深部矿井巷道底鼓治理研究

周明智

摘 要：巷道底臌作为深部巷道围岩变形与破坏的主要形式之一，一直是困扰着煤矿深部开采的主要技术问题，因此深入研究深部巷道围岩特征，对有效地控制围岩的变形与破坏具有重要的理论意义与现实意义。

关键词：巷道；底鼓；深部

0前言

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。当底板处于软弱的泥岩、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。巷道开挖后，原有的应力平衡状态被破坏，引起围岩应力重新分布，巷道围岩所受应力状态则是影响底板底臌的决定性因素。弄清巷道底臌产生的原因是确定底臌类型和形式的前提，也是制定控制底臌支护方案的科学依据。

1、底鼓的机理

巷道底鼓的实质是由于在高压作用下，两帮的岩体强度远大于底板岩体强度而造成的。

通常巷道底鼓的机理主要有四种基本类型。即挤压流动性底鼓、挠曲褶皱性底鼓、剪切错动性底鼓、遇水膨胀性底鼓四类。

挤压流动性底鼓通常在底板较为破碎且软弱的高应力岩层中发生。由于两帮岩体的强度远大于巷道底板的强度，于是在高应力作用下底板软弱的岩层被挤压到巷道内。这种类型的底鼓常发生于直接底板为软弱破碎岩层（如粘土岩、煤等），而两帮和顶板的强度远大于底板岩体强度的情况下。在两帮岩柱的压模效应和远场应力的作用下，底板软弱破碎岩体挤压流动到巷道内。当整个巷道都位于松软碎裂的岩体内时，由于围岩应力重新分布和远场应力的作用，而使底板破碎岩体流动变形。

挠曲褶皱性底鼓是在底板岩层为层状岩体时发生的。当底板岩层是坚硬岩体也可能发生底鼓。其机理是在水平方向的压力向临空方向挠曲而失稳。通常情况下，底板岩层分层越薄、岩层强度越低巷道的底鼓量越大。

当巷道底板岩层交厚时，在高应力作用下底板发生剪切破坏如图2、图3所示。

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，由于含有蒙脱石、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，当底板为膨胀岩时，就会遇水膨胀而引起膨胀性底鼓。

2、巷道底鼓的治理措施

巷道底鼓的治理措施归结起来主要有加固法和卸压法两类。所谓加固法主要是指采用注浆、打底锚、U型钢可缩支架或者几种方法的联合控制底板的鼓起。卸压法主要是通过底板开槽、底板松动爆破转移压力的方法控制巷道底鼓。

2.1加固法

在底板进行锚杆加固， 不但可以增加岩层抗挠曲褶皱能力和岩层之间的抗剪切能力， 而且可以提高岩体的承载能力和减小底板的破碎程度。在底板巖层注入浆液后，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， 不仅可以改善岩层结构， 提高岩体内聚力和摩擦力， 而且可以提高岩层强度和稳定性。底板锚杆与注浆加固相结合， 可以通过注浆加固巷道围岩， 形成连续的注浆加固圈。锚杆通过与围岩相互作用使锚杆对松散岩层的锚固作用得以发挥， 保证支护结构的稳定性和强度。混凝土反拱是一种适用于永久性巷道底板支护加固措施。这种支护措施具有较高且均匀一致作用于巷道底板上的支护阻力， 可缩性金属底梁使反拱获得了更大的抗底鼓的残余变形阻力。

2.3卸压法

卸压法主要有两种。包括切缝卸压法和松动爆破卸压法。所谓切缝法就是在巷道底板、两帮挖掘一定深度的裂缝， 这样离巷道近处的压力就会减小，高应力远离两帮和底板向深部转移， 降低底板围岩的应力集中程度， 以减小巷道底鼓量。松动爆破和切缝卸压在原理是相同的。过程为在巷道底板的某一深度上用爆破法将坚硬的岩石加以破坏， 使之与增压带的岩石脱离， 这样来自巷道岩体的侧压力将会向巷道深处的岩体转移。减少了巷道的底鼓量。

3、结论

文章在总结巷道底鼓治理的过程中，对巷道底鼓机理的进行了分析，并总结出了底鼓的治理措施。对同类矿井的安全高效生产有很好的借鉴意义。

参考文献：

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