刘桥一矿深部软岩巷道底鼓的防治

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1、刘桥一矿深部软岩巷道底鼓的防治　　摘要：目前国内外矿山都在进行深部资源的开发。但是矿井在进入深部开采后，随着地下巷道和硐室围岩应力的升高，浅部的硬岩在深部高应力的环境中则可能表现为软岩的变形特征；尤其是围岩本身就是软岩的地下巷道，在到达深部后，其围岩出现底鼓、变形严重，本文介绍了煤矿防治底鼓的措施以及效果，指出了防治底鼓的关键问题在于找到发生底鼓的原因，并针对巷道的具体条件选择安全可靠、行之有效的底鼓防治措施。　　关键词：特殊煤层；巷道底鼓；防治技术　　随着我国浅部易开采煤炭资源的逐渐减少和枯竭，地下煤炭开采陆续转入深部开采以及对特殊

2、岩层赋存煤层的开采。巷道所处的岩层的岩体性质多具有软岩性质，随着开采深度的增大，应力也随之增大，巷道底鼓问题日趋突出，严重影响煤矿的安全生产。　　一、底鼓理论　　受采掘工程的影响，巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，巷道底板向上隆起的现象即称之为底鼓。底鼓所导致的巷道断面缩小、阻碍运输和行人、妨碍矿井通风，使得很多矿井不得不投入大量的人力和物力去做"挖底"等临时的处理工作，严重的会造成整条巷道的报废，对矿山的生产与安全产生很大的制约。　　长期以来，国内外许多专家学者对煤矿巷道底鼓机理和控制技术作了大量的研究，提出了许多底鼓

3、控制技术。研究表明，引起巷道底鼓的因素有很多，其中较为突出的几个因素是底板岩层性质、围岩应力、水理作用、岩体强度和地温等。有效控制底鼓的方法大致分为两类：一类是防止，即采取措施将底鼓量减少到允许的范围内；二是清除底鼓，将巷道已发生底鼓的部分岩石清除，恢复巷道断面积。　　二、现状分析　　刘桥一矿二水平开拓与延伸巷道由于是延拓工程，埋深大、地压强、岩性差、断层与构造地质条件复杂，该段已施工巷道普遍存在帮部剧烈位移变形、底鼓等现象，矿压显现十分强烈，部分地段底鼓周期较短，已掘巷道失修率极高，形成巷道支护-底鼓-卧底翻修-底鼓-再卧底翻修的恶

4、性循环，而且维修周期不断缩短。该巷道所在岩层属于典型的松软破碎岩层，支护和维护是十分困难的，给煤矿的安全生产带来了严重的影响。　　三、技术措施及效果分析　　岩石普遍具有遇水软化性。岩石的软化性是指岩石浸水后其强度降低的性质。岩石的膨胀性是指软岩浸水后体积增大的性质，吸水性较大的岩石当吸水后往往产生膨胀，它会给井巷支护造成很大的压力。岩石中含水越多，岩石的强度越低。　　改变巷道围岩应力状态，减小巷道周边应力集中：开巷后，在巷道内设置卸载槽缝，可以改变巷道围岩应力状态，减小巷道周边应力集中，降低巷道所受的压力，起到维护巷道稳定的作用。巷道

5、周边岩体的强度要比巷道深处同样岩体的强度低。开巷时，产生最大应力的位置在巷道周边，而开挖卸载槽缝后，卸载槽缝则把产生最大应力集中的位置转移到深部三向应力状态的岩体中，使巷道周边岩体在较小的应力作用下免遭破坏，从而达到维护巷道的目的。采用切槽卸压技术来代替卧底的办法，大大节约了支护材料，有利于提高成巷速度，与卧底相比，可合理改变巷道围岩的应力及变形分布，达到防止底鼓的目的。该矿采用的切槽方式为底板垂直切槽，有效的改善了巷道围岩的稳定性，并通过模拟得出，当切槽深度为巷道宽度的一半时，巷道顶底板移近量及底鼓量都最小，对于深井巷道，垂直切槽对

6、防治巷道底鼓有明显的效果。　　无论是回采巷道还是准备巷道，都存在仅有某一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而采取保守的支护方式会造成浪费，若对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，因此有必要一方面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）前两点共同作用。　　巷道局部加固及卸压的重点在巷道底板。因为对于整体稳定性属于稳定的巷道来说，一般不需要采用封闭式支架，这样顶板及两帮均能

7、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底鼓，造成顶底板相对移近量过大。　　底鼓的主要有鼓出、屈曲和柱腿钻底等形式，虽然存在绝对的底板鼓出和屈曲破坏的情况，但绝大多数情况下是两者的组合，支架腿部钻底也可使底鼓问题恶化。对底板的局部处理可按以下过程进行。　　底板切缝能有效缓解水平方向的围岩应力，基角爆破成缝能使围岩应力向深部转移。在底板破碎、裂隙发育的情况下进行注浆可以提高底板的完整程度及整体强度。当采用底板锚杆加固层状特征显著的较弱底板时，应采用全长锚固的形式。　　在大松动圈条件下，支护不当时总会出现巷道底鼓问题，而采用

8、卧底的方法治理底鼓。其结果往往会加速巷道支护的破坏。从围岩松动圈理论的观点出发，水平原岩应力造成了对称的顶底板的松动圈厚度值，其中底板受水的影响很大，但是底板岩石自重可以平衡一部分碎胀变形力，因此底板所需支护参数与其它部