煤矿巷道底鼓测试及治理技术研究
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摘 要：巷道底鼓一直以来都困扰着岩土工程支护，若想从根本解决底鼓问题，所需代价相对较高。目前的防止措施主要是从加固底板岩体、降低底板围岩或整个巷道围岩中的应力以及建立有效的防排水措施等方面入手，包括地板锚杆、底板注浆、封闭式支架、混凝土反拱等支护加固法;切缝、打钻孔、松动爆破、开掘卸压巷等卸压法;巷旁充填法及各种联合方法。文章主要介绍了巷道底鼓产生的原因以及对应的解决办法。
关键词：巷道底鼓;底鼓治理;底脚锚杆
1 巷道底鼓原因分析
1.1 围岩应力
矿井巷道开挖时，破坏了原岩应力的平衡，使得围岩内应力需要找到新的平衡点，同时，矿井巷道的开挖也使得周边的围岩受力发生改变，从而令围岩周边出现了地基塑性区。而巷道出现底鼓情况的决定性因素是围岩应力的大小，所以当开挖的巷道打破了围岩稳定状态下的极限平衡时就会发生底鼓。
1.2 底板岩性
底鼓的类型分为挤压流动性底鼓、挠曲褶皱性底鼓、剪切错动性底鼓和遇水膨胀性底鼓四大类型，分析底鼓类型的分类依据得出，若底板非常坚硬，例如砂岩等，底板相对较稳定，一般的围岩应力作用下基本没有底鼓情况发生;若底板相对松软，则底板不稳，一般的围岩应力就会使巷道产生底鼓。
1.3 水的作用
矿井巷道开挖好以后，底板经常会有积水生产，底板岩层长期泡在水中，使得岩石的强度变低，在相同围岩应力的作用下就会使得原本稳定的底板遭到破坏。若巷道底板为松软的泥质岩，长期浸在水中会发生破碎，严重者会发生泥化，完全失去强度，一般情况下只有当底板岩层中有黏土且含量较高时遇到积水才会形成这种遇水膨胀性底鼓。
1.4 支护作用
巷道开挖时，合理选择支护方式与地点可有效抑制围岩变形。锚杆锚索等支付方式，有效加强了围岩的强度和承受力;岩层较为软弱时架设U型钢架，对围岩施加了一定的径向力，可有效控制顶部岩石的松动、掉落问题。另外支护的时间点也要有选择性的，恰到好处的时间点也可以提升底板围岩的承受力，使其不轻易产生底鼓。
2 治理方案
软岩巷道围岩变形持续时间较长，巷道扩刷、卧底后巷道围岩更加破碎，围岩松动圈发育范围会进一步扩大，所以采用补强巷道支护、加固两帮会对底鼓有较好的控制作用。但是常见的锚杆补强支护方式效果不佳，长久的控制巷道变形，需采用主动+被动支护相结合的方式来控制底鼓、顶板下沉。计划采用以下几种措施来进行治理：
2.1 加强两帮支护强度
常见的加固方式仅仅针对底板，对发生底鼓的部位被动式的修理，虽然在一定程度上延缓了底鼓的发生，但是若周边的原岩应力较大时，起到的控制效果就非常有限了。所以在支护时，巷道的底板与两帮均需加固，限制两帮内移，帮部的稳定有利于控制巷道底鼓，实现巷道底板稳定。
2.2 底部采用反底拱+锚索+注浆
①底拱及锚索可加固底板岩体，形成加固圈，提高底板稳定性;②减弱巷道角部应力集中程度，在两帮及底部形成自承能力较高的承载拱，控制两帮和底部围岩塑性区的发展。
3 支护技术方案
3.1 巷道注浆加固
内顶板下沉严重，如挑除下沉顶板，会造成顶部冒落，巷道不好控制高度，且挑顶作业危险较大。通过合理分析和考察，决定采用注浆的方式对巷道进行加固，注浆材料使用FSS化学加固材料。注浆孔距及参数由注浆单位根据现场进行确定，专门制定注浆施工方案。
3.2 金属支架+锚索支护
注浆后再采用架设工字钢棚梁和锚索补强的方式对巷道进行维护。工字钢采用矿用11#工字钢，棚距0.8m，相邻两架钢棚之间用Φ14mm的圆钢拉筋连接，拉筋间距1m，棚架与顶部空隙处用勾板背紧。每根顶梁用2排4根锚索悬吊，顶部锚索规格Φ21.6×8300mm;每側棚腿用2排4根锚索拉紧，帮部锚索规格Φ21.6×4300mm;锚索与工字钢用200×200×16mm钢板、锁具连接，每根锚索使用1支K2335快速锚固剂和3支Z2360中速锚固剂。锚索预紧力不小于120kN，锚固力不低于200kN。
3.3 施工底拱
工字钢棚支护结束后，随即施工底拱。先将底部施工成拱形，最大深度860mm，分别在底板中间、两侧用钻机施工深10m的注浆孔，将锚索插入注浆孔中，利用注浆泵将水泥浆注入孔中，最后铺设金属网、BHW3-280-5400型钢带，最后用16mm钢托板将钢带、金属网和锚索固定，最后浇筑C25混凝土至设计底板。最后对巷道进行喷浆，喷射混凝土强度C20，喷层厚度0.1m。
4 结语
巷道底鼓是在煤矿深层开采或围岩破碎开采时常遇到的现象，对煤矿的安全生产带来了一定程度的影响。本文通过对巷道底鼓的分类、分析、简述了巷道发生底鼓的原因，主要包括底板的岩性、水理作用、支护强度等。结合矿井的地质、构造、岩性层里发育，提出了防治巷道发生底鼓的安全措施。有利于煤矿生产中更好的控制巷道底鼓，减少巷道破坏变形，减少维护量，确保煤矿安全生产，提高矿井的经济效益。
参考文献：
[1]刘耀明，秦江艳，王剑峰，等.察哈素煤矿巷道底鼓测试及治理技术研究[J].煤炭工程，2014，46（2）：34-36.
[2]徐佑林，张辉.煤矿巷道底板锚固钻孔钻具的研制与应用[J].中国煤炭，2018，44（5）：75-77+87.
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