国能神东大柳塔煤矿活鸡兔井巷道底鼓治理技术研究

国能神东大柳塔煤矿活鸡兔井巷道底鼓治理技术研究

尹长青

国能神东开拓准备中心  陕西榆林神木市719300

摘要:大柳塔煤矿活鸡兔井是国能神东煤炭集团所属的特大型现代化高产高效矿井，是神东煤炭集团最早建成的井工矿，1987年开建，1996年投产，位于陕西省神木市境内，主采1-2上、1-2、2-2、5-1煤层。煤质具有低灰、低硫、低磷和中高发热量的特点，属高挥发分的长焰煤和不粘结煤，是优质动力煤、化工和冶金用煤。随着开采深度不断延深，生产盘区向下接续延深，22煤南翼三盘区辅运大巷作为的主要运输巷，部分主要巷道受周边上下揭露、采动影响其围岩压力增大，巷道底鼓的现象日益增多，严重影响巷道的正常运输、行人的要求。本人简要叙述了巷道底鼓的类型，破坏形式，分析了巷道发生底鼓的原因并采取相应措施，确保不受影响。

煤矿生产中巷道底鼓是井巷中常发生的一种动力现象，它与围岩的性质、采动影响、开采深度及地质构造等直接相关。在巷道顶、底板移近量中，人们已经能够将顶板下沉和两帮移近控制在某种程度内，底鼓使巷道变形、断面变小，影响通风、运输，制约矿井安全生产。巷道底鼓的防治方法包括两个方面，其一是预防，即在巷道产生底鼓之前，采取一些措止底鼓的发生或延迟底鼓发生的时间;其二是治理，即巷道产生显著底鼓后采取措施控制底鼓。目前底鼓的防治措施按照机理的不同总结为起底、支护加固法、应力控制法等措施。此外，何满朝通过对深部巷道底鼓破坏特征研究，提出了深部巷道底鼓三级控制技术,对深部巷道底鼓的控制起了积极作用。王卫军、侯朝炯等通过数值模拟与相似材料模拟研究，提出了加固巷道软弱围岩帮措施。现场应用表明，单一或简单的支护方式难以抵抗巷道大变形收敛，为了维持巷道围岩稳定，必须采取联合支护法。为此，以国能大柳塔煤矿活鸡兔井三盘区南翼辅运大巷900-1300米段底鼓为例，理论分析了底鼓的原因，采取联合支护法，如封闭式支架(索)支护、锚杆(索)支护与注浆、底板起底与注浆、切缝与锚杆(索)支护等，这些措施兼有几种方法的优点，控制底鼓的能力更大，适应性更强。

活鸡兔井22煤南翼三盘区辅运大巷900-1300米处的东侧为22煤南翼三盘区主运大巷，西侧为22310工作面，南侧为22煤南翼盘区延伸巷，北侧为副二大巷。

关键词；底鼓 因素 措施

一、底鼓的基本形式

根据国内外有关底鼓资料的综合分析，巷道底鼓大致可以分为三类:第一种是膨胀性底鼓，由于岩质变态膨胀产生的底鼓。多发生在矿物成分含蒙脱石的粘土岩层，膨胀岩是与水发生物理化学反应,引起岩石含水量随时间而增高且体积发生膨胀的一类岩石，属于易风化和软化的软弱岩石；第二种是挤压性底鼓，岩壁或刚性衬砌在上部压力下插入底板或挤压底板造成跨中隆起的底鼓。通常发生在直接底板为软弱岩层(如粘土岩、煤等)，两帮和顶板比较完整的情况下，在两帮实体的压模效应和应力的作用下，整个巷道都位于松软破碎的底板岩层向巷道内挤压流动；第三种是张性底鼓，底板岩层由于断面上大压力作用而产生强烈褶曲隆起所造成的底鼓，它与顶部张性破坏区处于同一轴线上。前两类为持续型底鼓，而后一类为应力释放短暂型底鼓。国能大柳塔煤矿活鸡兔井三盘区南翼辅运大巷900-1200底鼓段的形式就是上述提到的第一种和第二种。

二、底鼓的影响因素

一是围岩性质，围岩的矿物成分、结构状态和松软程度对巷道底鼓起决定作用。当底板位于坚硬的沙岩或灰岩中时，一般处于稳定状态、通常不会发生底鼓。国能大柳塔煤矿活鸡兔井三盘区南翼辅运大巷900-1200米之间巷道底板岩层有1米厚的膨润土等膨胀性矿物岩层，沉水后体积极易膨胀，由于岩体强度底、吸水率高，裂隙发育、在地应力作用下极易产生底鼓。

二是矿压显现，围岩中存在矿压显现是造成巷道底鼓主要原因，部分主要巷道受周边上下揭露、22310回采采动影响其围岩压力增大，造成巷道两边围岩发生开裂变化大、内移速度加快、水沟挤坏，顶板下沉、开裂、巷道断面缩小 1/8-1/5，挤压底板鼓起。

三是水对岩石强度的影响，由于水的作用减少了岩石层理、节理和裂隙间的摩擦力，使岩石的整体连接强度降低，使岩体沿岩层的节理面、层理面和裂隙面形成滑移面，并将原来层间连接紧密的岩体分为很多薄层，甚至完全丧失强度，部分岩石中的某些矿物成分遇水产生膨胀。根据矿井工程地质资料和实际情况，由于巷道所处位置围岩大部分为泥质胶结，对水非常敏感，岩体遇水泥化现象十分明显。加之，裂隙水较丰富的地段，围岩遇水即破碎成泥，一方面使已松散破碎的岩体泥化，而出现流变现象，另一方面使得较大块度的岩石出现软化，大大降低了岩块的强度和承载力，使得岩体特性显著劣化，无法满足巷道支护的要求，造成局部底鼓的破坏现象更为严重，底角内挤显著，也严重影响了巷道支护结构的整体稳定，是造成巷道发生严重变形破坏的关键因素。

四是支护强度差，一般巷道的底板处于不支护状态，主要是因为只要支护顶板和两帮就安全了，底鼓无关紧要，且锚固底板支护比较困难，出矸石工作量大 。

三、巷道底鼓的防治措施

巷道底鼓的防治措施是在巷道发生显著的底鼓现象之前,采取一些措施阻止底鼓的发生和延缓底鼓发生的时间，而在巷道产生底鼓显著之后，采取一些措施维护减少和控制底鼓维护工程量。

一是合理布置巷道。在时间和空间上尽量避开采、掘活动的影响，为减少巷道围岩应力，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。根据各煤层在上赋煤层走向、构造分析，可在下盘揭露各煤层进行组织施工，使整条各煤层下运输巷道围岩应力较稳定，减少采动影响巷道周边压力，使巷道围岩处于应力降低区。

二是采取卸压法。实质是采用一些人为的措施改变巷道围岩的应力状态，使底板岩层处于应力降低区，从而保证底板岩层的稳定状态。有切缝、打钻孔及掘巷卸压等卸压法，它特别适用于高应力的巷道底鼓。

  三是起底法。它是现场应用很广泛的一种治理底鼓的方法，在具有底鼓趋势的巷道中，往往需要多次起底，不仅起底工程量大、费用高，而且还影响两帮的稳定性。

四是支护加固。支护加固是指对所揭露巷道，具有底鼓趋势的软岩巷道的底板或两帮岩层松软、开裂进行支护。活鸡兔井22煤南翼三盘区辅运大巷巷道900-1200米段揭露时间长、且围岩性差，所以用钢带+锚索补强支护顶板、帮部，从而增加岩层强度，并改善受力状态， 使该巷道周边达到围岩应力稳定效果，从而减少巷道底鼓和顶板下沉量。

五是针对巷道底板膨润土围岩结构特性，采取巷道中部预留300*300mm的泄压槽，在泄压槽内用罗克休充填，抑制因软弱岩层扩容、膨胀引起的裂隙张开及新裂隙的产生，阻止软弱岩层向上鼓起。

六是联合支护法，即把不同的方法结合起来使用，如封闭式支架(索)支护、锚杆(索)支护与注浆、底板爆破与注浆、切缝与锚杆(索)支护等，这些措施兼有几种方法的优点，控制底鼓的能力更大，适应性更强。

四、结语

巷道底鼓是在煤矿深层开采或围岩破碎开采时常遇到的现象，给煤矿的安全生产带来了一定程度的影响。本文通过对巷道底鼓的分类、分析，简述了巷道发生底鼓的原因，并结合矿井的地质、构造、岩性层里发育，提出了防治巷道发生底鼓的六类安全控制技术措施，有利于煤矿生产中更好的控制巷道底鼓，减少巷道破坏变形，减少维护量，确保煤矿安全生产，提高矿井的经济效益，取得了显著的效果。