巷道发生底鼓的原因与针对性防治措施

王钢

摘 要：构造应力、水理作用、底板岩性及支护强度等因素极易引起巷道出现底鼓现象，使得巷道断面缩小，对通风、运输等造成很大障碍，严重阻碍了采掘工程的正常进行，不但会增加成本，还有可能影响到安全。因此，在巷道发生底鼓现象时，应尽快对其原因加以确定，然后采取相应的有效对策，如对巷道进行合理布置、加固底板支护、底板防治水等，通过这些措施，将底鼓部分的岩石彻底清除，或对底鼓量进行严格控制，保证巷道畅通，进而促进采掘工作能够顺利开展。

关键词：巷道底鼓；构造应力；支护强度

引言

煤炭是我国的重要资源，用途极广，在生产生活中起着不可代替的作用，其开采工作难度较大，尤其是近些年，随着开采技术和工艺的不断更新，煤炭正从表面开采向深部开采过度，受地应力等多方面影响，巷道的两侧岩体和顶板底板会受力而挤压，出现变形、位移等现象，以至于巷道底板会因压力而向上隆起，阻碍了开采进度和效率，所以，在当前时代，应结合先进技术采取合适的方法对此现象加以解决。

1 工程概况

某段煤矿厚度约为4m，顶板岩性以泥岩为主，令包括有粉砂岩、砂质泥岩等，底板则主要是泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩以及中细粒砂岩等，该段回采巷道存在较严重的底鼓问题，加大了开采难度，尤其是某工作面顺槽，回采时巷道的底鼓量约为1700mm，掘进时需要人工卧底2-3次，回采时仍需卧底2-3次，需耗费大量人力，使得开采效率有所降低，且煤矿安全得不到有力的保障。为使煤矿得到进一步开采，提高安全保证，应对巷道底鼓的产生原因进行分析研究，并做好相应的防范工作。

2 巷道底鼓的产生原因

2.1 构造应力

地质构造有其自身特点，在运动时会对岩体产生一定的应力，即构造应力，方向性较为明显，多为水平应力。在煤层较厚的地方，受构造应力影响，底板岩层容易褶曲，向上鼓起。构造应力对底板岩层破坏很大，极易引起巷道的底鼓现象。

2.2 底板岩性

底鼓多由巷道两侧的围岩变形位移引起，可见，围岩的结构组成及自身强度与巷道底鼓密切相关，如果围岩多是灰岩、砂岩时，因其比较坚硬，状态相对稳定，底鼓发生率较低；若围岩是泥岩或页岩等软弱岩体时，因呈裂隙发育，容易吸水，受到地应力时，以产生底鼓。

2.3 支护强度

在某些开采过程中，对巷道顶板的支护比较重视，但却忽视了底板支护，使得底板多为敞开无支护状态，最终导致巷道底鼓量比顶板下沉量要高。关于巷道支护，因为底板没有支护，而顶部多依靠锚网喷支护或刚性支架作为支撑，在各种压力之下，支护往往会将受力向较弱的底板传递，以至于顶板下沉，底板的应力平衡遭到破坏，最终引起巷道底鼓。

2.4 水理作用

在煤矿开采时，或是施工用水，或是岩石含水，总之在水和底板岩层相接触后，岩层逐渐膨胀，而且体积增大，致使围岩的塑性增加、强度有所减弱，进而引起巷道底板的鼓起。在水的作用下，巷道围岩通常会有几种变化：①若岩层为泥质胶结，遇水易化，或者发生崩解等现象，强度也随之降低，直至完全失去；②底板岩层的构成较为复杂，若其中含有过多的蒙脱石等，由于其膨胀性较强，一旦遇水，体积便会不断膨胀；③当水和底板岩层接触后，岩层节理或节理与裂隙间的摩擦会相对减小，使得岩体趋于松散，自身强度大幅降低，以黏土页岩为例，其含水率每增加1% ，岩石的单向抗压强度便会降低65%-85%左右。

3 如何防治巷道底鼓

煤矿开采工作意义重大，鉴于巷道底鼓的危害及其负面影响，需及时对其进行有效处理，采取相关措施降低底鼓发生率，为取得良好的效果，保持围岩的稳定性，应树立起"预防为主、治理为辅"的理念。起底法是处理巷道底鼓的重要方法，但工程量过大，需耗费大量的人力、财力，且对人员安全也有很大的威胁，尤其是底鼓较强烈的巷道中，更为明显，所以应通过其他途径防治底鼓。

3.1 对巷道进行合理布置

构造应力是引起巷道底鼓的重要因素，多呈水平方向，若与巷道的轴向呈不同的夹角，则围岩受到的应力程度也不同。所以在煤矿开采中，尤其是构造应力较强的地方，为减弱应力对围岩的作用，必须加大对巷道布置方向的重视，结合实际适当调整二者之间的角度。另外，在布置巷道时，还应注意一些事项：①若巷道穿过或位于地质构造带内，其轴向需尽量与断层构造带相垂直；②在许可范围内，选择比较稳定的煤层进行巷道布置，要注意膨胀性岩层禁止和水接触；③对于相邻的巷道或硐室之间需合理设置岩柱宽度。

3.2 对支护进行加固

在底板围岩较软的巷道，容易发生底鼓，为改善其受力状态，进一步增加底板围岩的强度，可通过注浆加固或锚杆支护等方式来实现，即支护加固，该方法能够有效地控制底鼓，较为常用。加固措施主要有两种：①加强底板围岩的强度，如底板锚杆、注浆等；②提升对底板围岩的支护力，如底板桁架、全封闭式巷道支架等。

3.3 底板防治水

水理作用也是引起底鼓现象的重要原因，尤其是软若岩层，若与水长期接触，强度必将降低或向外膨胀。所以，底板一旦存在积水，必须及时排掉，在施工中如果用水，也应加强注意，尽量集中排放；某些岩层渗透性差、含水量低，可采取及时封闭的方法；针对渗透性强以及含水量较多的岩层，应采取疏干的方法；在施工时，巷道中的水可能较多，应在防止滴漏、渗透的基础上，将水尽量排出巷道。

3.4 对应力进行有效控制

该方法应用较广，主要是使巷道围岩处于应力降低区，以保持底板的稳定。控制方法包括：①钻孔。为降低底板围岩承受的应力，可在底板中打钻孔，进而防止底鼓现象的发生；②切缝。该方法在挠曲褶皱性底鼓处理中十分适合，通过切缝，将底板的最大水平挤压力转移到围岩深部，相应的也就将可能出现的底鼓影响转移到了巷道深处；③松动爆破。该方法多用于围岩较硬或应力较高的底鼓处理中，通过爆破，孔底周围会有裂缝出现，使得底板围岩和深部散离，原本处于高应力状态的底板围岩变成了卸压区，将应力转移到岩体深部，以降低底鼓发生率。

3.5 虽巷道的帮和角进行加固

通过对巷道的帮和角进行注浆，或利用锚杆，可起到良好的加固效果。其作用主要体现在：首先有利于削减巷道局部应力的集中程度，在两帮及角部形成自承能力较高的承载拱，进而对两帮和角围岩塑性区加以有效控制；其次，有利于提高巷道两帮和角部围岩的自承能力，并最大限度地减少两帮的变形。

4 结束语

作为我国最重要的资源，煤炭的开采尤为重要，巷道底鼓是开采中的常见现象，严重阻碍了煤矿的顺利开采，引起巷道底鼓的原因有很多，需对其进行仔细分析，并采取相对应的防治措施，降低巷道底鼓的发生率。

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