的较多，在此矛盾的情况下，一些重要的工程巷(隧)道不得不采取消极地二次或多次支护的方法，以增加支护强度，加大支护厚度，大幅度地增加支护(返修)费；
6、卸压法，卸压法由于在已掘巷道内外又进行切缝、大钻孔、爆破、掘巷使围岩加速松动，且施工工艺复杂，成本大大增加现场人员难以掌握，所以很难推广使用。
本发明的目有是寻求一种施工方法简单，技术可行工艺新颖、容易在现场施工、且造价低廉的最新支护方法，从理论上突破现有传统的支护理论发明翼板抗压理论，以解决软岩巷(隧)道大地压、大变形、难护的问题。
此种理论的根据是，飞机之所以能够在天上飞行，靠的是飞行的气旋理论，即飞机的机翼和直升飞机的旋翼和空气作相对运动而产生的升力。
这是因为普通飞机的机翼前面钝，后面尖锐，上表面比较园拱，下表面比较平直，如果顺着机头的正前方向将机翼切上一刀，所切开的切面为翼切面，其形状很象去掉尾巴的鱼的侧影，当飞机飞行时空气以一定的速度流经机翼，因上表面圆拱，流速加快，压力就小，下面平直，流速较慢，压力就大，上下表面之间就产生了压力差，形成了一种向上的力，这就是升力。
抗压的另一例，如有一较大的松软沙堆(从巷中挖出的砂岩或泥岩也可)如果人从平地爬上去，沙粒受力在人的重力下会下陷，进而深没膝盖，行走困难。如果从沙堆上斜靠一块木板那么人要登上沙堆行走易如反掌。同理水上浮桥，也是用木、铁(钢)板做成槽状加工成浮桥，可渡千军万马，还可以载重汽车，大炮通过，大型浮桥，还可以通过重型坦克等。这就是新型的翼板抗压理论。是安装在巷道两侧的翼板(木、钢或其他抗弯曲材料加工而成)其形状近似飞机的机翼，当巷道内的岩石采搬运出井巷后，巷道内的抵抗压力为零，巷道顶板上方的岩石，将向下部空间移动，在自然平衡拱上部的动压力，将向巷道两侧挤压，转移，形成侧压增大，当翼板安装在巷内、设量后，这个增大的侧压，通过设在巷道二侧部上沿的翼板时，翼板的形状同飞机的机翼因翼板的硬度远远大于软岩的硬度，压力受阻而反弹、转移、翼板的安装可以是(巷)内高外低，这样压力将向巷道外侧转移，(就是翘翘板那样)形成内小外大的动压力，巷道内部压力减小这样经过于巷道侧部和巷道底板的压力逐渐减少，然后再使用一般支护手段如木材、钢材作常规支护、砌碹或现场浇灌注钢筋混凝土，不经加密支护或增加砌碹或钢筋混凝土厚度，便可以保护巷道，从而避免巷道禺顶折帮，底臌的发生避免巷道损坏而修返，大大减少支护费用，降低巷道支护成本以达到加快施工速度安全高效的目的。
翼板支护，可以使用在煤矿软岩巷道内，其他各类软岩井巷工程均可使用，也可以使用在坚井开凿时，通过软岩地层中，其他如公路、铁路、隧道、有色金属、冶金、水利、水电的软岩隧道和人防工程中使用。
在安装翼板时要使翼板平直面朝上，这样可以增大阻力，提高翼板的反弹力，有利于提高翼板支护的质量，翼板的硬可以克服软岩的“软”，加工翼板的材质，可以使用木材，也可以使用钢材、钢板加工而成，也可以使用其他抗弯曲，又易加工的材料制成，一般来说对于硬度系数f＜2的极软岩可以使用木材，成本低廉，加工容易，可以充分利用圆木加工型剩余的板皮，做到废物利用，在岩石硬度系数f＞2和f＜6的较硬的岩石中可以使用钢材质的翼板因钢材硬，不易弯曲且硬度远远大于软岩。
翼板的宽度为50至600mm，一般应以200mm至400mm为最优宽度。
翼板的长度可以小于巷(隧)道宽度，也可以等于巷(隧)道宽，可以大于巷(隧)道宽度，如果长度等于或大于巷(隧)道宽度时可以用焊接法把已插入翼板加长达到抗压支护的目的，焊接法用于钢材和其他抗弯曲可焊接材料。
翼板的厚度，本质可用板皮可用原厚度，如用圆木加工可锯成翼尖薄，翼尾厚在形状，翼板尖锐，翼板尾厚度以10mm至50mm，如用钢板的厚度以2至30mm较好，翼板尾部翼板肩上可钻小孔、槽，孔(槽)的作用，在安装时固定空翼板和翼板回收时穿入铁丝从围岩内拉出、回收复用，木材质的可以不钻孔。
翼板的形状，从平面看可以是前后一样宽也可以前窄后宽或前宽后窄，以起到抗压和安装方便为原则，前部翼板类的形状可以是平直的尖形弧形锯齿形和不规则形状，一般应为平直尖形，弧形为好，翼板上下平面可以是水平面也可以是弧形或其他形状。
安装翼板的工艺，可以使用锤、斧、千斤顶、液压板支架翼板安装机械手和其他安装工具。
翼板安装时如果立井可以垂直于井筒壁安装，也可以翼尖稍低于翼尾倾斜一个角度安装。翼板安装时可垂直于巷道中心线方向安装，根据岩层走向，也可以偏转一个角度安装，从平面看，从应该翼板尾高、翼板尖低、抬高翼扳尾斜插插进软岩巷(隧)道，最好不要打钻孔，可以保持原岩物理特性，少受动压干扰，平面朝向来压方向。
在软岩巷道中，翼板安装完毕即进行常规支护，架棚、砌碹或用钢筋混凝土现场浇灌重要工程巷(隧)道)。
翼板的安装可以使软岩巷(隧)道在使用常规支护手段后可保持巷(隧)道长期永久不变形，不需返修巷道，因此成本大大降低，预计比锚、喷、网、架、(砌)可节省资金三分之二，因而是有巨大的经济效益。
此项翼板在软岩巷(隧)道中道可永久性地保护巷(隧)道免遭破坏，由于安装方便，易于被现场人员掌握，可大大缩短建设工期，效率大大提高，在世界范围内由于软岩巷(隧)道的返修，密集加大支护厚度的费用全年都在数百亿元以上。
翼板也可以使用在立井井筒的开凿时过软弱岩层。
因此翼板可广泛用应于煤炭、冶金、有色、水电、水利、铁路、公路、人防等软岩工程巷(隧)道
附图：
图1为巷道形状、图1a为自然拱形巷道、图1b为矩形巷道、图1c为梯形巷(隧)道、图1d为多角形巷道、图1e为拱形巷(隧)道、图1f为圆形巷(隧)道、图1g、h为不规形状巷道。
图2abcd为巷(隧)道顶压产生示意图、图2d中的1为巷(隧)道自然拱2为巷(隧)道、3为底板图3硬岩拱形巷(隧)道侧压的产生：1为顶压区、2为自然拱、3为测压区、4为底板。
图4为软岩拱形巷(隧)道的顶压、侧压及底压图1为顶压区、2自然拱、3顶压区、4侧应力、5侧压区6翼板、7底压区、8底应力。
图5为翼板形状平面图、1为翼板尖、2为翼板孔、3为翼板肩、4为翼板尾。
图6为翼板的侧面图、1为翼板尖、2为翼板孔、3为翼板肩、4为翼板尾。
图7为软岩拱形巷(隧)道翼板安装后的顶压侧压及底压示意图、1为顶压区2为自然拱3顶压力4侧应力5侧压区6翼板7底压区8底应力
图8为圆形软岩巷(隧)道翼板安装后剖面图、1为圆形巷(隧)道、2翼板、3支护区、4围岩
图9为立井井筒翼板安装后剖面图、1为立井上口2立井内壁、3翼板、4立井外壁、5立井井筒、6立井下口
本发明的最好方式在图7中，当来自自然平衡拱(2)上方顶压区(1)的压力通过侧邦部两肩向下挤压时，在巷道外围松动区之软岩随着挤压作用向下向空巷内移动，向空巷内移动的内应力可使推倒支架腿造成片邦，向下移动之内应力作用于巷道空间可引起巷道底臌随着挤压力愈大，底臌现象愈严重，最多时可超过巷道高度一半以上，如果不进行应急处理措施(加强支护)则空巷内最终要被碎岩填满，本发明的翼板(6)安装后，来自顶压区(1)之顶压力通过设在巷(隧)道两肩之翼板的抗压作用，将压力分解，一部分应力反弹向上，另一部分则向翼板尖部传递减弱，向下的力通过上、中、下、三层或多层翼板的抗压与传递，到达底部时，此应力已经很小，不足以挤压引起底臌或底臌不明显，不影响正常生产，为了尽可能地发挥翼板抗压作用，翼板的安装角度可以垂直于巷(隧)中心线呈水平状，也可以倾斜安装。
翼尖低、翼尾高，这是最好的方式，岩石呈极软可用木翼板，岩石较软可用钢或其他抗弯曲材料为了消除臌胀岩对巷道的影响，应加强巷道内水的处理及时排出巷道，翼板(6)安装时，在极软岩，可先行一般支护砌碹，然后安装翼板，较软岩则可先安装翼板，然后再进行一般的支护及砌碹或现场浇灌混凝土，这样在极软岩的大地压大变形难支护的问题比用其他方法(如密集支护、锚喷网架、砌)的二次支护或多次支护可大大节约支护材料，加快建设进度，因而是一个工艺先进、独创的科学支护的方法。
表1： 级别 硬 度 岩 石硬度系数f支护分类 I II III III-a 最硬岩石 很硬的岩石 硬岩石 硬岩石 最硬的、最致密的及粘结的石英岩及玄武岩其他最硬的岩石。很硬的花岗岩类、石英斑岩、很硬的花岗岩硅质片岩、较I级岩石稍软的石英岩，最硬的砂岩及石灰岩。花岗岩(致密的)及花岗岩类岩石，很硬的砂岩及石灰岩，石英质矿脉，硬砾岩，很硬的铁矿石。坚硬的石灰岩，不硬的花岗岩，硬质砂岩，硬质大理石，白云岩，黄铁矿。 20 15 10 8 I IV IV-a V V-a相当硬的岩石相当硬的岩石中等硬度岩石 中等硬度岩石一般的砂岩，铁矿石砂质页岩，泥质砂岩硬泥质页岩，硬变不大的砂岩及石灰岩软质砾岩各种(不坚硬的)页岩，致密的泥灰岩 6 5 4 3 II VI VI-a VII VII-a VIII IX X相当软的岩石 相当软的岩石 软土 软土壤土状土松散土流动性土软质页岩，很软的石灰岩，白恶，岩盐，石膏，冻土，无烟煤，普通泥灰岩，破碎的砂岩，胶结的卵石及相砂砾，多石块的土碎石土，破碎的页岩，结块的卵石及碎石，硬烟煤，硬粘土粘土(致密的)软的烟煤坚硬表土层，粘土质土壤轻砂质粘土，黄土，细砾石腐植土，泥煤，轻沙质粘土，湿沙沙子，水的细砾石，填方土，采出的煤流沙，沼泽土，含水黄土及其他含水土壤 2 1.5 1.0 0.8 0.6 0.5 0.3 III