煤礦巷道底鼓測試及治理技術(shù)研究

　   1 巷道底鼓原因分析
　　1.1 圍巖應(yīng)力
　　礦井巷道開挖時，破壞了原巖應(yīng)力的平衡，使得圍巖內(nèi)應(yīng)力需要找到新的平衡點，同時，礦井巷道的開挖也使得周邊的圍巖受力發(fā)生改變，從而令圍巖周邊出現(xiàn)了地基塑性區(qū)。而巷道出現(xiàn)底鼓情況的決定性因素是圍巖應(yīng)力的大小，所以當開挖的巷道打破了圍巖穩(wěn)定狀態(tài)下的極限平衡時就會發(fā)生底鼓。
　　1.2 底板巖性
　　底鼓的類型分為擠壓流動性底鼓、撓曲褶皺性底鼓、剪切錯動性底鼓和遇水膨脹性底鼓四大類型，分析底鼓類型的分類依據(jù)得出，若底板非常堅硬，例如砂巖等，底板相對較穩(wěn)定，一般的圍巖應(yīng)力作用下基本沒有底鼓情況發(fā)生;若底板相對松軟，則底板不穩(wěn)，一般的圍巖應(yīng)力就會使巷道產(chǎn)生底鼓。
　　1.3 水的作用
　　礦井巷道開挖好以后，底板經(jīng)常會有積水生產(chǎn)，底板巖層長期泡在水中，使得巖石的強度變低，在相同圍巖應(yīng)力的作用下就會使得原本穩(wěn)定的底板遭到破壞。若巷道底板為松軟的泥質(zhì)巖，長期浸在水中會發(fā)生破碎，嚴重者會發(fā)生泥化，完全失去強度，一般情況下只有當?shù)装鍘r層中有黏土且含量較高時遇到積水才會形成這種遇水膨脹性底鼓。
　　1.4 支護作用
　　巷道開挖時，合理選擇支護方式與地點可有效抑制圍巖變形。錨桿錨索等支付方式，有效加強了圍巖的強度和承受力;巖層較為軟弱時架設(shè)U型鋼架，對圍巖施加了一定的徑向力，可有效控制頂部巖石的松動、掉落問題。另外支護的時間點也要有選擇性的，恰到好處的時間點也可以提升底板圍巖的承受力，使其不輕易產(chǎn)生底鼓。
　　2 治理方案
　　軟巖巷道圍巖變形持續(xù)時間較長，巷道擴刷、臥底后巷道圍巖更加破碎，圍巖松動圈發(fā)育范圍會進一步擴大，所以采用補強巷道支護、加固兩幫會對底鼓有較好的控制作用。但是常見的錨桿補強支護方式效果不佳，長久的控制巷道變形，需采用主動+被動支護相結(jié)合的方式來控制底鼓、頂板下沉。計劃采用以下幾種措施來進行治理：
　　2.1 加強兩幫支護強度
　　常見的加固方式僅僅針對底板，對發(fā)生底鼓的部位被動式的修理，雖然在一定程度上延緩了底鼓的發(fā)生，但是若周邊的原巖應(yīng)力較大時，起到的控制效果就非常有限了。所以在支護時，巷道的底板與兩幫均需加固，限制兩幫內(nèi)移，幫部的穩(wěn)定有利于控制巷道底鼓，實現(xiàn)巷道底板穩(wěn)定。
　　2.2 底部采用反底拱+錨索+注漿
　?、俚坠凹板^索可加固底板巖體，形成加固圈，提高底板穩(wěn)定性;②減弱巷道角部應(yīng)力集中程度，在兩幫及底部形成自承能力較高的承載拱，控制兩幫和底部圍巖塑性區(qū)的發(fā)展。
　　3 支護技術(shù)方案
　　3.1 巷道注漿加固
　　內(nèi)頂板下沉嚴重，如挑除下沉頂板，會造成頂部冒落，巷道不好控制高度，且挑頂作業(yè)危險較大。通過合理分析和考察，決定采用注漿的方式對巷道進行加固，注漿材料使用FSS化學加固材料。注漿孔距及參數(shù)由注漿單位根據(jù)現(xiàn)場進行確定，專門制定注漿施工方案。
　　3.2 金屬支架+錨索支護
　　注漿后再采用架設(shè)工字鋼棚梁和錨索補強的方式對巷道進行維護。工字鋼采用礦用11#工字鋼，棚距0.8m，相鄰兩架鋼棚之間用Φ14mm的圓鋼拉筋連接，拉筋間距1m，棚架與頂部空隙處用勾板背緊。每根頂梁用2排4根錨索懸吊，頂部錨索規(guī)格Φ21.6×8300mm;每側(cè)棚腿用2排4根錨索拉緊，幫部錨索規(guī)格Φ21.6×4300mm;錨索與工字鋼用200×200×16mm鋼板、鎖具連接，每根錨索使用1支K2335快速錨固劑和3支Z2360中速錨固劑。錨索預(yù)緊力不小于120kN，錨固力不低于200kN。
　　3.3 施工底拱
　　工字鋼棚支護結(jié)束后，隨即施工底拱。先將底部施工成拱形，最大深度860mm，分別在底板中間、兩側(cè)用鉆機施工深10m的注漿孔，將錨索插入注漿孔中，利用注漿泵將水泥漿注入孔中，最后鋪設(shè)金屬網(wǎng)、BHW3-280-5400型鋼帶，最后用16mm鋼托板將鋼帶、金屬網(wǎng)和錨索固定，最后澆筑C25混凝土至設(shè)計底板。最后對巷道進行噴漿，噴射混凝土強度C20，噴層厚度0.1m。
　　結(jié)語
　　巷道底鼓是在煤礦深層開采或圍巖破碎開采時常遇到的現(xiàn)象，對煤礦的安全生產(chǎn)帶來了一定程度的影響。本文通過對巷道底鼓的分類、分析、簡述了巷道發(fā)生底鼓的原因，主要包括底板的巖性、水理作用、支護強度等。結(jié)合礦井的地質(zhì)、構(gòu)造、巖性層里發(fā)育，提出了防治巷道發(fā)生底鼓的安全措施。有利于煤礦生產(chǎn)中更好的控制巷道底鼓，減少巷道破壞變形，減少維護量，確保煤礦安全生產(chǎn)，提高礦井的經(jīng)濟效益。