巷道底鼓机理及防治措施.pdf

第2 6 卷第8 期煤炭技术 V 0 1 ．2 6 ，N o ．8 2 0 0 7 年8 月 C o a lT e c h n o l o g y A l l g ，2 0 0 7 巷道底鼓机理及防治措施 赵权 黑龙江科技学院资源与环境工程学院，哈尔滨1 5 0 0 2 7 摘要随着矿并开采深度的增加及地应力的增加，巷道底鼓成为影响生产的重要因素。文章分析了巷道底鼓的 原因，提出了防治巷道底鼓的主要措施。 关键词巷道底鼓；混凝土反拱；底板卸压 中图分类号T D l 6 3文献标识码A 文章编号1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 r 7 0 8 0 0 4 9 0 3 M e c h a I l i s mo fT u 衄e lB o t t o mS w e m n ga n dM e a s u r e so f P r e v e n t i o na I I dC l l r e Z H A OO u a n Ⅻe g eo fR e 驯r c ea n dE n v i r o 姗e mE 姆n e e r i n g - H e i l o n 萄i a I l gl I l s t i t I l t eo fS c i e n c e 龇l ‰l l l l o l o g y 。H 8 r b i n1 5 0 0 2 7 - C h i 舱 A b s t r 曩c t A 1 0 r 唔试t l lI r I i n ep i t 缸r I i n gd e p t l Ii n c r e 鹊e 龃d 殍a u r l ds t r e 鹞i n c I e a ∞，t I I et l l m l e l ．b } t t o m 甜谳l i n gb e c o l I - 眵m ei I r l p o r t 觚ta t t d b u t eo fi I l f l u e n c i n gp I D d u c t i o n ．h l 血ea r t i c l e ，t h et u n n e lb o t t o ms w e l l i n gr e a s 帆i s8 n a l y z e d ，幽eI I l a i nn 瑚s I l r e so fp 1 1 e v e n t i n ga r I dc o n t 枷i 1 1 9t 咖e lb o t t o ms w e l l i I l ga r ep o i n t e do m ． K e yw o r d s t u 彻e lb o t t o ms 粥l l i n g ；c o n c r e ￡ee o u n t e r a r c h ；l e d g e rw a l lr e l e 豁eo fp r e s s u r e O引言 炭的开采，近些年来煤炭开采逐渐走向深部，进而地 应力相应增大，巷道底鼓问题目趋突出严重，从而 我国是一个煤炭资源丰富的国家。据煤炭资源暴露出很多影响煤矿安全生产的问题。过分底鼓而 开发和资源保护研究预测，我国总煤炭储量中使巷道条件变坏的一个严重后果就是事故大大增 7 3 ．2 ％埋深在l0 0 0m 以下。目前煤矿开采深度以加。因此，研究巷道底鼓的机理、预测方法及防治措 每年8 一1 2m 的速度增加，深部矿井以每年蛔2 5 0 施等同题，对于我国深部资源开采，建设高产高效矿 m 的速度发展。预计在未来2 0 年，很多煤矿的开采井，提高人员安全保证有着重大的理论意义和实际 将进入到10 0 0 15 0 0m 的深度。随着我国地下煤 应用价值。 护形式上，增加支护的刚度和稳定性。 3 动压及困难条件下巷道支护。 2 深部岩层中的岩体多具有软岩性质，并且有 较高的地应力，所以岩体具有冲击倾向性。应防止 发生冲击低压及煤和瓦斯突出事故。 3 防止巷道爆破面不光滑，巷道成型不够规 则，岩面凸凹不平。 。”’ 4 随着采掘深度增加，应重视巷道两帮的支 护。 5 由于深部巷道具有软岩巷道的特点，所以需 要增加对巷道底臌的防治。 6 加强巷道的防水效果。 7 减少岩层的空顶时间，以免岩层发生离层现象。 8深部巷道支护目前有待解决的问题 1 地应力对锚杆支护巷道的影响，特别是水平 主应力对巷道围岩稳定有重要影响。 2 确定支护合理强度的理论与技术，控制深井 软岩巷道围岩大变形的关键是必须给围岩提供足够 的支护强度。 4 深井“三软”回采巷道支护结构受回采的影 响，变形十分复杂。 5 高应力软岩巷道维护是矿井深部开采中所 面临的主要问题。 9结论 深部矿井的巷道维护是我国目前研究的重要方 向，但是由于各种理论体系还没有完善地建立起来， 所以对于深部巷道的支护现在还处于一个实践分析 阶段。对于深部巷道的支护，要结合软岩支护的理论 和深部大应力的条件，再根据各个矿的实际情况，进 行具体的分析和比较，最后确定出合理的支护方案。 参考文献 [ 1 ] 钱鸣高。石平五．矿山压力与岩层控制[ M ] ．徐州中国矿业大 学出版社，2 0 0 3 ． 【2 ] 袁亮．深并巷道围岩控制理论及淮南矿区工程实践[ M ] ．北京 煤炭工业出版社，2 0 0 6 ． [ 3 ] 艾俊友，王术有，文畸德义．大断面敬岩综放面回撤与安装新技术 [ J ] ．煤矿开采，2 0 0 4 ， 9 ． 收稿日期2 0 c r 7 一0 4 2 8 ；修订日期2 0 0 7 0 6 0 6 作者简介赵权 1 9 8 2 一 ，男，长春人，黑龙江科技学院采矿工程大三学生。 万方数据 5 0 煤炭技术第2 6 卷 1 巷道底鼓机理分析 巷道的底鼓与巷道的受力状态 大小、方向 、底 板压力的传递方向、底板围岩性质、抗拉强度以及遇 水的膨胀性质等多方面因素有关。 1 ．1 高压 巷道围岩中存在高压是巷道底鼓的重要因素。 随着开采深度的加大，地应力相应增大，加之由于受 采动影响造成底板应力集中，巷道底板岩石松软，侧 压大时压力由两帮传递到底板，由于底板松软无法 承受较大压力而产生变形 见图1 ，严重影响煤矿 的正常生产。 图1 井下巷道底鼓实况 1 ．2 底板岩性软弱 在深部开采中，由于岩石受到地质因素的影响， 很多煤层底板是比较软弱的。在巷道中受两帮的压 模效应和应力作用下，或者整个巷道都位于松软碎 裂的岩体内，由于围岩应力重新分布及远场地应力 的作用，底板软岩石就会因受到挤压而产生流动变 形 如图2 。 图2 底板软岩受挤压产生流动变形示意图 1 ．3 底板岩层含水 很多巷道底鼓是因为底板岩层受水的影响膨胀 而引起的底板鼓出。特别是含自云母一伊利石的粘 土，当其含水时体积增大。 珥 a K B 1 一l o g P 。，l o g R 式中K 自由膨胀率； B 巷道宽度； P 。完全阻止膨胀性底鼓所需要的支护阻 力； R 实际支护阻力； a 系数。 岩层遇到水后会对其本身产生以下影响①减 少了岩石裂隙间的摩擦，导致了强度的减弱；②减少 了层面间的摩擦 形成了滑移层面 ，致使将致密岩 层分为薄层；③使岩石结构松散 对于易受水损害的 页岩强度可损失1 0 0 ％ 。由于上诉原因，巷道底板 在受周围各种应力的作用条件下，就会产生程度不 同的底鼓现象，所以岩层含水是巷道底鼓的一个重 要原因。 1 ．4 巷道的大小和形状 巷道底鼓与巷道本身的大小和形状有关，特别 宽大的巷道比窄巷道易发生底鼓，丽巷道的宽度是 由采矿作业的相关要求而决定的。在某些情况下， 特别是辅助巷道，宽度能保持在一定限度以内，而通 过增加巷道高度使横截面保持不变。这样可以减轻 巷道底鼓。 1 ．5 水平构造应力对巷道稳定性的影响 构造应力是由于地壳构造运动在岩体中引起的 应力。实测资料表明，原岩应力场内钳制应力基本 上等于上覆岩层重量，而由于构造应力的存在，水平 应力普遍超过金尼克假设由式 1 计算的数值，水平 构造应力一般为铅直应力的0 ．5 ～5 ．5 倍，在地质条 件复杂地区可以达到更高。 艿； 占， p 允／1 一产 y 竭u ，1 一F 1 式中肛泊松比； 7 体积力； 日煤层埋藏深度。 在软岩和厚煤层中，底板岩层在水平应力作用 下，与形成褶曲构造相类似，向巷道空间鼓起。如果 底板岩层呈粘一塑性变形，底板岩层进入蠕变状态 如图3 。因此高水平应力是造成底板岩层破坏强 烈的主要原因。 图3 底板岩层进入蠕变状态图 2巷道底鼓的防治措施 2 ．1 用锚杆加固底板 底板通常是成层的，因而非常适合于用锚杆加 固。钢锚杆则用于斜孔，锚入两帮下面 约与巷道两 帮成3 5 ．4 0 0 的地层中。其作用在于减少巷道底板 的破碎程度。如果打锚杆之后，底板出现一种较为 有利的破坏形式 整体错动 ，底板锚杆就达到了减 少底板破碎程度的目的。在各种地质条件下所做的 试验表明，成功地加固软弱底板，并不一定要求它具 有层状构造，底板岩层经过锚杆加固以后增加了抗 弯强度。 2 ．2 底板注浆 底板注浆主要是用来加固破碎岩石，提高其抗 变形能力。当底板受到超过本身原始结合强度的压 力而产生裂隙和裂缝才可以进行注浆。由于注浆后 加大了底板岩石的强度，且得到加固的底板不再承 受底部鼓起而引起的拉力，而只承受来自两帮的平 行层理的压力，底鼓现象就不再发生。应该注意，若 万方数据 第2 6 卷第8 期煤 炭技 术 V o l 。2 6 ，N o ．8 2 0 0 7 年8 月 C o a l7 r e c h n o l o g y A u g 2 0 0 7 突出矿井燥巷快速掘迸技术研究 傅昆岚，黄成华，刘瑜，张如清 皖北煤电集团公司祁东煤矿，安徽宿州2 3 4 0 0 0 摘要煤巷掘迸一直是影响和制约突出矿井采掘正常接替的“瓶颈”问题。皖北煤电集团公司祁东煤矿在煤巷施 工过程中，通过采取改进瓦斯治理方案、合理选择支护工艺和施工方法、优化业务流程和劳动组合等一系列措施， 实现了煤巷快速掘进。文章详细阐述了煤巷快速掘进的技术和经验。 关键词突出矿井；煤巷；快速掘进 中图分类号T D 2 6 3文献标识码A文章编号1 0 0 8 8 7 2 5 2 0 0 7 0 8 一0 0 5 l 一0 3 R e s e a r c ho nH i g h s p e e dD r i V i n gT e c h n o l o g yo fC o a l 】受D a d Ⅵr a y si n O u t b u r s tM i n e s F UK u n l a n ，H U A N GC h e n g h u a ，U UY u Q i d o “gc o a lM i n e ，w a l l b e ic o a lE l e c t r i c i t yG r o u pu o m p ．- s u z l l o u2 3 4 0 0 0 ，c h i n a A b s 仃a c t T h ec o a lr o a d w a yd r i V i n gi sa “b o t t l e n e c k ”p r o b l e m0 fi n n u e n c i n ga n dr e s t d c t i n gt l l en o m l a lr e p l a c e m e n to fr n i I l i n ga n dd r i V i n gi nt l l eo u t b u r s tm i n e s ．I nt h ec o a lm a d w a y sc o n t r u c t i o np m c e s s ，i nQ i d o n gC o a l M i n e ，W a J l b e iC o a lE 1 e c t r i c i t yG D 0 u pC o m p ．，t h r o u 曲a p p l y i n gt h ei m p r o v i n gg a sg o 、r e H n e n tp l a n ，r e a s o n a b l y c h o i c i n gs u p p o r tc r 硪a n dc o n t m c t i o nm e t h o d ，o p I i I I l i z i n gv o c a t i o n a lw o r kp m c e d u r ea n dl a b 叫rc o m p o s i t i o n ， t h eh i g h s p e e dd r i v i n go fc o a lr o a d w a y si sr e a l i z e d ． K e yw o r d s o u t b u I s t 面n e ；c o a ll o a d w a y ；h i g h s p e e dd r i v i n g O前言 核定生产能力2 4 0 万t ，a 的大型现代化矿井，一水平 标高为一6 0 0m 。该矿地质条件复杂，瓦斯灾害严 皖北煤电集团祁东煤矿为设计产量1 5 0 万t ，a ，重，2 0 0 2 年投产当年就被国家煤科总院重庆分院鉴 注浆压力超过岩石的抗压强度，在岩石内部就会出 现新的裂隙，并有灰浆注入。还应指出，软岩进行底 板注浆不能保证取得成效。如果将注浆和锚固结合 使用，就可以使原来只适用两者的范围得到扩展。 其工艺系统如图4 所示。 中，使高应力向岩层深部转移，进而对底板的变形有 一定的控制。另一种是底板钻孔，原则上，巷道底板 钻孔卸压与填充切缝卸压相似。这种措施在技术上 有很大难度，因为在钻孔间距很小的情况下，打直径 为5 0 一6 0 删的孑L 丽不发生偏斜是非常不容易的。 此外这种措施的卸压范围比底板切缝小，因而要考 虑到钻孔后发生底鼓的可能性。 2 ．5 水的控制 前面说过，岩石遇到水后使其强度软化，因此在 船同区 巷道掘进过程中要做好排水工作，及时将巷道内的水 排出去，这样就可以从某种意义上控制底鼓的发生。 3结语 图4 锚注结合构筑反拱的工艺系统 2 ．3 加装支撑件的混凝土反拱 一种用于永久性巷道的底板支护是，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 如图5 。这种支护具有较高 而且平均一致作用于底板上的支护阻力。加装可伸 缩支撑件可进一步加强混凝土反拱，使其获得更大 的抵抗底鼓的残余变形阻力的能力。 图5 混凝反拱示意图 2 ．4 底板卸压 底板卸压有两种情况，一种是在底板填充切缝， 这样可以使底板的各种应力得以释放，减少应力集 巷道底鼓是影响矿井安全生产的重要问题，所 以要很好地解决才能使矿井安全，达到高产高效。 对于不同地质情况有不同类型的底鼓，根据巷道岩 层的特征选择相应的措施。如岩性受水影响大的岩 层要采取隔离水源的措施，水平应力大的底板要采 取打钻孔或切缝卸压。除此之外，根据底板的不同 性质，有效的防治方法还有混凝土反拱、底板注浆、 锚固等相应的防治措施，来维护矿井的正常生产，达 到符合国家标准的高产高效的矿井的要求。 参考文献 [ 1 ] M ．奥顿哥特．巷道底鼓的防治[ M ] ．北京煤炭工业出版社， 1 9 8 5 ． [ 2 ] 钱鸣高，石平五．矿山压力与岩层控制[ M ] ．徐州中国矿业大 学出版社，2 0 0 3 ． [ 3 ] 姜耀东．软岩巷道底鼓机理及其控制措施的研究[ D ] ．北京中 国矿、I k 大学，1 9 9 3 ． 收稿日期2 0 0 7 0 4 2 7 ；修订日期2 0 0 7 一0 6 一0 7 作者简介傅昆岚 1 9 6 5 一 ，男，河南开封人，工程师，1 9 8 7 年毕业予原淮南矿业学院采矿系，现任皖北煤电集团公司祁东煤矿 总工程师。 万方数据 巷道底鼓机理及防治措施巷道底鼓机理及防治措施 作者赵权， ZHAO Quan 作者单位黑龙江科技学院,资源与环境工程学院,哈尔滨,150027 刊名 煤炭技术 英文刊名COAL TECHNOLOGY 年，卷期2007，268 被引用次数0次 参考文献3条参考文献3条 1.M 奥顿哥特 巷道底鼓的防治 1985 2.钱鸣高.石平五 矿山压力与岩层控制 2003 3.姜耀东 软岩巷道底鼓机理及其控制措施的研究[学位论文] 1993 本文链接 授权使用河南理工大学hnlg，授权号3f77222e-f852-4b4b-abc8-9dfb0119acce 下载时间2010年9月24日