东山煤矿巷道底鼓治理及防范建议

张伟 孙波 周诗江

【摘 要】 随着矿井开采深度的增加，巷道底鼓问题已成为巷道支护中最难解决的问题之一。本文以鸡西矿业集团东山煤矿东部采区材料道巷道底板底鼓的实际案例，通过分析该巷道底鼓形成的原因和现场治理巷道底鼓采取的措施，提出了一些防范治理巷道底鼓的建议，在大采深、构造复杂矿区防治巷道底鼓具有一定的参考价值。

【关键词】 底板底鼓  形成原因  治理措施  预防建议

1 问题的提出

鸡西矿业集团东山煤矿所处矿区地质条件复杂，矿压大、断层多，矿井现生产水平垂深已超过800米，矿井局部巷道在形成后3-6个月就开始变形失稳，显现出巷道底板底鼓、两邦片落、顶板下沉现象，其中底鼓最为严重的是东部采区材料道。该巷道处于-550标高，距地面垂深为860米，巷道两侧各留有30米的护巷煤柱，往外为采空区，担负东部采区运输、通风、行人任务。

东部采区材料道成巷尺寸为：中高2.6米，巷宽3.8米的矩形巷道，在形成巷道2个月后巷道底板底鼓现象开始显现，在成巷6个月时，底板底臌、两邦向内偏移的现象明显，中高降至1.5米，巷宽降至2.6米，并随着工程深度的增加、时间推移，底臌问题日渐严重，这严重妨碍了采区正常的运输、行人和通风，严重影响采区生产，因此，研究该巷道底臌形成的原因，总结经验教训，对于防治巷道底鼓、保证地下工程正常的安全运营具有重要意义。

2 巷道底臌的原因

通过分析认定，东部采区材料道巷道底臌的形成的原因有以下几个方面：

（1）在工程布置上的失误，该巷道两侧各留有30米的护巷煤柱，出现了应力集中、孤岛现象，在初始设计施工中巷道的施工尺寸和支护形式不合理，预防巷道底鼓的措施未被充分考虑，岩层应力达到一定的条件时，底板岩层由于不能承受过大的应力作用而破坏底臌，这是形成巷道底臌的主要原因。

（2）支护强度不足，设计观念上错误的认为只要支护顶板和两帮就安全了，底臌无关紧要 ，加上锚固底板施工比较困难，出矸石工作量大，所以巷道的底板处于不支护状态。

（3）巷道的尺寸和形状布置不合理，一般来说宽大的巷道比窄巷道易发生底鼓，然而，该巷道断面过大，特别是巷高、巷宽比例未合理分配。在某些情况下，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。

（4）客观上与围岩的性质及地质构造有一定关系，如底板岩性底板岩层的结构状态（如破碎结构、薄层结构、厚层结构等）、软弱程度及软弱岩层的厚度直接决定着巷道底板发生底臌的大小及底臌形态。当底板位于坚硬的砂岩或灰岩中时，一般处于稳定状态，通常不会发生底臌;而当底板位于软弱的泥岩、页岩或断层破碎带中时，由于岩体强度低、吸水率高、裂隙发育，其自身稳定性和承载能力较差，在地应力作用下极易产生底臌，造成底板失稳破坏。东部采区材料道正是处于以泥岩和砂质泥岩为主、层理裂隙发育且有小断层里，据实验观察在影响的巷道地段的底臌量，要比位于灰色细砂岩地段的底臌量高3～4倍，这是造成东部采区材料道底臌的重要原因。

3 现场采取的措施

针对东部采区材料道巷道底臌日益严重的问题，该矿采取了多项举措，有借鉴意义是：一是，对局部完整较硬的底板的补打锚索，每2米打一对7米长锚索，并配合补打树脂锚杆，加强支护。二是，对于底鼓严重破碎地带进行了拉底，并在底板进行了注浆。底板岩层注入浆液，浆液渗入岩层破碎面，浆液凝固后可以将已破碎岩层重新粘结起来，改善岩层结构，提高了岩体的内聚力和摩擦力，提高岩层的强度和稳定性。三是，对最薄弱的巷道底板和邦壁，采用锚固和注浆加固相结合的措施。把底板、两邦锚杆与注浆加固有机地结合起来，通过注浆加固巷道围岩，形成一连续的注浆加固圈，而锚杆通过与围岩相互作用和加初锚力在围岩内又形成一锚杆加固圈，并且注浆加固圈为锚杆提供了可靠的着力基础，使锚杆对松散岩层的锚固作用得以发挥，保证了支护结构的稳定性和强度。

根据现场实践，锚固和注浆是目前治理巷道底鼓比较有效的办法。

4 防治巷道底臌的建议

东山煤矿的案例表明，预防和治理巷道底鼓，掌握准确围岩地质资料是提前，预防性设计是关键，后期综合管理是补充。要防治巷道底鼓，要从围岩基础信息、设计、施工、检测及后期管理等方面综合考虑。

（1）要全面准确掌握围岩地质资料。围岩地质资料是矿井井下施工建设不可缺少的指导性基础资料，它关系到巷道工程设计施工的合理性，对于施工预算和进度安排有着重要作用。东山煤矿前期巷道底鼓预防教训的证实，如果能全面掌握围岩地质资料，提高对巷道底鼓的认识，就能减少后期返修造成的大量浪费。

（2）合理布置巷道位置和断面形状。巷道发生底臌主要发生在岩性松散软弱的环境，其极易受到结构应力、环境效应的影响而发生强度减弱变化，设计时在综合分析的基础上应尽量把巷道布置在强度高的砂岩中，主要巷道的护巷煤柱尺寸要布置合理，避免出现孤岛、应急集中现象。

（3）加强底板巷道支护，选用适合本地的支护方式。巷道底臌通常是由于底板岩层强度低，不能承载巷道围岩应力而产生的，所以，可以选用底板锚杆、底板注浆、混凝土反拱、全封闭支架等一项或多项相加固支护措施进行治理巷道底臌。