深部矿井巷道底鼓治理技术探讨

深部矿井巷道底鼓治理技术探讨

朱海东

淮河能源控股集团煤业公司朱集东煤矿，安徽淮南 232001

摘要：随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，巷道底鼓问题日趋突出严重，严重影响了巷道的正常使用和工作面的正常生产。因此研究巷道底鼓的机理、预测方法及防治措施等问题，对于我国深部资源开采，建设高产高效矿井，提高人员安全保证有着重大的理论意义和实际应用价值。

关键词：深部矿井；巷道底鼓；机理；治理技术

在煤矿生产中，几乎所有回采巷道都会出现不同程度的底鼓。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。尤其随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，进而地应力相应增大，巷道底鼓问题日趋突出严重，从而暴露出很多影响煤矿安全生产的问题。因此，各矿井必须重视煤矿巷修工作，不断学习巷道修复维护方法，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，明确巷道修复维修的注意要点，掌握强化巷修工作的方法，并积极主动落实，只有这样才能做好煤矿巷修工作，才能促进煤矿开采的高产、高效。　

1 巷道底鼓的原因
1.1 高水平应力

构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向性和区域性水平应力是影响巷道底板鼓起、两帮内挤的主要因素。在软岩和厚煤层中，底板岩层在水平应力作用下与形成褶曲构造相类似，向巷道空间鼓起。高水平应力是造成底板岩层破坏和强烈底鼓的主要原因。
1.2 水对岩石强度的影响
由于水的作用减少了岩石层理、节理和裂隙间的摩擦力，使岩石的整体连接强度降低，使岩体沿岩层的节理面、层理面和裂隙面形成滑移面，并将原来层间连接紧密的岩体分为很多薄层，甚至完全丧失强度。

1.3 支护强度

一般巷道的底板处于不支护状态，主要是因为①总是认为只要支护顶板和两帮就安全了，底臌无关紧要。②锚固底板施工比较困难，出矸石工作量大。③一旦支护控制不住底臌，卧底时的工作量大。这是底臌大于顶板下沉量的主要原因。

1.4 巷道的大小和形状

特别宽大的巷道比窄巷道易发生底鼓，然而，巷道的宽度是由采矿作业而决定的。在某些情况下，特别是辅助巷道，宽度能保持在一定限度以内，而通过增加巷道高度使横截面保持不变。

2 巷道底鼓的防治措施
巷道底鼓的防治措施可分为两个方面。一方面将巷道已底鼓的部分清除即起底。它是现场应用很广泛的一种治理底鼓的方法，是一种消极的治理底鼓的措施在具有强烈底鼓趋势的巷道中，往往需要多次起底，但并不能完全制止底鼓，不仅起底工程量大、费用高，而且还影响两帮及顶板岩层的稳定性和矿井的正常生产。另一方面是采取措施消除底鼓。目前防治底鼓的措施主要从降低巷道围岩应力，加固围岩或保持围岩的强度这两个方面考虑。
2.1 卸压法
　　通常卸压方式均是利用人为性策略来改变巷道围岩应力，促使底板岩层处在应力降低位置，以确保底板岩层的稳定性。现阶段的卸压方式是有着切缝和打钻孔，或者是爆破和掘巷卸压等。通常打钻孔技术有着较大难度，由于钻孔之间距离极小时直径均是五十至六十毫米的孔，但是这样不出现偏斜极为不易。并且该方式卸压范围要比底板切缝小，通常是应该考虑钻孔之后出现底鼓现象的几率。
2.2 底板打锚杆

要求底板岩层具有较好的完整性，如果底板岩层破碎，锚杆将失去锚固作用，因此在使用底板锚杆前首先要对巷道进行评价。同时，巷道底板岩石对水的敏感程度也很重要，这包括了顶板淋水和施工用水，当底板岩层遇水泥化，则要考虑用干式打眼或悬浮剂冲洗钻孔的方法。
巷道底板锚杆的形式，应根据巷道服务年限、用途和生产条件选定。底板锚杆的长度应能穿过全部底鼓的岩层，锚杆的尾断应在底板以下0.6-0.8m，这样做的好处是，必要是还可以卧底。为了充分发挥锚杆对底鼓的作用，同时考虑到现场打眼的方便，当岩层破碎时，应适当加大锚杆的密度，排距一般为0.8-1.2m，当底板岩层间连结强度较低时，锚杆的排距应在1m以下。

2.3 底板注浆

底板注浆一般用于加固已破碎的岩石，提高岩层抗底鼓的能力。当底板岩石承受的压力超过岩体本身的强度而产生裂隙和裂缝时，应采用注浆的办法使底板岩层的强度提高，达到防治底板底鼓的目的。由于所选择注浆的形式、材料、压力和时间长短不同，岩层中的裂隙可能全部或部分被粘合，当注浆压力高于围岩强度时，会产生新的裂隙并有浆液渗入。注浆后岩层达到的结合强度主要取决于选择的注浆材料: 采用聚氨酯材料，岩层间的结合强度较高，加固的效果较好，但底板潮湿时粘和强度较低，成本也较高注水泥浆虽然成本低，但结合强度较低，所以在选择材料时要根据实际情况合理选择。还应指出，软岩进行底板注浆不能保证取得成效。如果将注浆和锚固结合使用，就可以使原来只适用两者的范围得到扩展。

2.4 封闭式巷道支架

采用全封闭式巷道支架被证明是一种防治底鼓的有效措施，与其他措施相比，具有简单易行、适用范围广及效果显著等优点。封闭式支架的特点是具有底拱，支架抵抗巷道两帮内移的能力大大加强，减少了巷道底板所承受的水平力，控制了巷道底板岩层的离层和断裂。支架底拱对底板的支撑力改变了巷道底板岩层的受力状态，使底板岩层由两向受力变为三向受力，从而大大提高了围岩的强度，增加了巷道围岩的稳定性，有利于围岩承载圈的形成。由于底拱的设置对于防止水侵入巷道底板，避免车辆震动，防止底板产生裂隙都有一定的效果。

2.5及时处理巷道积水

在很多地下巷道中都有水的存在，而水的存在是造成巷道底鼓的重要原因，因为水的侵蚀会使自然界中几乎所有矿物强度软化。因此重要的是使用什么方法来保证底板不受水的严重影响。这就要求地下巷道排水要及时和通畅，同时要求高标准的排水。

2.6 合理的巷道布置

巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷道围岩水平应力集中程度有很大差异。因此，在构造应力影响较强烈的区域，要重视巷道布置方向，依靠正确调整巷道方向与构造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道围岩稳定性的影响。

3 结束语

总之，巷道底鼓关乎着矿井生产的安全，因此应更好的处理以确保矿井安全操作，实现高产量、高效率目的。通常巷道底鼓出现的诱因诸多，针对性防治策略是处理巷道底鼓的关键，务必要依据具体形成因素和矿山自身技术经济条件，选用适宜于自身矿井的防治策略，确保煤矿巷道底鼓现象得以处理，稳固矿井安全生产基础。

参考文献：
  [1]张后全，韩立军，贺永年，等．构造复杂区域膨胀软岩巷道底鼓控制研究[J]．采矿与安全工程学报，2011，28（1）：16-27．
   [2]刘泉声，刘学伟，黄兴，等．深井软岩破碎巷道底臌原因及处置技术研究[J]．煤炭学报，2013，38（4）：566-571．