深部软岩巷道支护技术研究_付仁龙.pdf

矩形布置，并垂直于煤壁，拱部锚杆呈放射状布 置; 帮部锚杆间距为 800mm，排距为 1000mm，锚 深为 1000mm，露出岩面长度为 100mm，支护参数 见图 1。 图 1胶带下山支护断面 3. 3巷道支护之后的效果分析 1巷道表面位移观测主要是掌握巷道断面 的变形收敛情况，为评价支护效果提供量化指标。 测站设置应靠近扩修工作面，以便捕捉到巷道断面 收敛的全过程。巷道间隔 20m 设 1 个观测站，采 用 “十”字法布点。 2表面位移监测采用钢卷尺和测绳测量， 观测方法为在 C，O 之间拉紧测绳，A，B 之间 拉紧钢卷尺，测读 CO，OA，OB 值，如图 2，测 量精度要求达到 1mm，观测频度为测站设置后 1 周内每天观测 1 次，其余时间每周观测 1～2 次。 图 2胶带下山表面位移观测 3安装位置在胶带下山 75m 外施工注浆锚 索、锚杆开始观测，安装时间 2015 年 12 月 18 日， 巷道表面位移观测见表 1。 表 1巷道表面位移 测点号AB 值/mmCO 值/mm观测日期 1420025102015 年 12 月 18 日 2425025152015 年 12 月 18 日 3421025002015 年 12 月 18 日 4420025252015 年 12 月 18 日 42016 年 3 月 17 日观测结果见表 2。3 个 月后，对试验巷道进行表面观测对比，锚注支护巷 道断面两帮移近量最大为 50mm，顶板最大下沉量 为 22mm。 表 2 3 个月后巷道表面位移 测点号 AB 值/ mm CO 值/ mm 两帮移近 量/mm 顶板下沉 量/mm 1418824901220 242002509506 3417424843616 4419025031022 在胶带下山 0～70m 架设铁棚段，两帮变形量 达到 500mm 以上，顶板下沉量达到 300mm 以上。 从巷道表面位移观测记录可以看出，锚注支护巷道 断面变化量非常小，锚注支护巷道稳定性非常好。 4结论 采用注浆锚索、锚杆加固软弱围岩巷道，改变 胶带下山原有架棚支护，是对软弱围岩地质条件下 新的支护技术的探索，同时也检验了注浆锚索、锚 杆，对扎煤公司各矿软弱岩层控制能力的适用性， 通过灵东矿胶带下山开展注浆锚索、锚杆支护的工 业性试验，得出以下结论 1通过锚注支护增强了软弱围岩巷道支护 体自我承载能力，变原铁棚的被动支护为主动支 护，增加巷道支护强度，实现了注浆锚索、锚杆的 全长锚固和对巷道围岩的注浆加固，比现有的锚网 棚支护技术优越。 2及时喷浆封闭围岩，滞后注浆是灵东矿 胶带下山锚注支护成功的重要保证。针对灵东矿软 岩巷道围岩变化规律和特点，及时封闭围岩，防止 泥岩风化、泥化，保证了围岩的完整性。同时相对 滞后实行注浆工序，既可以保证巷道围岩在应力释 放后，为自身应变预留了充足时间，也扩大了围岩 裂隙发育程度，促进注浆量的提高，使软弱围岩与 高强水泥注浆充分固化，改善软弱围岩的力学性 能，提高支护体的承载能力。 3锚注支护在灵东矿的试验效果良好，达 到了预期目标。 ［ 参考文献］ ［ 1］ 把多恒 . 金川二矿区深部巷道变形与支护研究 ［J］． 中国矿 山工程，2008 1 1－4，9. ［ 2］ 田敬海，柳敦国 . 深部巷道变形观测与支护研究 ［J］． 山东 煤炭科技，2007 3 69－70. ［ 3］ 胡社荣，彭纪超，黄灿，等 . 千米以上深矿井开采研究现 15 付仁龙 深部软岩巷道支护技术研究2018 年增刊 1 ChaoXing 状与进展 ［ J］ ． 中国矿业，2011 7 105－110. ［ 4］ 杜志军，孙志国 . 高应力软岩条件下煤矿巷道支护研究与实 践 ［J］． 西安科技大学学报，2007 3 356－358，381. ［ 5］ 李国富，贾安全，单智勇，等 . 极软岩巷道锚注支护技术的 研究与应用 ［J］． 岩石力学与工程学报，2002，21 S2 2574－2578. ［ 6］ 刘泉声，张华 . 对煤矿深部岩巷围岩稳定与支护几个关键 问题的认识 ［ J］ ． 中州煤炭，2011 7 28－29. ［ 7］ 何满潮 . 软岩工程技术现状及展望 ［M］． 北京煤炭工业出 版社，1999. ［ 8］ 王治顺，陈建平，蒋敬平 . 深部高应力软岩巷道支护技术研 究 ［ J］ ． 煤矿支护，2007 4 188－189. ［ 9］ 吴和平，陈建宏，张涛，等 . 高应力软岩巷道变形破坏机 理与控制对策研究 ［ J］ ． 金属矿山，2007 9 74－75. ［ 10］ 程良奎，等 . 岩土加固实用技术 ［M］ ． 北京地震出版社， 1994. ［ 11］ 段克信 . 松软围岩煤层开采 ［M］． 北京煤炭工业出版社， 1995.［责任编辑 王兴库］ 25 第 23 卷煤矿开采2018 年增刊 1 ChaoXing 浅析煤矿巷道底鼓原因及防治技术 邓金瑞 华能扎赉诺尔煤业有限责任公司，内蒙古 满洲里 021410 ［ 摘 要］以巷道底鼓的防治理念与现场实践为主导，通过细化分析逐步明确了底鼓的基本形 式 膨胀性、流动性、褶皱性及剪切性底鼓，而后从巷道布置及底板加固、底板注浆及巷道壁填充等 方面提出了防治措施，对巷道底鼓问题进行有效处理。研究结果表明 煤矿巷道底鼓的形式较为多 样，而围岩性质、地压及支护强度等因素都能导致底鼓问题的发生，因此，防治措施也应当以此为切 入点，在原有的理论基础上不断完善，并在实践中对理论的真实性及有效性进行验证。 ［ 关键词］煤矿; 巷道底鼓; 防治技术 ［ 中图分类号］ TD327. 3［ 文献标识码］ B［ 文章编号］ 1006- 6225 2018S1- 0053- 03 Reasoning and Prevention Technology of Roadway Floor Heave in Coal Mine ［ 收稿日期］ 2018－11－12［ DOI］ 10. 13532/j. cnki. cn11－3677/td. 2018. S1. 016 ［ 作者简介］ 邓金瑞 1985－ ，男，内蒙古满洲里人，采矿工程师，副队长。 ［ 引用格式］ 邓金瑞 . 浅析煤矿巷道底鼓原因及防治技术 ［ J］ ． 煤矿开采，2018，23 S1 53－55. 大部分煤矿在生产阶段，巷道底鼓现象时有发 生。随着煤矿开采不断向深部延伸，地应力指标呈 现明显的上升趋势，巷道底鼓问题也随之不断加 剧，这不仅会导致巷道断面不断缩小，更会降低矿 井的通风效率，在此种情况下为了保证煤矿生产正 常进行，就需要将可行性的处理措施精准落实到 位。现阶段国内外学者也针对这一问题开展了大量 的研究工作，其理论体系也更加趋于完善，为底鼓 问题的科学解决提供必要保障。 1煤矿巷道底鼓的基本形式及影响因素 1. 1巷道底鼓的基本形式 我国地质环境较为多样，巷道所处区域的地质 条件也普遍具有个性化特点，基于围岩性质及应力 状态之间存在的不同特点，底鼓的形式及影响因素 也呈现明显差异，通常情况下可以将巷道的基本形 式划分为以下几种 首先是膨胀性底鼓，此种底鼓现象大多出现于 含有蒙脱石的矿物环境中，在黏土岩层中岩石与水 直接接触并发生物理化学反应，就会直接致使岩石 中的水分大幅度增加，破坏体积的完整性，以膨胀 为主导带动底鼓的发生，该类岩石不仅极易受到风 化作用，软弱性指标也普遍较强。 其次，流动性底鼓，其发生机理来源于挤压流 动性作用，在两帮压膜效应的影响下，底板的软弱 岩层的稳定性就会遭到破坏，并随之向着巷道内涌 动，因此，该类底鼓现象极易发生于软弱的破碎岩 层中，需要明确的是，在此种环境下，两帮及顶板 结构往往不会受到较多影响，能够始终保持完整 性，并且其硬度指标明显高于底板。 第三，褶皱性底鼓，此类底鼓的出现是因为受 到应力作用的直接影响，如果巷道底板岩层以层状 岩体为主体，一旦应力指标达到既定标准，底板岩 层沿着压力作用的轨迹向着临空方向发展，基于此 挠曲及失稳状态将伴随出现，底板岩层的分层与挠 曲程度密切相关，分层薄、巷道宽度大，则会相对 增加挠曲风险。 最后，剪切性底鼓，该类底鼓多发区域在直接 底板上，当巷道的直接底板并没有遭到破坏，并呈 现较为显著的完整性，且厚度超出一定标准时，巷 道将极易受到剪切作用，并在高应力的影响下出现 底鼓问题。 1. 2巷道底鼓的影响因素 底鼓的影响因素多且复杂。首先，围岩性质及 结构对巷道底鼓问题的影响较大，同时也是较为关 键的因素，这是因为底板岩石是否坚硬、其厚度是 否达标，都与底鼓量密切相关，相对的底板岩石的 吸水性与底鼓程度呈正比例关系，岩石吸水性强则 会加剧底鼓问题; 其次，围岩中的地压也是导致巷 道底鼓问题出现的关键因素，通常情况下，巷道的 深度指标越高，则底鼓问题的发生频率也会因此而 上升，浅部巷道的底鼓现象明显低于高地压地带; 第三，水与岩石强度之间的关联性较为密切，岩石 中存在大量的水，则会相对降低岩石层理及缝隙之 35 第 23 卷增刊 1 2018 年 12 月 煤矿开采 COAL MINING TECHNOLOGY Vol. 23Supp. 1 December2018 ChaoXing 间的摩擦力，这就使得岩石的连接强度不断下降， 而岩体以岩层为基准的滑移面就逐渐形成，而原有 的岩体也会因此而产出多个薄层，进而降低整体强 度，另外，岩石中含有的部分矿物当与水发生接触 时会发生膨胀现象; 第四，通常情况下，煤矿巷道 的底板并没有设置相应支护装置，因此，在外界因 素的作用下，巷道的稳定性也会大打折扣，而对顶 板及两帮作出支护，则更会加剧巷道底鼓问题; 最 后，通过大量的实践研究可以发现，煤矿巷道宽度 与底鼓问题成正比关系，巷道越宽，底鼓问题的发 生频率则越高。 2煤矿巷道底鼓的防治技术 现阶段煤矿巷道底鼓的控制措施较为多样，同 样需要因地制宜，以矿井的地质条件及底鼓原因为 主导，提高防治技术的针对性及有效性，下面就对 几种不同的防治技术进行了讨论。 2. 1提高巷道布置的合理性 通过对可靠资料及煤矿巷道实践情况进行研究 可以发现，不同的煤矿巷道的轴向及构造应力方向 之间的夹角呈现明显差异，这就使得巷道本身的围 岩水平应力集中程度大不相同，因此，这就需要根 据实际情况，因地制宜地开展巷道布置工作，尤其 是构造应力影响力度大的区域，应当更加重视巷道 布置工作，并对其方向进行科学把控，促使巷道方 向与构造应力方向之间的协调性不断增强，将构造 应力对巷道稳定性的不良影响降到最低，以巷道围 岩的科学管控为切入点应当做到以下几点 1在明确煤矿开采要求及进度的基础上， 尽可能地降低巷道对煤矿生产的直接影响，最为科 学的方式是将巷道布置工作放在煤层开采后，促使 其应力始终处于标准范畴中。 2如果巷道布置不能有效规避开支承压力 的影响，就需要对支承压力累计程度进行密切关 注，将这一作用科学缩减，或者是加快巷道布置施 工进度，将支承压力的影响时间尽可能地降低，促 使其始终处于标准范围。 3以煤矿开采系统为基准，在可利用的距 离范畴中对巷道进行布置，促使巷道处于稳定的煤 层或者是岩层中，需要注意的是，应当尽可能地规 避水与松软膨胀岩层的接触及联系。 4当煤矿巷道与地质构造带发生关联时， 则应当对巷道轴向进行科学调整，促使其方向与断 层构造带呈垂直状态。 5在煤矿巷道布置阶段，如果设计图纸中 存在相邻的巷道，就需要对岩柱宽度进行科学选 择，提高其合理性。 2. 2通过利用锚杆对底板进行加固 一般情况下，底板岩层以成层形式为主导，为 了提高其安全性及稳定性。首先，将软弱底板与稳 定岩层有效连接在一起，能够对裂缝进行控制，避 免出现软弱岩层向上鼓起的问题; 其次，将相邻的 岩层高效衔接，促使其形成组合梁，在岩层组合后 抗弯强度明显提升，总和也相对较大。 2. 3底板注浆 底板注浆方式一般在已经破碎的岩石层中应 用，这不仅能形成较强的加固作用，更能强化岩层 的抗底鼓能效。基于注浆施工的特点，其形式及时 间也明显不同，这就需要根据实际情况，对注浆形 式及压力时间进行科学控制。实际上完成注浆施工 后的岩层强度会受到注浆材料的直接影响，以聚氨 酯材料为主导，能够提高岩层的粘合度，因此，加 固的效果也将因此而提高。但是如果底板湿度较 大，就会导致粘合度下降，注浆成本也将有所上 升。因此，在选择注浆材料时应当在明确实际情况 的基础上进行科学选择。 2. 4巷道壁及底板充填 巷道壁充填，主要是通过把侧翼地层压力支点 转移到远离巷道的地方而改善压力分布 ，从而增 加底板黏土从巷道壁的下面向巷道流动的阻力。底 板充填适用于永久性巷道的底板支护中，在巷道底 板上先挖出矩形坑槽 ，然后再填以遇水硬结的材 料，使之成为混凝土反拱，以增加底板的抗应力作 用 。加装可伸缩支撑件可进一步加强混凝土反拱 的抗应力作用 ，使其获得更大的抵抗底鼓的残余 变形阻力的能力 。 3结论 煤矿巷道底鼓问题的影响因素较多，围岩性质 及岩层结构、底板岩石的吸水性、岩石的强度等， 因而巷道底鼓防治技术的应用需要以煤矿实际情况 为依据，对防治技术进行科学选择。 ［ 参考文献］ ［ 1］ 程志超，高明仕，权修才 . 高水平应力下巷道底板切槽底鼓 防治研究 ［ J］． 煤矿安全，2016，47 3 52－55. ［ 2］ 李忠 . 煤矿坚硬顶板回采巷道底鼓控制技术研究 ［J］． 山 西焦煤科技，2017，41 1 34－37. ［ 3］ 张幼振 . 煤矿巷道底鼓机械化治理技术应用研究 ［J］ ． 煤炭 科学技术，2018，46 1 93－98. 45 第 23 卷煤矿开采2018 年增刊 1 ChaoXing