煤礦巷道底鼓測試及治理技術研究

　   1 巷道底鼓原因分析
　　1.1 圍巖應力
　　礦井巷道開挖時，破壞了原巖應力的平衡，使得圍巖內應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生改變，從而令圍巖周邊出現了地基塑性區。而巷道出現底鼓情況的決定性因素是圍巖應力的大小，所以當開挖的巷道打破了圍巖穩定狀態下的極限平衡時就會發生底鼓。
　　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得出，若底板非常堅硬，例如砂巖等，底板相對較穩定，一般的圍巖應力作用下基本沒有底鼓情況發生;若底板相對松軟，則底板不穩，一般的圍巖應力就會使巷道產生底鼓。
　　1.3 水的作用
　　礦井巷道開挖好以后，底板經常會有積水生產，底板巖層長期泡在水中，使得巖石的強度變低，在相同圍巖應力的作用下就會使得原本穩定的底板遭到破壞。若巷道底板為松軟的泥質巖，長期浸在水中會發生破碎，嚴重者會發生泥化，完全失去強度，一般情況下只有當底板巖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，使其不輕易產生底鼓。
　　2 治理方案
　　軟巖巷道圍巖變形持續時間較長，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生，但是若周邊的原巖應力較大時，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，限制兩幫內移，幫部的穩定有利于控制巷道底鼓，實現巷道底板穩定。
　　2.2 底部采用反底拱+錨索+注漿
　　①底拱及錨索可加固底板巖體，形成加固圈，提高底板穩定性;②減弱巷道角部應力集中程度，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的發展。
　　3 支護技術方案
　　3.1 巷道注漿加固
　　內頂板下沉嚴重，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。注漿孔距及參數由注漿單位根據現場進行確定，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，頂部錨索規格Φ21.6×8300mm;每側棚腿用2排4根錨索拉緊，幫部錨索規格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，最后鋪設金屬網、BHW3-280-5400型鋼帶，最后用16mm鋼托板將鋼帶、金屬網和錨索固定，最后澆筑C25混凝土至設計底板。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象，對煤礦的安全生產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。結合礦井的地質、構造、巖性層里發育，提出了防治巷道發生底鼓的安全措施。有利于煤礦生產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，提高礦井的經濟效益。