东滩煤矿深部巷道底鼓治理研究

谭浩 李楠 石文朋

摘 要：底鼓是由于巷道围岩压力过大而引起的巷道底板变形和破坏的现象，致使巷道有效断面积减小，严重影响矿井的通风能力和运输能力。由于巷道底鼓现象而出现的巷道整体垮塌的情况时有产生，制约着矿井安全生产。随着煤资源开采范围的增大，煤矿采深不断变深，复杂地质条件的赋存资源越来越多，矿山压力逐渐增大，深部开采采区都不同程度地受到巷道底鼓现象的制约。

关键词：深部巷道;底鼓;力学;矿山压力

1引言

东滩井田3煤层一采区中上部1306工作面轨顺推进至1414.5m处发现陷落柱，柱体由泥岩、粉砂岩、中砂岩和粘土碎块组成，块体形状不一，大小混杂，棱角明显，排列紊乱，胶结性较差，柱体松散，干燥无水。煤与围岩接触面为不规则锯齿状，界线明显，接触面角度为上小下大，在50?～80?之间。接触面附近煤层倾角急剧变化，角度加大，受到明显的向下拉伸。工作面轨顺推进至1456m时，累计推进41.5m，面内岩石完全消失，煤层正常。经采后调查分析，该陷落柱在3煤平面形态为椭圆形，长轴近南北向，长43m，短轴长30m;开采揭露表明，该陷落柱不导水。东滩煤矿位于兖州向斜核部，为地应力集中地段。井田内次级宽缓褶曲发育，背斜向斜相邻相间分布，小断层较发育，对综合机械化采煤有一定影响。近年来东滩煤矿对地压做了大量的观测和研究工作。随深度增加应力的增加呈现有规律的变化，但是应力值大小受岩层、构造、测量方法的影响等因素的影响作用也起到一定的作用，在局部地质异常区应力变化比较明显。从本次应力的实测值来看，东滩煤矿的应力变化属于正常，受构造应力作用的影响不是很强，随深度增加各方向上的最大主应力均呈增长趋势。水平应力受构造应力显示出较好的方向性。而水平最大主应力方向也是基本上一致，大致方向在北西西向。通过实测得出：东滩煤矿受构造应力作用不强，但水平应力具有很好的方向性，其方向大致在北西西向。

2力学模型

巷道围岩鼓起，巷道底鼓围岩应看做为软弱体，其抗拉、抗剪、抗弯性能极其低，依据郎肯土压力理论总结其巷道底鼓机理。假设巷道两帮的底板受力为均匀荷载p和q，所受载荷见图2-2。

巷道右侧底板受力分析图，见图2-3。巷道底板围岩在均匀载荷q压力下，本身塑性压力区为CIJ范圍，被动塑性压力区为MCJ范围。当MCJ区域岩体超过塑性压力极限时，出现作用于底板上方的载荷作用，比岩体本身强度大时，然后底板MC发生毁坏，底板膨胀起，造成底鼓。

巷道左侧底板受力分析图，见图2-4。若顺槽两帮压力不等，如果荷载q比p大，则右帮最大破坏深度和破坏范围将比左帮底板大，在地应力作用下底板两帮的移动体将向巷道内压挤，不仅只发生底鼓，还将出现底压。

3巷道底板支护

提高巷道支护强度、采用有效的支护方式以平衡巷道底板应力，并选取合理的安全系数，可有效控制动压巷道的底鼓现象。但围岩岩性较差、围岩破碎时，由于巷道底板压力较大，控制底鼓的措施应在动压影响结束后予以实施。当围岩岩性较好、围岩完整时，从受力分析可知，降低底鼓程度、降低底压，可采取以下方法：①主动方式，采用锚杆、锚索贯穿底板破坏主动区，使破坏岩层固定在稳定岩层上，这样可以防止巷道底板荷载向下传递，避免主动破坏区向巷道底板下方扩大。这种方式等于使得岩石的内摩擦角提升、主动压力减小，致使巷道底鼓位移量减小了、减小了底压;②被动方式，采用底板锚杆将底板松散围岩与稳定岩层连接成整体，防止被动区向上移动，使被动区内摩擦角变大、滑移块体的有用滑移力降低、底压降低;③固结松散岩体，采用注浆的方式加固围岩，其本质是增大围岩强度。在实际的生产中，底鼓的防治方法应有机的结合以上三种方法，主动方式、被动方式和固结作用相互协调，形成有机的整体。

参考文献

[1] 孙广义. 矿井围岩与支护系统复杂性研究[J]. 黑龙江科技学院学报.2010.03，20（2）：97-102.

[2] 兰永伟，孙广义. 深部巷道底板锚杆支护数值模拟[J]. 黑龙江科技学院学报. 2010（06）