[精品]关于巷道底鼓及其预防措施的研究

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1、关于巷道底鼓及其预防措施的研究关丁巷道底鼓及其预防措施的研究［摘要］巷道底鼓主要有挤压流动性底鼓、挠曲褶皱性底鼓、剪切错动性底鼓和遇水膨胀性底鼓。引起底鼓的因索主要有围岩应力、底板岩性、岩体强度降低和水理作用。预防巷道底鼓，应该从合理布置巷道、应力控制、加强支护和防治底板水几个方面入手。［关键词］巷道底鼓；类型；原因；预防措施屮图分类号?TM77文献标识码：A文章编号：巷道底鼓是软岩巷道围岩变形和破坏的一种主要方式。大量的实测资料表明，在底板不支护的软岩巷道中,巷道底鼓量可占到巷道顶、底板移近量的70%以上，巷道维护工作量中有50%是用于防治底鼓。因此，长

2、期以来防治巷道底鼓一直是矿井巷道维护的重大难题之一。同时，底板的稳定性显著影响两帮及顶板的变形和破坏。可见，控制底鼓是软岩巷道支护中的一项关键技术。1巷道底鼓的类型由于巷道所处的地质条件、底鼓围岩性质和应力状态的差异，底板岩层鼓入巷道的方式及机理也不相同。1.1挤压流动性底鼓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，松软破碎的底板岩层向巷道内挤压流动。其力学模型见图1(a)。1.2挠曲褶皴性底鼓挠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

3、压力作用下，向底板临空方向挠曲而失稳，其力学模型见图1(b)。底板岩层的分层越薄，巷道宽度越大，所需的挤压力越小，越易发生挠曲性底鼓。1・3剪切错动性底鼓剪切错动性底鼓主要发生在直接底板。在高应力作用下，即使是整体性结构岩层巷道，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，其力学模型见图1(c)o图1巷道底鼓类型和力学模型示意图1.4遇水膨胀性底鼓一般情况下，岩石浸水后尽管强度弱化，但体积变化较小，而有些粘土岩层中，市于含有蒙脱石、伊利石等，浸水后体积会发生剧烈增大。井下实际生产中，巷道底板经常积水，当底板为膨胀岩吋，就会遇水膨胀

4、而引起底鼓2引起巷道底鼓的因素研究表明，引起巷道底鼓的因素很多，其屮影响最大的有底板岩层性质、围岩应力、水理作用和岩体强度等。2.1围岩应力当围岩应力达到一定条件时,巷道底板破坏。围岩应力越大，底鼓越严重。随着采深增加，上覆岩层重量随Z增大，形成的支承压力较大，于是巷道围岩产生压缩变形、剪切破坏等现象。在加强顶板和两帮支护的情况下，底板强度和对较弱，这样两帮岩体可嵌入底板，因而产生底鼓。对于深部巷道，构造水平应力一般均大于自重应力。在构造应力集中带，由于构造应力的作用，薄层页岩顶板一般沿层面滑移，厚层砂岩顶板则以小角度或小断层产生剪切，从而失稳冒落；在高水

5、平应力作用下，巷道首先从支护弱面导致底鼓。2.2底板岩性巷道中，底板岩层的强度和结构状态（破碎结构、薄层结构、厚层结构）对巷道底鼓起着决定性的作用。主要表现为：底板岩层的结构状态决定着巷道底鼓的类型；底板岩层的强度、分层厚度和破碎程度决定着底鼓量的大小。2.3岩体强度降低随着矿井开采深度的加大，岩体强度明显降低。由于采深增加，巷道周边的集中应力超过了围岩的口身强度，致使围岩移近率相对增加，巷道周边塑性区范围扩大。在塑性区范围内，岩石内聚力与内摩擦角迅速下降，致使岩体状态恶化。围岩强度降低,围岩孔隙率增大，加上地质构造发育的影响，导致巷道变形呈软岩特性。在围

6、岩应力作用下表现出显著的塑性和流变性。巷道底板岩体软弱、强度低、承载力不足是造成底鼓的直接原因。2.4水理作用浸水后的巷道底板往往产生严重的底鼓，一般表现为3个方面：①底板岩层浸水后，其强度降低，更容易破坏；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，巷道积水的治理是控制巷道底鼓的重要环节。3预防巷道底鼓的措施在煤矿中很广泛使用的一种防治巷道底鼓的措施为起底法，即将巷道已底鼓的部分清除。但起底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

7、底（但并不能完全制止底鼓），不仅起底工程量大、费用高，而冃还影响两帮及顶板岩层的稳定性和矿井的正常生产。鉴于起底的不足之处，下面提出消除巷道底鼓的措施：3.1合理布置巷道如果巷道轴向与构造应力方向Z间夹角不同，则巷道围岩水平应力集屮程度就会有很大差异。因此，在构造应力影响较为强烈的区域，要重视巷道的布置方向，依靠正确调整巷道方向与构造应力方向间的关系，来削减构造应力对巷道围岩稳定性的影响。在布置巷道时应当重视下面的问题：(1)在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，为减小巷道围岩应力，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。(2)在采矿系统允许的距

8、离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，考虑到水理作用，应尽量避免