巷道底鼓的防治

巷道底鼓的防治

周学岩

周学岩

（七煤集团向阳煤矿，黑龙江七台河154600）

摘要：通过对软岩巷道底鼓发生原因的分析，得出了软岩巷道特别是膨胀岩巷道发生底鼓的主要原因是由于底板浸水及巷地压所致，分析巷道底鼓的机理和类型，提出巷道底鼓的防治措施，得出了一些有益的结论。

关键词：底鼓；昌顶；侧突；巷道

引言

底鼓、冒顶及侧突是巷道发生变形破坏的三种主要表现形式。大量实测数据表明，巷道变形破坏大约有2/3是由底鼓引起的。底鼓的主要危害是缩小了巷道断面，致使行人、运输、供排水、井下通风等都受到影响，严重影响矿山的安全生产。因此，研究巷道底鼓发生机理及其影响因素，做出合理的防治措施，对保证我国深部资源开采，提高人员安全作业，有着重大的理论意义和实际应用价值。

1底板岩层鼓入巷道的方式及机理

（1）挤压流动性底鼓。通常发生在直接底板为软弱岩层（如粘土岩、煤等），两帮和顶板比较完整的情况下。在两帮岩柱的压模效应和应力的作用下，整个巷道都位于松软破碎的底板岩层向巷道内挤压流动；

（2）饶曲褶皱性底鼓。通常发生在巷道底板为层状岩石，其底鼓机理是底板岩层在平行层理方向的压力作用下，向底板临空方向饶曲而失稳，底板岩层的分层越薄，巷道宽度越大，所需的挤压力越小，越易发生饶曲性底鼓；

（3）剪切错动性底鼓。主要发生在直接底板。即使是整体性结构岩层，但在高应力作用下，巷道底板也易遭到剪切破坏，或者在巷道底角产生很高的剪切应力而引起楔形破坏；

（4）遇水膨胀性底鼓。多发生在矿物成分含蒙脱石的粘土岩层，膨胀岩是与水发生物理化学反应，引起岩石含水量随时间而增高且体积发生膨胀的一类岩石，属于易风化和软化的软弱岩石。工程中遇到的膨胀性岩石有两种：一种是化学转化膨胀岩石，另一种膨胀岩石是指含有强亲水性粘土矿物的粘土类岩石。它与前述的各类底鼓的主要区别为底鼓是山底板吸水膨胀引起的，底鼓的机理不同，治理方法也应有所不同。

2影响巷道底鼓的主要因素

底板软弱、地压、巷道的大小和形状、巷道积水等，都是影响巷道底鼓的主要因素。巷道开挖使得底板岩层局部和部分卸载，随即将产生弹性恢复。当应力超过岩层的屈服强度时，就会产生塑性变形，软岩在应力偏量达到一定数值后会产生扩容现象，造成岩石体积增加。巷道开挖后，导致底板岩层局部区域垂直应力降低，水平应力增加，必然引起应力偏量的增加，因而扩容变形是引起巷道底鼓的一个重要原因。而浸水后的巷道底板往往产生严重的底鼓，一般表现为三个方面：

（1）底板岩层浸水后，其强度降低，从而史容易破坏。

（2）泥质胶结的岩层，浸水后易破碎、泥化、崩解，甚至强度完全丧失。

（3）当底板岩层中含有蒙脱石、伊利石等膨胀性岩层时，浸水后会产生膨胀性底鼓。因此，巷道积水问题的治理是控制巷道底鼓的重要环节；巷道底板通常处于敞开不支护状态是巷道底鼓量大于顶板下沉量的主要因素。尤其是遇水崩解或膨胀的粘上岩和泥质岩层，底板及时支护和封闭是控制底鼓的根本措施。

3主要治理措施

研究软岩物理力学性质及底鼓机理的目的在于选择合理的防治措施。对巷道底鼓的防治总体上可概括为加固法和卸压法两大类。加固法主要有底板锚杆、底板注浆、封闭式金属支架、混凝、反拱等；卸压法主要有底板叨缝、底板钻孔、底板松动爆破、两帮切槽、顶部卸压槽等。根据对回采巷道底板的滑移线场分析，采用锚杆支护加强巷道底鼓及两帮的岩石强度，不失足为解决底鼓的一种更为有效、经济的好方法。锚杆防治巷道底鼓是支扩加固防治巷道底鼓的方法之一。锚杆支护作为一种行之有效的支护方式已广泛应用于煤矿开采等地下工程的维护领域。在适当的条件下，它对巷道围岩有良好的控制效果。底板锚杆能否有效地控制软岩巷道底鼓，主要取决于底板岩层性质和底鼓的类型。

综上所述将治理措施总结为以下五点：

（1）增加底板的变形阻力。主要措施有砌筑可伸缩件的混凝土反拱、架设可缩性封闭支架等。

（2）提高底板围岩的强度。使用合格的支护材料、打底板锚杆、底板注浆加固等。

（3）治水防底鼓。正在施工的巷道水比较多，如打眼、防尘水等。主要措施为哪里有水哪里治，能排则排，能导则导，能疏则疏，防止跑、冒、滴、漏等，尽量保证巷道内不积水。

（4）加固巷道帮、角控制底鼓。一般沿煤掘进的巷道，两帮煤层的强度比顶底板低，一般巷道塑性区发生在两帮和角部，其范围大小对巷道的变形和底鼓的影响最大。所以巷道开挖后要尽量加固煤帮和角部。通过加固巷道帮、角，减少巷道两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底鼓、体积膨胀量、顶板的破裂和离层，从而减少巷道底鼓和顶板下沉。

（5）加大巷道断面。为了不影响巷道使用，通过以前的矿压观测资料，设计时在巷道使用断面的基础上考虑巷道最大变形量（见图1、图2）。

图2施做底拱对巷道收敛变形的影响

4结论

由于巷道底鼓的原因各异，因此，防治巷道底鼓的方法也要根据其成因及矿山的技术经济条件选择相应的防治办法。木锚杆和钢锚杆是控制巷道底鼓比较有效的办法。目前，国内外在预防和处理巷道底鼓方而取得一定的进展，成功的防治有底板锚杆、底板切缝、加固底板碎石垫层、可伸缩支撑件的混凝土反拱、底板注浆，以及采用底梁加锚杆和底板切缝加锚杆等。