特殊煤层巷道底鼓控制技术研究

冯林

摘要：阐述了目前地下煤炭开采深部、软岩以及双突煤层所遇到的底鼓问题，介绍了部分煤矿防治底鼓的措施以及效果，指出了防治底鼓的关键问题在于找到发生底鼓的原因，并针对巷道的具体条件选择经济有效的底鼓防治措施。

关键词：特殊煤层巷道底鼓防治技术

0引言

我国拥有丰富的煤炭资源，但是有相当一部分煤炭储量埋藏在1000m以下。随着我国浅部易开采煤炭资源的逐渐减少和枯竭，地下煤炭开采陆续转入深部开采以及对特殊岩层赋存煤层的开采。巷道所处的岩层的岩体性质多具有软岩性质，随着开采深度的增大，应力也随之增大，巷道底鼓问题日趋突出，严重影响煤矿的安全生产。

1底鼓理论

受采掘工程的影响，巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，巷道底板向上隆起的现象即称之为底鼓。底鼓所导致的巷道断面缩小、阻碍运输和行人、妨碍矿井通风，使得许多矿井不得不投入大量的人力和物理去做“挖底”等临时的处理工作，严重的会造成整条巷道的报废，对矿山的生产与安全产生很大的制约。

长期以来，国内外许多专家学者对煤矿巷道底鼓机理和控制技术作了大量的研究工作，提出了许多底鼓控制技术。研究表明，引起巷道底鼓的因素有很多，其中较为突出的几个因素是底板岩层性质、围岩应力、水理作用、岩体强度和地温等。有效控制底鼓的方法大致分为两类：一类是防止，即采取措施将底鼓量减少到允许的范围内；二是清除底鼓，将巷道已发生底鼓的部分岩石清除，恢复巷道断面积。

2技术应用

控制底鼓的方法很多，但不同的矿井，因其地质条件不同，巷道底鼓的原因各异，防治方法也不尽相同，需要针对巷道具体的地质条件、施工工艺、底鼓类型合理选择经济有效的底鼓防治措施。下面介绍几个矿井在防治巷道底鼓所采用的一些技术措施和效果。

淮北矿业集团朱仙庄煤矿南部二水平开拓与延伸巷道由于是延拓工程，埋深大、地压强、岩性差、断层与构造地质条件复杂，该段已施工巷道普遍存在帮部剧烈位移变形、底鼓等现象，如图2，矿压显现十分强烈，部分地段底鼓量高达1300mm，平均为600mm，已掘巷道失修率极高，形成巷道支护—底鼓—拉底翻修—底鼓—再拉底翻修的恶性循环，而且维修周期不断缩短。经过地质勘查，该巷道所在岩层属于典型的松软破碎岩层，支护和维护是十分困难的，给煤矿的安全生产带来了严重的影响。针对巷道的地质条件和维护的困难程度，在经过大量研究的基础上，决定采用以锚杆支护为基础的喷、锚、注、卸综合支护方式，如图3。巷道开挖后采用高应力锚喷网支护，阻止松散破碎围岩结构劣化，限制围岩较大变形，后期采用注浆加固，有效改变巷道围岩的应力条件，充分发挥巷道的自撑能力，提高围岩抗变形能力，可以使巷道底鼓、围岩变形得到有效的控制。针对软岩巷道底鼓提出的喷锚注分阶段加固技术是一种主动支护技术，技术工艺简单，先进合理且安全可靠性高，可以有效控制底板的变形，同时对巷道帮、顶的变形也有有效的抑制作用，便于现场实践应用，能够满足巷道生产的要求，具有很好的安全可靠性和技术经济效果。

淄博煤业集团唐口煤矿-990m水平北部回风大巷所处岩层为粉砂质泥岩，巷道深约在1029~1035m之间，巷道形状为半圆拱形。由于是深井巷道，且岩性太弱，底鼓量比较大，顶底板及两帮位移很严重。通过进行大量的研究与模拟实验，

决采用切槽卸压技术来代替卧底的办法，大大节约了支护材料，有利于提高成巷速度，与卧底相比，可合理改变巷道围岩的应力及变形分布，达到防止底鼓的目的。该矿采用的切槽方式为底板垂直切槽，有效的改善了巷道围岩的稳定性，并通过模拟得出，当切槽深度为巷道宽度的一半时，巷道顶底板移近量及底鼓量都最小，如图4所示。对于深井巷道，垂直切槽对防治巷道底鼓有明显的效果。

义马煤业集团的孟津煤矿是在建矿井，在一次施工放炮后引起当时未施工的主井临时绕道底鼓现象的发生，并伴随瓦斯释放孔喷孔现象。经过现场观察及理论分析，该巷道底鼓原因主要是由于巷道所处位置附近有断层，与掘进工作面连通，放炮后应力传播所引起，另外该煤层煤与瓦斯突出危险性较高。根据现场的情况分析，决定在主井临时绕道夹杂泥质页岩的裂隙破碎带注浆充填裂隙，能够及时改变围岩的松散结构，提高围岩的整体强度，同时能够切断应力传播途径，直至压力达到巷道设计值，可以停止注浆，并采用水玻璃封口。另外，主井临时绕道巷道底板距离煤层顶板的一定范围内采用适当厚度的素混凝土加固底板，人为增加岩柱间隔。通过采取以上技术措施，巷道掘进放坡是底鼓及喷孔现象彻底消失，保证了主井临时绕道的正常掘进，为矿井的安全建设提供了保障，同时创造了良好的经济效益和社会效益。注浆加固技术对双突矿井巷道由于应力传播导致的底鼓可以给予有效的预防和治理，该矿主井临时绕道底鼓及喷孔的成功治理，对由于采深增加而日益增多的双突矿井相似条件下的巷道底鼓治理有一定的借鉴意义。

3结语

3.1准确判断底鼓发生的原因。尽快分析出发生底鼓的原因是有效防治底鼓的关键，每一种底鼓与其对应的控制技术都是基于一定条件而提出的，有其各自的适应范围，有一定的局限性，要解决问题，需要对具体问题进行具体的分析，找出底鼓发展过程中的特殊性。

3.2合理选择防治技术。选择底鼓控制措施通常考虑2个因素：控制效果和技术经济可行性。针对某一条巷道，选择防治技术必须进行具体的分析、合理的选择。

3.3防治底鼓的方法各有特点和使用条件，应根据巷道的地质条件、施工工艺、底鼓类型以及有关因素因地制宜地合理选择，在实践中不断的总结、完善，探索出防治底鼓经济有效的措施。

参考文献：

[1]段克信.松软围岩煤层开采技术[M].北京.煤炭工业出版社.1995.

[2]孙长青.煤与瓦斯突出矿井巷道底鼓治理[J].煤炭技术.2008(11).

[3]姜耀东，赵毅鑫，刘文岗，等.深部开采中巷道底鼓问题的研究[J].岩石力学与工程学报.2004(23).

[4]李开学，王宏图，刘正海.巷道底鼓理论与防治技术[J].矿业安全与环保.2008(6).

[5]张农，侯朝炯，陈庆敏.岩石破坏后的注浆固结体的力学性能[J].岩土力学.1998(19).

冯林（1969-）,男，江苏徐州人，采矿助理工程师，现任贵州省黔西县竹林脚煤矿总工程师。