底鼓巷道围岩综合治理措施研究

底鼓巷道围岩综合治理措施研究

李阳

淮北矿业股份有限公司涡北煤矿，安徽 淮北 235000

摘要：涡北煤矿长期受巷道变形影响，如何提高围岩强度、制定围岩治理方案，使巷道在有效地服务年限内服务生产，避免前掘后改的现象，满足矿井安全高效生产，显得尤为重要。本文分析了巷道的受力特征，重点从治理巷道底鼓这方面来论述。

关键词：围岩；底鼓；研究；治理方案

1巷道围岩结构稳定特征

从巷道围岩空间状态来看，巷道是由顶板、帮部和底板组成的复杂结构体，各部分在矿山压力作用下的受力状态不同，其围岩性质往往也存在着很大的差异。

当巷道顶板岩性为强度较低的泥岩，其他部位为砂岩时，巷道顶板发生明显的弯曲下沉，直接影响到巷道上部的稳定性，顶板过度弯曲下沉将导致其断裂和破碎，顶板低强度部分应作为支护重点管理。当巷道底板为软弱层时，巷道支护的重点应在底板，底板在水平集中应力作用下的地鼓变形十分明显，围岩控制的重点将是地鼓。当巷道两帮结构为软弱岩层时,巷道围岩变形主要表现为两帮岩层在垂直集中应力作用下的内移，两帮变形在中部和上部比较突出,巷道支护和让压的重点在两帮。当巷道围岩性质没有显著差异时,围岩各部分都会发生相应的变形,可以采用通常的支护理论于设计方法进行加固支护设计。

2巷道围岩加固措施

无论是回采巷道还是准备巷道，都存在仅有某-局部稳定性差的问题。这种情况下,若仅为了巷道局部的稳定性而采取保守的支护方式会造成浪费，若对该局部考虑不够又容易导致局部破坏从而影响整条巷道的使用，因此有必要针对性地控制局部稳定,另一方面充分发挥稳定部分的自承能力。对局部稳定性差的围岩进行控制有三种方法：（1）改善局部围岩应力状态，进行卸压保护；（2）加固巷道局部围岩；（3）前两条共同作用。

巷道围岩加固及卸压的重点在底板。因为对于稳定性较好的巷道来说，一般不需要采用封闭式支架，这样顶板及两帮均能得到有效的支护，唯有底板在自身属于不稳定类别时容易引起地鼓，造成顶底板移近量过大。我矿三条巷道的地鼓形式不同，虽然存在绝对的底板鼓出和屈曲破坏的情况，大多数情况下地鼓是两者的组合，支架腿部钻底也使地鼓问题恶化。对底板的局部处理可按以下过程进行。对软岩巷道的围岩控制，主要可采用U型可缩性支架支护，实施壁后充填技术，大幅度提高实际承载能力，或者采用内注外锚式锚杆支护，实现注浆支护和锚杆支护。

3巷道变形原因分析

3.1围岩条件分析

岩巷：岩性均较松软且层理发育，受构造及地层倾角影响，岩巷穿层掘进比较普遍。易风化、破碎，抗压强度低，而且遇水崩解、泥化、流化，易造成巷道围岩失稳，支护难度非常大。

煤巷：矿井煤层倾角大，埋藏深，地质构造复杂，且属极松散煤层，支架变形严重，后路反复底鼓，维护量大。

3.2支护形式分析

部分巷道支护方案与围岩条件不匹配，未做到一次支护最大化，巷道承载能力降低，导致巷道受压破坏。巷道施工时一次支护强度不足，注浆及二次支护没跟上，将导致巷道严重收缩变形。

3.3围岩治理分析

严格执行“治顶不如治帮、治帮不如治底、治底不如治水”的围岩综合治理理念，涡北煤矿现有的支护方案特别强调顶板及两帮的维护，底板支护强度基本为零，同时诸多下山掘进过程中，顶板淋水、断层裂隙水、施工用水治理不力，导致水向迎头聚集，迎头聚集的水一旦遇到底板软岩，会在短时间内将其风化、弱化、泥化，造成巷道底板破坏，破坏围岩整体承载力，易造成巷道整体性破坏。

4围岩治理方法

4.1加强技术管理

严格落实“32字”设计方针及安全技术经济一体化方案，按照“围岩分类-初步设计-监测分析-优化设计”的动态设计思想，科学选择支护方案，巷道方位、层位选择避免频繁揭穿煤层、软岩，主体巷道布置在硬岩中；合理巷道断面设计，永久巷道必须确保支护强度，杜绝巷道返修；提升机械化水平，增强信息化监控手段，合理把握巷道补强的有效时机，确保支护满足安全生产需求。

4.2加强主动支护

坚持“所有巷道均能实现主动支护”的理念,辅以注浆来发挥锚杆（索）主动支护作用。新掘巷道坚持一次支护强度最大化，坚持锚注结合实行“锚网索喷注”一次支护强度最大化+“锚带网喷”二次补强的联合支护方案，根据实际条件再适当做“减法”；修护巷道坚持“逢修必锚、不锚不修，逢修必注、不注不修”，一次修复到位、避免二次返修。煤巷跟顶掘进推广应用煤锚支护工艺，如采用架棚支护，则选择U型棚+锚索梁+锁腿支护模式，必要时缩小棚距以提高支护强度，小煤柱沿空掘进时，需全断面喷注浆加固管理。

4.3加强注浆工艺推进

在重要岩巷、特殊地段施工时，采取“深浅孔注浆”固化围岩。注浆严格按照先帮后顶、自下而上、逐排逐孔、左右对称、前后连续的顺序进行，新掘巷道如需注浆一次支护期间预留注浆锚杆，二次补强支护必须在注浆结束后进行。

4.4巷道破坏后的治理方案

锚喷修复：采用锚网索+全断面喷注浆+底板注浆治理模式（必要时采用底板锚杆补强支护）。

施工工艺流程：修复巷道刷扩→打注浆锚杆→喷浆→注浆→打锚杆挂钢网、钢带→喷浆→（必要时）打设注浆锚索→喷浆→注浆。

底板治理：采用“粗浅孔注浆+套深孔注浆+底板钢梁锚固”的联合支护工艺。施工工艺流程：粗浅孔注浆→套深孔注浆→底板锚索→钢梁（底板埋设U型钢梁，通过注浆孔利用锚索进行全长锚固，张紧后整体浇筑在底板内）。

5工程实例

5.1主要做法

巷道开挖后，围岩破碎变形区域在两帮及顶板生成，在底板也有一定深度范围内发育，底板岩层承受轴向力作用，当底板岩层承受的轴向力超限后，就会引起底板破裂、底鼓。变注浆将岩石裂隙进行充填，使其成为一个整体，从而提高提高围岩整体性和强度，使巷道得到加固，可以较好的维护围岩稳定，在较大范围内强化岩体的力学性能，改变围岩岩性，使围岩能较好地与支护体形成整体承载结构，提高整体承载结构的承载能力。涡北煤矿81里1风巷后路修复采用此种修复注浆方式，现场检查效果较好。

根据巷道用途、服务年限、地质条件，巷道空间关系，打破原有被动支护思维，牢固树立主动支护理念，从改善围岩结构、提高围岩自稳性、发挥围岩主动承载作用，从安全、技术、经济等方面实现对矿压的有效控制，采取“一巷一策”围岩综合治理措施。

针对巷道围岩强度低，巷道埋深大，应力较高，巷道不同位置围岩受力及变形情况，设计出顶底板采用高强度支护，两帮采用较强支护的非均匀支护技术，经试验表明改支护技术是一种适合深埋软岩巷道的支护技术。

5.2实际应用

85采区运输大巷位于一水平、一采区，里段长约200m，施工层位为10煤、10煤顶、11煤；岩性为10煤、粉砂岩~细砂岩；巷道揭露正断层，过断层后揭露灰岩。该段巷道位于85采区开拓主体上山下口下段，受地压及81里1工作面回采影响及相邻巷道施工动压影响，巷道局部地段损坏情况严重，巷道底板底鼓，水沟变形，顶帮炸皮放线，威胁行人、通风安全。

经过分析制定了修复方案：采用锚网喷+锚索+二次锚网+注浆支护，重点对巷道底板进行加固处理。巷道卧底后铺设水泥地坪，先对底板进行浅孔无压注浆，后对底板进行深孔注浆，深孔注浆结束后，底板采用锚杆进行补强。85采区运输大巷底板治理后，通过观测，底板无底鼓现象。

6努力方向

强推底板注浆，强化源头治理，底板浅、深孔注浆能将深部破碎的围岩胶结成整体，可以较好的维护围岩稳定，在较大范围内强化岩体的力学性能，改变围岩岩性，使围岩能较好地与支护体形成整体承载结构，提高整体承载结构的承载能力。

参考文献

[1]张启元.玉溪煤矿井底车场巷道底板加固技术研究[J].山东煤炭科技,2022,40(03):7-9+15.

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