防治矿山巷道底鼓之方法.pdf

收稿日期2001 - 05 - 30 作者简介葛克水1963 - ,男汉族 , 北京人,中国地质大学北京讲师,探矿工程专业,硕士,从事岩土工程方面的教学与科研工作,北京 市海淀区学院路29号,01082327614。 防治矿山巷道底鼓之方法 葛克水 中国地质大学 〈北京〉工程技术学院,北京100083 摘 要主要分析了巷道产生底鼓的原因,指出了巷道底鼓对施工的重要影响;提出了防治方法,并建议施工技术 人员应根据施工队的技术及经济状况选用防治方法。 关键词矿山;巷道;底鼓;防治 中图分类号TD263 文献标识码B 文章编号1000 - 37462001 S1 - 0271 - 02 现今采煤工业的一个重要问题,是工作区新暴 露的顶、 底板的控制。如果不能有效地控制顶底板, 要想安全、 高效、 经济地回采有用矿物是非常困难 的,在采煤工作面高度机器化的工作区尤其是这样。 大量的工程实践表明,矿山巷道中很微小的底鼓就 可能严重影响长壁开采效率。底鼓不但大大增加了 矿山的掘进与维护费用,而且还影响人力调度,延误 时间,使乘人设备的运行和维修变得困难,救出工作 面设备的时间大大延长,通风受到阻碍。由于过分 底鼓而使巷道条件变坏的一个严重后果就是事故大 大增加。 1 发生底鼓的原因 通过对大量矿山井下巷道尤其是煤矿的观测和 调查表明,底鼓一般是有以下几个原因引起的。 1.1 底板软弱 井下巷道尤其是煤层底板,由于其地质成因而 天生软弱,煤层底板粘土通常具有高度平滑的擦痕 面,因此,即使在地压低的条件下也能流动。煤层底 板粘土的矿物物理特征通常受水的影响较大,例如, 矿物蒙脱石与水起反应,大大地削弱了底板粘土的 强度,造成大量的膨胀和裂缝。 1.2 地压 围岩中存在高地压是造成巷道底鼓的决定性因 素,深部巷道遇到底鼓的情况比浅部巷道多,这完全 是由于地压增高所致。位于残留矿柱下面的巷道也 有底鼓的现象,这是因为存在着一个高地压带。 1.3 巷道的大小和形状 特别宽大的巷道比窄巷道易发生底鼓,然而,巷 道的宽度是由采矿作业而决定的。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。 1.4 地层控制 矿山巷道的底板通常保持着巷道形成后当时的 状态,也就是说,没有支架限制底板来防止其鼓起。 成巷方法,比如说超前平巷或半平巷技术大大影响 以后巷道底板的接近量,这通常表现为底鼓的形式。 1.5 巷道中水的控制 众所周知,在很多地下巷道中都有水的存在,而 水的存在是造成巷道底鼓的重要原因,因为水的侵 蚀会使自然界中几乎所有矿物强度软化。因此重要 的是使用什么方法来保证底板不受水的严重影响。 这就要求地下巷道排水要及时和通畅,同时要求高 标准的排水。 1.6 巷道掘进中炸药量的控制 大部分矿山巷道的破坏,很大程度上是由于过 量使用炸药所致。在巷道掘进过程中,很多人常有 这么一个错误的概念认为多装药就可多进尺,致使 围岩产生过度的破坏,当然这也包括底板强度的降 低,最终导致底鼓。 2 控制底鼓的方法 控制矿山巷道底鼓的方法是基于以下2个原 则 1减轻巷道周围岩层中的应力; 2阻止底鼓移动。 因此,控制底鼓的方法有以下几种。 2.1 巷道壁充填 在巷道和未采煤柱之间的巷道壁充填,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 1722001年增刊 探矿工程岩土钻掘工程 改善压力分布,从而增加底板粘土从未采煤柱的下 面向巷道流动的阻力。 2.2 未采巷道壁的开槽 这个方法是把侧翼地层压力支点转移到煤体深 处而使巷道周围应力减轻的有效措施。但该法应用 有限,因为在实际操作过程中,顺槽巷道条件下实施 起来有一定的困难。 2.3 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。木锚杆一般用于巷道范围内的垂直钻孔,而钢 锚杆则用于斜孔,锚入两帮下面的地层中。在各种 各样的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。 2.4 采用闭合支架 圆形和椭圆形巷道可使用这种支架,已达到控 制底板底鼓的目的。但是这种支架成本高,因此只 能用在特殊环境条件下的某些主巷道。 2.5 在充填带上安装巷道拱形支架 这种方法实质是把拱形支架安装在巷道两侧充 填带上面的槽沟里,因而底板层的压力分布大大改 善,底板扰动可限制到最小,并能阻止底板粘土流 动。 2.6 采用控制爆破法施工 传统的巷道控制爆破法施工,一般只注意巷道 顶面和两帮的控制爆破,而很少注意底板的控制爆 破。而且有时工人们为了底板不留根底,方便出渣, 往往是过量装药,因而导致底板过度损坏。因此,对 于软弱岩层底板也应该采用控制爆破法施工。 2.7 仰拱施做 在较软弱的地层中,在某些较重要的、 使用年限 又相对较长的巷道,施做混凝土仰拱是很有必要的。 3 结语 由于巷道底鼓的原因各异,因此,防治巷道底鼓 的方法也要根据其成因及矿山的技术经济条件选择 相应的防治办法。木锚杆和钢锚杆是控制巷道底鼓 比较有效的办法。 参考文献 [1] 重庆建筑工程学院,等.岩石地下建筑施工[ M].北京中国建 筑工业出版社,1982. [2] 中国矿业学院,等.井巷工程[ M ].北京煤炭工业出版社, 1984. 272探矿工程岩土钻掘工程 2001年增刊