王建波

摘要：隨著近些年來(lái)煤炭開(kāi)采逐漸走向深部，巷道底鼓問(wèn)題日趨突出嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了巷道的正常使用和工作面的正常生產(chǎn)。因此，研究巷道底鼓的機(jī)理及防治措施等問(wèn)題，對(duì)于我國(guó)建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，提高人員安全保證有著重大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：巷道底鼓機(jī)理防治技術(shù)

0引言

在煤礦生產(chǎn)中，幾乎所有回采巷道都會(huì)出現(xiàn)不同程度的底鼓，尤其隨著近些年來(lái)煤炭開(kāi)采逐漸走向深部，進(jìn)而地應(yīng)力相應(yīng)增大，巷道底鼓問(wèn)題日趨突出嚴(yán)重，從而暴露出很多影響煤礦安全生產(chǎn)的問(wèn)題。底鼓是煤礦井巷中常發(fā)生的一種動(dòng)力現(xiàn)象，它與圍巖的性質(zhì)、礦山壓力、開(kāi)采深度及地質(zhì)構(gòu)造等直接相關(guān)。在巷道頂、底板移近量中，人們已經(jīng)能夠?qū)㈨敯逑鲁梁蛢蓭鸵平刂圃谀撤N程度內(nèi)，所以大約有2／3是由于底鼓引起的。這類(lèi)問(wèn)題給深采礦井，特別是軟巖礦井的建設(shè)和生產(chǎn)的正常進(jìn)行帶來(lái)極大困難。底鼓使巷道變形、斷面變小，影響通風(fēng)、運(yùn)輸，制約礦井安全生產(chǎn)。

寧東礦區(qū)回采巷道的底鼓問(wèn)題是十分嚴(yán)重的，觀測(cè)資料表明，很多礦巷道項(xiàng)底板移近量達(dá)1300多毫米，平均每天達(dá)10多毫米，而底鼓量約占頂?shù)滓平康?0％，在掘進(jìn)期間即需人工臥底1～2次，在生產(chǎn)期間還需臥底1～2次，嚴(yán)重影響了巷道的正常使用和工作面的正常生產(chǎn)，因此，研究巷道底鼓的機(jī)理、預(yù)測(cè)方法及防治措施等問(wèn)題，對(duì)于我國(guó)深部資源開(kāi)采，建設(shè)高產(chǎn)高效礦井，提高人員安全保證有著重大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

1底鼓的基本形式及影響因素

1.1底鼓的基本形式根據(jù)國(guó)內(nèi)外有關(guān)底鼓資料的綜合分析，巷道底鼓大致可以分為三類(lèi)：

1.1.1膨脹性底鼓——由于巖質(zhì)變態(tài)膨脹產(chǎn)生的底鼓。多發(fā)生在礦物成分含蒙脫石的粘土巖層，膨脹巖是與水發(fā)生物理化學(xué)反應(yīng)，引起巖石含水量隨時(shí)間而增高且體積發(fā)生膨脹的一類(lèi)巖石，屬于易風(fēng)化和軟化的軟弱巖石。

1.1.2擠壓性底鼓——巖壁或剛性襯砌在上部壓力下插入底板或擠壓底板造成跨中隆起的底鼓。通常發(fā)生在直接底板為軟弱巖層(如粘土巖、煤等)，兩幫和頂板比較完整的情況下。在兩幫巖柱的壓模效應(yīng)和應(yīng)力的作用下，整個(gè)巷道都位于松軟破碎的底板巖層向巷道內(nèi)擠壓流動(dòng)

1.1.3張性底鼓——底板巖層由于斷面上大壓力作用而產(chǎn)生帶方向性的強(qiáng)烈褶曲隆起所造成的底鼓，它與頂部張性破壞區(qū)處于同一軸線(xiàn)上。

前兩類(lèi)為持續(xù)型底鼓，而后一類(lèi)為應(yīng)力釋放短暫型底鼓。

1.2底鼓的影響因素

1.2.1圍巖性質(zhì)：圍巖性質(zhì)和結(jié)構(gòu)對(duì)巷道底臌起著決定性作用，底板巖石的堅(jiān)硬程度和厚度，決定著底臌量的大小。

1.2.2地壓：圍巖中存在高地壓是造成巷道底鼓的決定性因素，深部巷道遇到底鼓的情況比淺部巷道多，這完全是由于地壓增高所致。位于殘留礦柱下面的巷道也有底鼓的現(xiàn)象，這是因?yàn)榇嬖谥粋€(gè)高地壓帶。

1.2.3水對(duì)巖石強(qiáng)度的影響：①由于水的作用減少了巖石層理、節(jié)理和裂隙問(wèn)的摩擦力，使巖石的整體連接強(qiáng)度降低，使巖體沿巖層的節(jié)理面、層理面和裂隙面形成滑移面，并將原來(lái)層間連接緊密的巖體分為很多薄層，甚至完全喪失強(qiáng)度②巖石中的某些礦物成分遇水產(chǎn)生膨脹。

1.2.4支護(hù)強(qiáng)度：一般巷道的底板處于不支護(hù)狀態(tài)，主要是因?yàn)棰倏偸钦J(rèn)為只要支護(hù)頂板和兩幫就安全了，底臌無(wú)關(guān)緊要②錨固底板施工比較困難，出矸石工作量大③一旦支護(hù)控制不住底臌，臥底時(shí)的工作量大。這是底臌大于頂板下沉量的主要原因。

1.2.5巷道的大小和形狀：特別寬大的巷道比窄巷道易發(fā)生底鼓，然而，巷道的寬度是由采礦作業(yè)而決定的。在某些情況下，特別是輔助巷道，寬度能保持在一定限度以?xún)?nèi)，而通過(guò)增加巷道高度使橫截面保持不變。

2巷道底鼓的防治措施

2.1卸壓法卸壓法的實(shí)質(zhì)是采用一些人為的措施改變巷道圍巖的應(yīng)力狀態(tài)，使底板巖層處于應(yīng)力降低區(qū)，從而保證底板巖層的穩(wěn)定狀態(tài)。它特別適用于控制高地應(yīng)力的巷道底鼓。目前出現(xiàn)的卸壓法有切縫、打鉆孔、爆破及掘巷卸壓等形式。打鉆孔這種措施在技術(shù)上有很大難度，因?yàn)樵阢@孔間距很小的情況下，打直徑為50～60mm的孔而不發(fā)生偏斜是非常不容易的。此外這種措施的卸壓范圍比底板切縫小，因而要考慮到鉆孔后發(fā)生底鼓的可能性。

2.2用錨桿加固底板底板通常是成層的，因而非常適合于用錨桿加固。木錨桿一般用于巷道范圍內(nèi)的垂直鉆孔，鋼錨桿則用于斜孔，錨入兩幫下面(約與巷道兩幫成35～40°)的地層中。其作用在于減少巷道底板的破碎程度。這樣支護(hù)的工作原理主要有二個(gè)方面：一是將軟弱底板巖層與其下部穩(wěn)定巖層連接起來(lái)，抑制因軟弱巖層擴(kuò)容、膨脹引起的裂隙張開(kāi)及新裂隙的產(chǎn)生，阻止軟弱巖層向上鼓起。其次是把幾個(gè)巖層連接在一起，作為一個(gè)組合梁，起承受彎矩的作用。此組合梁的極限抗彎強(qiáng)度比各個(gè)單一巖層的抗彎強(qiáng)度的總和大。在各種各樣的地質(zhì)條件下所做的試驗(yàn)表明，成功地加固軟弱底板并不一定要求它具有層狀構(gòu)造，底板巖層經(jīng)過(guò)錨桿加固以后增加了抗彎強(qiáng)度。

2.3底板注漿底板注漿一般用于加固已破碎的巖石，提高巖層抗底鼓的能力。當(dāng)?shù)装鍘r石承受的壓力超過(guò)巖體本身的強(qiáng)度而產(chǎn)生裂隙和裂縫時(shí)，應(yīng)采用注漿的辦法使底板巖層的強(qiáng)度提高，達(dá)到防治底板底鼓的目的。由于所選擇注漿的形式、材料、壓力和時(shí)間長(zhǎng)短不同，巖層中的裂隙可能全部或部分被粘合，當(dāng)注漿壓力高于圍巖強(qiáng)度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生新的裂隙并有漿液滲入。注漿后巖層達(dá)到的結(jié)合強(qiáng)度主要取決于選擇的注漿材料：采用聚氨酯材料，巖層間的結(jié)合強(qiáng)度較高，加固的效果較好，但底板潮濕時(shí)粘和強(qiáng)度較低，成本也較高注水泥漿雖然成本低，但結(jié)合強(qiáng)度較低，所以在選擇材料時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況合理選擇。還應(yīng)指出，軟巖進(jìn)行底板注漿不能保證取得成效。如果將注漿和錨固結(jié)合使用，就可以使原來(lái)只適用兩者的范圍得到擴(kuò)展。

2.4巷道壁充填在巷道和未采煤柱之間的巷道壁充填，主要是通過(guò)把側(cè)翼地層壓力支點(diǎn)轉(zhuǎn)移到遠(yuǎn)離巷道的地方而改善壓力分布。從而增加底板粘土從未采煤柱的下面向巷道流動(dòng)的阻力。另外一種用于永久性巷道的底板支護(hù)是，在巷道底板上先挖出矩形坑槽，然后再填以遇水硬結(jié)的材料，使之成為混凝土反拱。這種支護(hù)具有較高而且平均一致作用于底板上的支護(hù)阻力。加裝可伸縮支撐件可進(jìn)一步加強(qiáng)混凝土反拱，使其獲得更大的抵抗底鼓的殘余變形阻力的能力。

2.5巷道中水的控制在很多地下巷道中都有水的存在，而水的存在是造成巷道底鼓的重要原因，因?yàn)樗那治g會(huì)使自然界中幾乎所有礦物強(qiáng)度軟化。因此重要的是使用什么方法來(lái)保證底板不受水的嚴(yán)重影響。這就要求地下巷道排水要及時(shí)和通暢，同時(shí)要求高標(biāo)準(zhǔn)的排水。

3結(jié)束語(yǔ)

巷道底鼓是影響礦井安全生產(chǎn)的重要問(wèn)題，所以要很好地解決才能使礦井安全，達(dá)到高產(chǎn)高效。由于巷道底鼓的原因各異，因此，防治巷道底鼓的方法也要根據(jù)其成因及礦山的技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件選擇相應(yīng)的防治辦法。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，木錨桿和鋼錨桿是目前控制巷道底鼓比較有效的辦法。