巷道發生底鼓的原因與針對性防治措施

王鋼

摘 要：構造應力、水理作用、底板巖性及支護強度等因素極易引起巷道出現底鼓現象，使得巷道斷面縮小，對通風、運輸等造成很大障礙，嚴重阻礙了采掘工程的正常進行，不但會增加成本，還有可能影響到安全。因此，在巷道發生底鼓現象時，應盡快對其原因加以確定，然后采取相應的有效對策，如對巷道進行合理布置、加固底板支護、底板防治水等，通過這些措施，將底鼓部分的巖石徹底清除，或對底鼓量進行嚴格控制，保證巷道暢通，進而促進采掘工作能夠順利開展。

關鍵詞：巷道底鼓；構造應力；支護強度

引言

煤炭是我國的重要資源，用途極廣，在生產生活中起著不可代替的作用，其開采工作難度較大，尤其是近些年，隨著開采技術和工藝的不斷更新，煤炭正從表面開采向深部開采過度，受地應力等多方面影響，巷道的兩側巖體和頂板底板會受力而擠壓，出現變形、位移等現象，以至于巷道底板會因壓力而向上隆起，阻礙了開采進度和效率，所以，在當前時代，應結合先進技術采取合適的方法對此現象加以解決。

1 工程概況

某段煤礦厚度約為4m，頂板巖性以泥巖為主，令包括有粉砂巖、砂質泥巖等，底板則主要是泥巖、砂質泥巖、炭質泥巖以及中細粒砂巖等，該段回采巷道存在較嚴重的底鼓問題，加大了開采難度，尤其是某工作面順槽，回采時巷道的底鼓量約為1700mm，掘進時需要人工臥底2-3次，回采時仍需臥底2-3次，需耗費大量人力，使得開采效率有所降低，且煤礦安全得不到有力的保障。為使煤礦得到進一步開采，提高安全保證，應對巷道底鼓的產生原因進行分析研究，并做好相應的防范工作。

2 巷道底鼓的產生原因

2.1 構造應力

地質構造有其自身特點，在運動時會對巖體產生一定的應力，即構造應力，方向性較為明顯，多為水平應力。在煤層較厚的地方，受構造應力影響，底板巖層容易褶曲，向上鼓起。構造應力對底板巖層破壞很大，極易引起巷道的底鼓現象。

2.2 底板巖性

底鼓多由巷道兩側的圍巖變形位移引起，可見，圍巖的結構組成及自身強度與巷道底鼓密切相關，如果圍巖多是灰巖、砂巖時，因其比較堅硬，狀態相對穩定，底鼓發生率較低；若圍巖是泥巖或頁巖等軟弱巖體時，因呈裂隙發育，容易吸水，受到地應力時，以產生底鼓。

2.3 支護強度

在某些開采過程中，對巷道頂板的支護比較重視，但卻忽視了底板支護，使得底板多為敞開無支護狀態，最終導致巷道底鼓量比頂板下沉量要高。關于巷道支護，因為底板沒有支護，而頂部多依靠錨網噴支護或剛性支架作為支撐，在各種壓力之下，支護往往會將受力向較弱的底板傳遞，以至于頂板下沉，底板的應力平衡遭到破壞，最終引起巷道底鼓。

2.4 水理作用

在煤礦開采時，或是施工用水，或是巖石含水，總之在水和底板巖層相接觸后，巖層逐漸膨脹，而且體積增大，致使圍巖的塑性增加、強度有所減弱，進而引起巷道底板的鼓起。在水的作用下，巷道圍巖通常會有幾種變化：①若巖層為泥質膠結，遇水易化，或者發生崩解等現象，強度也隨之降低，直至完全失去；②底板巖層的構成較為復雜，若其中含有過多的蒙脫石等，由于其膨脹性較強，一旦遇水，體積便會不斷膨脹；③當水和底板巖層接觸后，巖層節理或節理與裂隙間的摩擦會相對減小，使得巖體趨于松散，自身強度大幅降低，以黏土頁巖為例，其含水率每增加1% ，巖石的單向抗壓強度便會降低65%-85%左右。

3 如何防治巷道底鼓

煤礦開采工作意義重大，鑒于巷道底鼓的危害及其負面影響，需及時對其進行有效處理，采取相關措施降低底鼓發生率，為取得良好的效果，保持圍巖的穩定性，應樹立起"預防為主、治理為輔"的理念。起底法是處理巷道底鼓的重要方法，但工程量過大，需耗費大量的人力、財力，且對人員安全也有很大的威脅，尤其是底鼓較強烈的巷道中，更為明顯，所以應通過其他途徑防治底鼓。

3.1 對巷道進行合理布置

構造應力是引起巷道底鼓的重要因素，多呈水平方向，若與巷道的軸向呈不同的夾角，則圍巖受到的應力程度也不同。所以在煤礦開采中，尤其是構造應力較強的地方，為減弱應力對圍巖的作用，必須加大對巷道布置方向的重視，結合實際適當調整二者之間的角度。另外，在布置巷道時，還應注意一些事項：①若巷道穿過或位于地質構造帶內，其軸向需盡量與斷層構造帶相垂直；②在許可范圍內，選擇比較穩定的煤層進行巷道布置，要注意膨脹性巖層禁止和水接觸；③對于相鄰的巷道或硐室之間需合理設置巖柱寬度。

3.2 對支護進行加固

在底板圍巖較軟的巷道，容易發生底鼓，為改善其受力狀態，進一步增加底板圍巖的強度，可通過注漿加固或錨桿支護等方式來實現，即支護加固，該方法能夠有效地控制底鼓，較為常用。加固措施主要有兩種：①加強底板圍巖的強度，如底板錨桿、注漿等；②提升對底板圍巖的支護力，如底板桁架、全封閉式巷道支架等。

3.3 底板防治水

水理作用也是引起底鼓現象的重要原因，尤其是軟若巖層，若與水長期接觸，強度必將降低或向外膨脹。所以，底板一旦存在積水，必須及時排掉，在施工中如果用水，也應加強注意，盡量集中排放；某些巖層滲透性差、含水量低，可采取及時封閉的方法；針對滲透性強以及含水量較多的巖層，應采取疏干的方法；在施工時，巷道中的水可能較多，應在防止滴漏、滲透的基礎上，將水盡量排出巷道。

3.4 對應力進行有效控制

該方法應用較廣，主要是使巷道圍巖處于應力降低區，以保持底板的穩定。控制方法包括：①鉆孔。為降低底板圍巖承受的應力，可在底板中打鉆孔，進而防止底鼓現象的發生；②切縫。該方法在撓曲褶皺性底鼓處理中十分適合，通過切縫，將底板的最大水平擠壓力轉移到圍巖深部，相應的也就將可能出現的底鼓影響轉移到了巷道深處；③松動爆破。該方法多用于圍巖較硬或應力較高的底鼓處理中，通過爆破，孔底周圍會有裂縫出現，使得底板圍巖和深部散離，原本處于高應力狀態的底板圍巖變成了卸壓區，將應力轉移到巖體深部，以降低底鼓發生率。

3.5 雖巷道的幫和角進行加固

通過對巷道的幫和角進行注漿，或利用錨桿，可起到良好的加固效果。其作用主要體現在：首先有利于削減巷道局部應力的集中程度，在兩幫及角部形成自承能力較高的承載拱，進而對兩幫和角圍巖塑性區加以有效控制；其次，有利于提高巷道兩幫和角部圍巖的自承能力，并最大限度地減少兩幫的變形。

4 結束語

作為我國最重要的資源，煤炭的開采尤為重要，巷道底鼓是開采中的常見現象，嚴重阻礙了煤礦的順利開采，引起巷道底鼓的原因有很多，需對其進行仔細分析，并采取相對應的防治措施，降低巷道底鼓的發生率。

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