巷道底鼓的防治措施

引言
　　底鼓、冒頂及側(cè)突是巷道發(fā)生變形破壞的三種主要表現(xiàn)形式。大量實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)表明，巷道變形破壞大約有2/3是由底鼓引起的。底鼓的主要危害是縮小了巷道斷面，致使行人、運(yùn)輸、供排水、井下通風(fēng)等都受到影響，嚴(yán)重影響礦山的安全生產(chǎn)。因此，研究巷道底鼓發(fā)生機(jī)理及其影響因素，做出合理的防治措施，對(duì)保證我國深部資源開采，提高人員安全作業(yè)，有著重大的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
　　1 底板巖層鼓入巷道的方式及機(jī)理
　?。?）擠壓流動(dòng)性底鼓。通常發(fā)生在直接底板為軟弱巖層（如粘土、煤等），兩幫和頂板比完整的情況下。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)抗日壓流動(dòng)。
　?。?）褶皺性底鼓。通常發(fā)生在巷道底板為層狀巖石，其底鼓機(jī)理是底板巖層在平行層理方向的壓力作用下，向底板臨空方向饒曲而失穩(wěn)，底板巖層的分層越薄，巷道寬度越大，所需的擠壓力越小，越易發(fā)生饒曲性底鼓。
　　（3）剪切錯(cuò)動(dòng)性底鼓。主要發(fā)生在直接底板。即使是整體性結(jié)構(gòu)巖層，但在高應(yīng)力作用下，巷道底板也易遭到剪切破壞，或者在巷道底角產(chǎn)生很高的剪切應(yīng)力而引起楔形破壞。
　?。?）遇水膨脹性底鼓。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)生膨脹的一類巖石，屬于易風(fēng)化和軟化的軟弱巖石。工程中遇到的膨脹性巖石有兩種：一種是化學(xué)轉(zhuǎn)化膨脹巖石：另一種膨脹巖石是指含有強(qiáng)親水性粘土礦物的粘土類巖石。它與前述的各類底鼓的主要區(qū)別為底鼓是山底板吸水膨脹引起的，底鼓的機(jī)理不同，治理方法也應(yīng)有所不同。
　　2 影響巷道底鼓的主要因素
　　底板軟弱、地壓、巷道的大小和形狀、巷道積水等，都是影響巷道底鼓的主要因素。巷道開挖使得底板巖層局部和部分卸載，隨即將產(chǎn)生彈性恢復(fù)。當(dāng)應(yīng)力超過巖層的屈服強(qiáng)度時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生塑性變形，軟巖的應(yīng)力偏量達(dá)到一定數(shù)值后會(huì)產(chǎn)生擴(kuò)容現(xiàn)象，造成巖石體積增加。巷道開挖后，導(dǎo)致底板巖層局部區(qū)域垂直應(yīng)力降低，水平應(yīng)力增加，必然引起應(yīng)力偏量的增加，因而擴(kuò)容變形是引起巷道底鼓的一個(gè)重要原因。而浸水后的巷道底板往往產(chǎn)生嚴(yán)重的底鼓，一般表現(xiàn)為三個(gè)方面：
　?。?）底板巖層浸水后.其強(qiáng)底降低，從而容易破壞。
　?。?）泥質(zhì)膠結(jié)的巖層，浸水后易破碎、泥化、崩解，甚至強(qiáng)度完全喪失。
　?。?）當(dāng)?shù)装鍘r層中含有蒙石、伊利石等膨脹性巖層時(shí)，浸水后會(huì)產(chǎn)生膨脹性底鼓。因此，巷道積水問題的治理是控制巷道底鼓的重要環(huán)節(jié)：巷道底板通常處于敞開不支護(hù)狀態(tài)是巷道底鼓量大于頂板下沉量的主要因素。尤其是遇水崩解或膨脹的粘土巖和泥質(zhì)巖層，底板及時(shí)支護(hù)和封閉是控制底鼓的根本措施。
　　3 主要治理
　　研究軟巖物理力學(xué)性質(zhì)及底鼓機(jī)理的目的在于選擇合理的防治措施。對(duì)巷道底鼓的防治總體上可概括為加固法和卸壓法兩大類。加固法主要有底板錨桿、底板注漿、封閉式金屬支架、混凝、反拱等；卸壓法主要有底板叨縫、底板鉆孔、底板松動(dòng)爆破、兩幫切槽、頂部卸壓槽等。根據(jù)對(duì)回采巷道底板的滑移線場(chǎng)分析，采用錨桿支護(hù)加強(qiáng)巷道底鼓及兩幫的巖石強(qiáng)度，不失足為解決的底鼓的一種更為有效、經(jīng)濟(jì)的好方法。錨桿防治巷道底鼓是支擴(kuò)加固防潮巷道底鼓方法之一。錨桿支護(hù)作為一種行之有效的支記方式已廣泛應(yīng)用于煤礦開采等地下工程的維護(hù)領(lǐng)域。在適當(dāng)?shù)臈l件下，它對(duì)巷道圍巖有良好的控制效果。底板錨桿能否有效地控制軟巖巷道底鼓.主要取決于底板巖層性質(zhì)和底鼓的類型。
　　綜上所述將治理揩施總結(jié)為以下五點(diǎn)：
　?。?）增加底板的變形阻力。主要措施有砌筑可伸縮件的混凝土反拱、架設(shè)可縮性封閉支架等。
　?。?）提高底板圍巖的強(qiáng)度。使用合格的支護(hù)材料、打底板錨桿、底板注漿加固等。
　　（3）治水防底鼓。正在施工的巷道水比較多，如打眼、防塵水等。
　　主要措施為哪里有水哪里治，能排則排，能導(dǎo)則導(dǎo)，能疏則疏，防止跑、冒、滴、漏等，盡量保證巷道內(nèi)不積水。
　?。?）加固巷道幫、角控制底鼓。一般沿煤掘進(jìn)的巷道，兩幫煤層的強(qiáng)度比頂?shù)装宓?，一般巷道塑性區(qū)發(fā)生在兩幫和角部，其范圍大小對(duì)巷道的變形和底鼓的影響最大。所以巷道開挖后要盡量加固煤幫和角部。通過加固巷道幫、角，減少巷道兩幫破裂圍巖壓縮下沉所造成的底鼓、體積膨脹量、頂板的破裂和離層，從而減少巷道底鼓和頂板下沉。
　?。?）加大巷道斷面。為了不影響巷道使用，通過以前的礦壓觀測(cè)資料.設(shè)計(jì)時(shí)在巷道使用斷面的基礎(chǔ)上考慮巷道最大變形量。
　　4結(jié)論
　　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。木錨桿和鋼錨桿是控制巷道底鼓比較有效的方法。目前，國內(nèi)外在預(yù)防和處理巷道底鼓方面取得一定的進(jìn)展，成功的防治有底板錨桿、底板切縫、加固底板碎右墊層、可伸縮支撐件的混凝土反拱、底板注漿，以及采用底梁加錨桿和板切縫加錨桿等。