水平构造应力影响巷道底鼓冲击与监测防治技术
巷道底鼓地质原因与防治措施研究
巷道底鼓地质原因与防治措施研究【摘要】近年来，随着采矿工程向着煤田深处不断延伸，巷道围岩压力逐渐增大，巷道发生底鼓的现象日益增多，严重影响巷道的正常使用和矿井的安全生产。
本文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提出了针对巷道底鼓的几点防治措施，为维护巷道的正常使用提供了一定的依据。
【关键词】底鼓；卸压；防治措施前言随着矿井开采深度增加，地应力相应增大，底鼓日趋严重。
某矿井属急倾斜开采，设计年产100万t，由于地质情况复杂，煤层赋存不稳定，现年产80万t。
含煤共13层，分为A、B、C，3组。
煤系地层为粉砂岩、砂泥岩互层、页岩、泥岩、高岭土等，岩性以中硬及中硬以下为主，岩性硬度系数f2～6。
岩石倾角在70～85°之间，部分地层倒转，原岩主应力方向垂直于岩层面，这一特点决定了矿井的运道比石门巷道底鼓严重。
-250m东运道、-400m东运道，-530m东、西运道均布置在A3槽顶板与B4b底板之间，受原岩主应力及其它构造应力影响，底鼓均很严重。
底鼓严重程度与埋深成正比关系，-250m东运道较轻，-530m东、西运道较严重，底鼓高度0.6～0.9m不等。
1 巷道底鼓的原因引起巷道底鼓的主要原因有：构造应力、水的影响、弹性变形1.1 构造应力的基本特点是以水平应力为主，具有明显的方向性和区域性。
水平应力是影响巷道底板鼓起、两帮内挤的主要因素。
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——塑性变形，底板岩层进入蠕变状态。
高水平应力是造成底板岩层破坏和强烈底鼓的主要原因。
1.2 水对岩石强度的影响。
（1）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。
（2）岩石中的某些矿物成分遇水产生膨胀。
2 底鼓破坏的形式2.1 断裂式底鼓断裂式底鼓一般发生在地板岩层分层厚度较小的砂页岩地板或存在弱面、薄煤层的底板中。
煤矿巷道底鼓测试及治理技术研究
煤矿巷道底鼓测试及治理技术研究随着煤矿深度开采和煤炭产量的增加，煤矿巷道底鼓问题成为了一个严重的安全隐患。
底鼓是指煤矿巷道底部发生的局部隆起或下沉现象，严重影响了矿井的安全生产。
为了解决煤矿巷道底鼓问题，矿业领域的专家学者们进行了大量的研究和实验，提出了一系列的测试和治理技术，本文将对这些技术进行深入探讨。
1. 底鼓监测技术底鼓监测技术是指通过安装传感器和监测设备，对煤矿巷道底部的变形和位移进行实时监测和记录。
常见的底鼓监测技术包括激光测距仪、位移传感器、应变片、倾斜仪等设备的应用。
利用这些监测技术，可以实时了解底鼓的变形情况，及时发现问题并及时采取措施进行处理。
2. 底鼓成因分析技术底鼓成因分析技术是指通过采集地质、地震、地下水等多方面的数据信息，对底鼓的成因进行深入分析。
通过分析煤层、岩层的构造、物理力学性质等参数，可以找出底鼓发生的原因，为后续的底鼓治理技术提供科学依据。
二、煤矿巷道底鼓治理技术研究1. 岩层注浆技术岩层注浆技术是指利用注浆材料，对底鼓周围的岩层进行注浆加固。
注浆材料可以选择水泥浆、聚合物浆等，通过注浆加固可以有效改善矿巷底部的岩体力学性质，提高其抗压、抗剪强度，从而减缓或避免底鼓的发生。
2. 煤层顶板支护技术煤层顶板支护技术是指对煤层的顶板进行加固，从而减缓或避免底鼓的发生。
常用的煤层顶板支护技术包括煤层顶板钢架支护、锚杆支护、预应力锚杆支护等。
这些支护技术可以有效提高煤层的稳定性，减少底鼓的发生。
3. 底鼓综合治理技术底鼓综合治理技术是指结合岩体力学、地质灾害学、矿山测量学等学科知识，对底鼓进行综合治理。
该技术可以通过结构加固、灌浆加固、控制矿压、改善地质条件等手段，减少底鼓的发生，并对已经发生的底鼓进行治理。
1.某煤矿在煤层采煤过程中，发现了底鼓现象。
经过底鼓监测技术的实时监测和分析, 发现底鼓是因为煤层顶板结构不稳定所致，并采用了煤层顶板支护技术对煤层进行了加固，最终消除了底鼓隐患。
底鼓治理措施
回采巷道底鼓治理措施的探讨（黄成军）摘要：回采巷道底鼓是煤矿巷道底板常见的矿压现象之一，强烈的底鼓导致巷道断面缩小，阻碍通风、运输和井下交通。
随着支护技术的发展，已经能够将顶板下沉和两帮移近控制在某种程度内，然而对于防止底鼓却一直缺乏既经济又有效的办法。
在煤矿生产中，几乎所有回采巷道都会出现不同程度的底鼓，因此有必要探索引起回采巷道底板鼓的真正症结，进而为防治巷道底鼓提供科学依据。
本文在大量了解前人对底鼓所作研究的基础上，详细的分析了底鼓产生的原因及其机理，总结了不同的治理措施，为巷道底鼓的治理提供理论依据及技术参考。
关键词：回采巷道，底鼓，治理措施1概述底鼓是煤矿巷道中经常发生的动力现象。
底鼓的主要原因为采掘影响顶板压力经两帮传至底板产生底鼓。
巷道的强烈底鼓导致断面缩小，阻碍运输、通风和人员行走，底鼓严重的矿井需要进行繁琐的巷道翻修工作，甚至有的巷道因底鼓严重而报废，给企业带来巨大的经济损失，甚至造成事故，严重影响煤矿的安全生产。
近年来，国内外很多学者和煤矿技术人员对巷道底鼓的机理、防治措施等进行了卓有成效的研究，提出了很多底鼓控制技术，这些成果对巷道底鼓的控制起到了很好的指导作用。
然而，由于原岩应力的增加和岩性的多样性、复杂性，在巷道的底鼓控制过程中，必须根据具体的围岩地质条件选择合理的支护方法及治理措施。
2回采巷道底鼓机理分析2.1巷道底鼓原因回采巷道底鼓产生的外在原因是矿山压力。
由于掘进巷道，引起巷道围岩应力的重新分布，其中应力升高区的作用是产生巷道底鼓的主要原因。
此外，由于回采工作面的开采，在工作面前方10~30m的范围受采动影响比较明显。
而影响最剧烈是在工作面后方15~20m处。
这些区段的应力对底鼓起加剧作用。
回采巷道产生底鼓的内在因素是巷道底板强度较低。
这常存在于以下情况：底板岩体自身强度低、深部开采、巷道底板积水和底板硬岩节理发育。
回采巷道底鼓问题可以归结为岩体的力学作用和其自身物理性质变化的结果。
潘一东矿软岩巷道底鼓机理与控制方法
（ 2012 － 03 ）
· 21·
潘一东矿软岩巷道底鼓机理与控制方法
汪良海， 阚甲广， 钱德雨
（ 中国矿业大学 矿业工程学院 ， 江苏 徐州 221008 ）
要：底鼓难题是制约深部矿井安全生产的关键因素之一 。基于固支岩梁力学分析， 分析了影 响巷道底鼓的主要因素， 并针对性地提出了底鼓治理的系统控制法 ， 结合潘一东矿巷道具体地质 摘 条件， 通过数值模拟的方法确定了合理支护参数 。 关键词：底鼓； 固支岩梁； 系统控制法； 有效承载宽度 中图分类号：TD327． 3 文献标志码：A 文章编号：1003 － 496X（ 2012 ） 03 － 0021 － 04
表1
测点水平 /m － 847 最大主应 力 / MPa 30． 02
地应力测试结果
垂直应力 / MPa 16． 83 最小主应 力 / MPa 9． 46 最大水平 应力方向 / （ ° ） NE87
2
力学分析
岩体在长期的地质运动作用下其内部赋存大量 裂隙等初始损伤缺陷， 这些缺陷尺寸相对岩体 节理、 尺寸可近似为低阶小量， 因而可用损伤的宏观效应 ［8 ］ 来研究岩体梁中节理等的总体效应 。 现假设巷 道底板为两端固支的损伤岩梁结构 （ 纵向取单位宽
记岩梁的损伤程度参量为 D， 且 D = 0 表示岩梁 无损伤； 0 ＜ D ＜ 1 对应于岩梁的不同损伤程度； D = 1 表示岩梁完全断裂。 由损伤力学知， 受损岩梁的 损伤本构关系为： （ 1） σ = E0 （ 1 － D） ε 式中， σ 为受损岩梁的有效应力， ε 为受损岩梁 E0 为无损伤时岩梁弹性模量。 的有效应变， 利用模型的对称性， 记梁中截面的弯矩为 M0 ，
· 22·
（ 第 43 卷第 3 期）
平煤集团各矿井巷道底鼓防治技术
平煤集团各矿井巷道底鼓防治技术
赵晓举１’２
（１．河南理工大学，河南省焦作市，４５４００３， ２．平顶山煤业（集团）有限责任公司，河南省平项山市，４６７０００） 摘要 随着矿井开采深度的不断增加，巷道底鼓问题日趋严重，巷道底鼓已成为巷道
支护中最难解决的问题之一。论文结合平煤集团各矿的生产实际，通过分析巷道底鼓原因和 形式，提出了巷道底鼓防治措施，现场应用表明，采用综合防治底板底鼓措施能够有效预防 和治理矿井巷道底鼓。 关键词深部开采巷道底鼓矿井支护 中图分类号ＴＤ３２７．３ 文献标识码Ｃ
ｍｍ、
深５００ ｍｍ的缝，使底板的应力向深部转移，降低 底板膨胀产生的水平挤压力，从而达到控制底鼓目 的。试验巷道８５０ ｍ，平均底鼓变形量由以前的
４００
ｍｍ降低为１００ ｍｍ，大大减少了巷道的返修 （２）松动爆破卸压法。在巷道底板的某一深度
工作量，保证了工作面顺利回采。 上用爆破法将岩石紧密联结的性能加以破坏，使之 与增压带的岩石脱离，这样来自巷道岩体的侧压力 将由深部较硬的岩石来承担。十一矿已ｔｓⅣ一 ２２０４０风巷在掘进初期，断面收缩率达４０％以上。 通过沿煤层方向在巷道两帮的中部布置卸压钻孔， 钻孔直径０９０ ｍｍ，钻孔间距１．５ ｍ，钻孔深度 ８ｍ，钻孔工作滞后掘进工作面１０～１５ ｍ进行，钻 孔内装药爆破，使煤体松动，集中应力区向煤体深 部转移。试验巷道４５０ ｍ，底鼓量明显小于松动爆 破卸压前的底鼓量，采面回采之前没有进行卧底 返修。
８００
稳定的拱形结构使得底鼓量加大。巷道底板又常常 处于敞开不支护状态，这是巷道底鼓量大于顶板下 沉量的主要因素，尤其是遇水崩解或膨胀的粘土岩 和泥质岩层。底板及时支护和封闭是控制底鼓的根 本措施。 ２．６地温增高 矿井地温增高是矿井随开采深度增加时出现的 突出问题之一。有些矿井地温达３０～５０℃，高温 环境会促使岩石从脆性向塑性转化，使围岩产生塑 性变形。巷道内水气增多，使围岩软化。在深部高 应力、高温条件下，若只加强顶、帮的支护，就易 于产生底鼓。平煤集团大部分都属于高温矿井，矿 井地温严重的达４０℃。 ３巷道底鼓的形式 （１）挤压流动性底鼓。巷道由于掘进和采动引 起的作用在顶板和两帮的高应力压力向底板传递， 底板岩体由于受到传递来的高应力压力作用而发生 弯曲、皱折、离层等流变，底板岩体沿着滑移面被 挤入巷道内，随着底板岩体被挤入巷道内的位移量 增大，巷道底鼓越来越严重。挤压流动性底鼓通常 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。三环公司己ｔ。煤巷 位于己，。煤层及其底板泥岩层中，由于底板泥岩层 受到顶板和两帮的传递压力，发生破碎、弯曲，向 上拱起凸出，频繁的卧底致使两帮煤体移近量增
底鼓的原因与防治
底鼓1.定义与介绍受采掘工程的影响，巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，巷道底板向上隆起的现象即称之为底鼓，也有文献称底臌。
底鼓所导致的巷道断面缩小、阻碍运输和行人、妨碍矿井通风，使得许多矿井不得不投入大量的人力和物力去做“挖底”等临时的处理工作，严重的会造成整条巷道的报废，对矿山的生产与安全产生很大的制约。
2.巷道底鼓的原因引起巷道底鼓的原因主要来源于两方面: 地质因素和人为因素。
2.1地质因素2.1.1 地质构造地质构造主要表现为断层和褶曲，在支承压力影响下，岩体就由弹性应力状态转变为塑性应力状态，导致岩体中出现连续剪切滑动面，最终因底板岩层失稳、破裂而引起严重底鼓。
2.1.2 水理作用巷道在施工过程中，由于水的渗入，增强了岩体的塑性流变和膨胀流变，致使岩体的承载能力明显降低，在高支承压力作用下迫使巷道围岩沿四周向巷道内挤压，在岩体薄弱环节形成鼓胀和应力集中释放区，造成底鼓。
2.1.3围岩性质具有底鼓现象的矿井中，巷道底板往往是松软的粘土层、页岩或其它强度较低的岩石。
在围岩压力作用下，导致巷道两帮内移、底板鼓起。
2.2人为因素2.2.1巷道布置巷道布置在地质构造带时，构造应力集中。
在断层带附近，上覆岩层在能量传递过程中阻断了能量传递的连续性，在围岩体薄弱环节尤其是未支护的巷道底板岩层中，产生强烈底鼓; 在褶曲地带，尤其是向背斜轴部也是高应力集中区，如果弹性变形能得不到有效释放，可能在围岩体两帮产生挤压变形，之后能量进一步向底板转移，促使底板抬高、鼓出。
2.2.2支护强度巷道开挖后，围岩暴露于空气中，两帮煤岩体在高支承压力作用下形成一定范围内的破碎区和塑性流动区，如果巷道未采取有效支护或支护强度不足以抵抗外界的变形，围岩体就向巷道内挤压，形成“二次水平应力”，随着时间的推移，巷道两帮支承压力不断向围岩体内部移动，而两帮和底板岩层的塑性流动区也不断扩大，并且伴随着顶板和两帮的下沉，导致底角岩体不断涌向巷道内，形成底鼓。
深井冲击地压危险巷道应力特征及治理措施
（ 3） C 区域： 孔间距 10m，根据现场实际情况，可布 置多排孔，孔排距 1． 0m，在巷道两帮依次布置 4． 2． 4 钻孔卸压效果
根据电磁辐射监测结果绘制出钻孔卸压前后电磁 辐射变化曲线，见图 6。
距迎头60范围内巷道应力特征运用电磁辐射仪由迎头往外依次作电磁辐射监测总结出迎头后方60m范围内巷道应力特征见图监测预报手段采用kbd5电磁辐射仪和钻屑法煤粉监测两种手段同时进行监测预报共同捕捉冲击地压信息
2012 年第 5 期
189
深井冲击地压危险巷道应力特征及治理措施
马江军，强志远，魏晓虎
（ 新汶矿业集团协庄煤矿，山东 新泰 271221）
为一般冲击危险区域。详见图 5。
图 5 迎头后方 60m 范围内危险区域等级划分 4． 2． 3 卸压钻孔布置
在巷道 两 帮 对 称 布 置，钻 孔 孔 深 3 ～ 6 m ，孔 径 Φ42mm，具体布置为：
（ 1） A 区域： 孔间距 ～ 1． 0m 之间不等，在巷道两帮 依次布置。
1 1202W 补充运输巷概况
1． 1 地质、技术条件 1202W 补充运输巷位于 － 850m 水平一采上山区
西翼，标高 － 760m。该巷道靠近 F22 号大断层，且附近 伴生许多小断层。巷道顶板为砂质页岩，较完整，在顶 板不同位置有煤线及软弱夹层，为典型的复合顶板； 底 板为砂岩，相对坚硬； 此处二层煤硬度较大。
爆破卸压效果见图 4。
1 － 煤粉监测图线 2 － 第一次卸压爆破后煤粉监测图线 3 － 第二次卸压爆破后煤粉监测图线
图 4 爆破卸压效果 煤粉监测图线 1 说明迎头前方 2m 范围内煤粉量 正常； 3m 时煤粉量为 4kg，有冲击危险； 4m 时即出现钻 孔动力效应将钻卡死； 应立即爆破卸压。 煤粉监测图线 2 说明对迎头进行第一次卸压爆破 后，应力一部分释放，另一部分往深部转移，煤粉量 1 ～ 5m 均为正常，5m 时煤粉量 3． 5kg，并在 6m 时出现孔 内动力效应，卡钻，应采取第二次卸压爆破。 煤粉监测图线 3 说明第二次时迎头卸压爆破后，1 ～ 8m 煤粉量均正常，在迎头前方形成 8m 安全保护带， 可以安全进行掘进。 4． 2 迎头后方 60m 范围内巷道卸压 4． 2． 1 卸压方式 巷道两帮钻孔在钻进 2 ～ 4m 时就出现卡钻现象， 实施浅孔卸压爆破效果不好，并对巷帮造成破坏，而深 孔卸压钻孔又很难钻进到设计位置，因此，对巷道两帮 卸压采取密布钻孔的卸压方式。 4． 2． 2 区域划定 根据电磁辐射 强 度 测 定 的 该 范 围 内 应 力 特 征，将
浅析煤矿巷道底鼓原因及防治技术
浅析煤矿巷道底鼓原因及防治技术作者：杜艳春来源：《中国科技博览》2013年第30期摘要：随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，巷道底鼓问题日趋严重，严重影响了巷道的正常使用和工作面的正常生产。
因此，研究巷道底鼓的机理及防治措施等问题，对于我国建设高产高效矿井，提高人员安全保证有着重大的理论意义和实际应用价值。
关键词：巷道底鼓底鼓原因防治技术中图分类号：TD2630、引言我国是煤炭资源丰富的国家，在煤矿生产中，回采巷道易出现不同程度的底鼓，随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，地应力逐渐增大，巷道底鼓问题日趋严重。
底鼓所导致的巷道断面缩小、阻碍运输和行人、妨碍矿井通风，使得许多矿井不得不投入大量的人力和物理去做“挖底”等临时的处理工作，严重的会造成整条巷道的报废，对矿山的生产与安全产生很大的制约。
？底鼓是煤矿井巷中常发生的一种动力现象，它与围岩的性质、矿山压力、开采深度及地质构造等直接相关。
近年来，人们已经能够将顶板下沉和两帮移近控制在某种程度内，而对巷道底鼓的研究和控制仍没有大的进展。
为此给深采矿井，特别是软岩矿井的建设和生产的正常进行带来极大困难。
汾西矿业河东煤矿现采三采区10号煤，位于太原组下段上部，平均厚度3.60m，上距9号煤层0.77-5.11m，顶板泥岩为主，局部为砂质泥岩和粉砂岩；底板泥岩为主，局部为砂质泥岩和粉砂岩、中细粒砂岩、炭质泥岩。
三采区回采巷道底鼓问题十分严重，特别是31006回采工作面材料顺槽，在回采过程中，巷道底鼓量约1500mm，在掘进期间即需人工卧底1-2 次，在回采期间还需随采随卧底1-2次，无形增加了劳动用工，降低了全员功效，直接影响煤矿的安全生产及有效发展。
因此，研究巷道底鼓的机理、预测方法及防治措施等问题，对于我国深部资源开采，建设高产高效矿井，提高人员安全保证有着重大的理论意义和实际应用价值。
在煤矿生产过程中，受采掘工程的影响，巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，巷道底板向上隆起的现象即称之为底鼓。
巷道发生底鼓的原因与针对性防治措施
巷道发生底鼓的原因与针对性防治措施构造应力、水理作用、底板岩性及支护强度等因素极易引起巷道出现底鼓现象，使得巷道断面缩小，对通风、运输等造成很大障碍，严重阻碍了采掘工程的正常进行，不但会增加成本，还有可能影响到安全。
因此，在巷道发生底鼓现象时，应尽快对其原因加以确定，然后采取相应的有效对策，如对巷道进行合理布置、加固底板支护、底板防治水等，通过这些措施，将底鼓部分的岩石彻底清除，或对底鼓量进行严格控制，保证巷道畅通，进而促进采掘工作能够顺利开展。
标签：巷道底鼓；构造应力；支护强度引言煤炭是我国的重要资源，用途极广，在生产生活中起着不可代替的作用，其开采工作难度较大，尤其是近些年，随着开采技术和工艺的不断更新，煤炭正从表面开采向深部开采过度，受地应力等多方面影响，巷道的两侧岩体和顶板底板会受力而挤压，出现变形、位移等现象，以至于巷道底板会因压力而向上隆起，阻碍了开采进度和效率，所以，在当前时代，应结合先进技术采取合适的方法对此现象加以解决。
1 工程概况某段煤矿厚度约为4m，顶板岩性以泥岩为主，令包括有粉砂岩、砂质泥岩等，底板则主要是泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩以及中细粒砂岩等，该段回采巷道存在较严重的底鼓问题，加大了开采难度，尤其是某工作面顺槽，回采时巷道的底鼓量约为1700mm，掘进时需要人工卧底2-3次，回采时仍需卧底2-3次，需耗费大量人力，使得开采效率有所降低，且煤矿安全得不到有力的保障。
为使煤矿得到进一步开采，提高安全保证，应对巷道底鼓的产生原因进行分析研究，并做好相应的防范工作。
2 巷道底鼓的产生原因2.1 构造应力地质构造有其自身特点，在运动时会对岩体产生一定的应力，即构造应力，方向性较为明显，多为水平应力。
在煤层较厚的地方，受构造应力影响，底板岩层容易褶曲，向上鼓起。
构造应力对底板岩层破坏很大，极易引起巷道的底鼓现象。
2.2 底板岩性底鼓多由巷道两侧的围岩变形位移引起，可见，围岩的结构组成及自身强度与巷道底鼓密切相关，如果围岩多是灰岩、砂岩时，因其比较坚硬，状态相对稳定，底鼓发生率较低；若围岩是泥岩或页岩等软弱岩体时，因呈裂隙发育，容易吸水，受到地应力时，以产生底鼓。
煤矿巷道底鼓测试及治理技术研究
煤矿巷道底鼓测试及治理技术研究煤矿巷道底鼓是指煤矿巷道在开采作业中由于采空区变形导致的底部凹陷或下沉现象，严重时甚至会形成巷道底部的突起。
巷道底鼓会给矿井生产造成很大的隐患，对工人的安全造成威胁，同时也会影响矿井的正常生产。
煤矿巷道底鼓常常是由于采煤工作面上的煤层产生塌陷，导致上覆岩层向下移动，形成差异沉降，从而引起煤巷底部的变形和下沉。
底鼓的形成过程复杂，受到多种因素的综合作用，如采煤方法、煤层性质、岩层结构、地质构造等。
对于煤矿巷道底鼓的测试及治理技术的研究具有重要的意义。
煤矿巷道底鼓的测试包括地质勘探、巷道变形监测、巷道结构探测等方面的内容。
地质勘探主要是了解矿层的特征和巷道周围岩层的情况，为巷道底鼓的治理提供基础数据。
巷道变形监测可以通过激光测距仪、全站仪等设备对巷道进行监测，及时发现巷道的变形情况，以便采取相应的措施。
巷道结构探测是利用无线电波或超声波等技术对巷道进行探测，了解巷道的结构情况，为巷道底鼓治理提供参考。
煤矿巷道底鼓的治理技术可以分为预测治理和后期治理两个阶段。
预测治理是在巷道设计和施工阶段，根据地质勘探结果预测巷道底鼓的可能性，并采取相应的支护措施，如采用合理的支架间距、设置合适的排水措施等。
后期治理则是在巷道开采过程中，根据巷道变形监测结果和巷道底鼓的特点，对巷道进行加固和修补。
常用的治理技术有实体支护、锚杆预应力加固、地下注浆等方法，这些方法可以增加巷道的稳定性，减少巷道底鼓的发生概率。
煤矿巷道底鼓测试及治理技术的研究对于矿井生产的安全稳定具有重要的意义。
通过对巷道底鼓的预测和治理，可以提高煤矿的生产效率，保障工人的安全，减少事故的发生。
煤矿巷道底鼓测试及治理技术的研究需要进一步深入，并结合实际情况进行探索和创新，为矿井安全生产提供有力的支持。
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第11 -12期2016年12月山西焦煤科技Shanxi Coking Coal Science &TechnologyNo. 11 - 12Dec. 2016•专题综述•水平构造应力影响巷道底鼓冲击与监测防治技术曹勇强(山西西山晋兴能源有限公司斜沟煤矿，山西兴县033602)摘要某矿N2105工作面回采过程中，回风巷发生了两次严重的冲击地压事故，分析了两次 冲击地压事故的位置，通过理论分析并运用FLAC2D数值模拟软件分析，研究了构造应力系数对巷道 底板塑性区的影响范围，并结合工作面安装的微震监测系统的现场预警案例，提出了采取微震-在线 应力监测预警技术。
研究结果为褶皱构造区工作面巷道的稳定维护提出了 一种新的监测和防治 思路。
关键词水平构造应力；底鼓；数值模拟；监测预警中图分类号：TD322+• 1文献标识码：B文章编号：1672 -0652(2016)丨1 -12 -0050 -04冲击矿压是矿井巷道或采场周围煤岩体由丁-变 形能释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征 的动力现象n^].煤炭资源在相当长的时期内仍将是我国的主要能源，我国国有大中型煤矿年掘进巷道 长度为1~2万km.其中，80%以上是回采巷道，维 护好回采巷道的稳定是矿井安全高效开采的前提近年来，许多同内外学者已对顶板和煤层冲击进 行了较为深人的研究[5#,某煤矿N2105 1:作面内存 在褶皱构造区，回采过程中靠近褶皱构造区发生了两 次严重的底板冲击显现，国内外学者关于构造区底板 冲击的研究较少，本文针对某矿N2105工作面回风巷的两次冲击，结合地质条件和数值模拟以及微震监 测数据进行了分析。
1工作面概况N2105工作面为某煤业公司北风井东翼采区北侧首采工作面，东侧为N2I06工作面（设计工作面，未掘）；西侧N2103工作面（设计I:作面，未掘）；北面 为实体煤；南侧接北风井东翼”回风大巷和北风井东翼胶带大巷。
工作面地面标高：+ 1 002 ~ + 1 027 m,工作面标高：+ 430 ~ + 495 m,工作面埋藏深度：507 ~ +597 in,工作面胶带巷长2 471 m,回风巷长2 356. 5 m，进风巷长2 415 m,瓦排巷长2 348. 2 m;工作面冋采斜距2 170 m,切眼斜距285 m.工作面内 主采Y煤层平均倾角+4°，煤层上部为半亮型，内生 裂隙发育，较为脆硬，煤层下部为褐黑色，为粉状煤，较为松软，3 ^煤层整体结构复杂，内生裂隙发育。
煤 层平均厚度6.31m，可采储量504. 5万t.N2105工 作面平而布置见图1.2 回风巷冲击分析2.1 两次底板冲击概述N2105工作面回采过程中，回风巷发生了两次严 重的巷道底板冲击显现。
如图2现场照片所示，巷道 冲击发生后，煤层底板瞬间被震裂，大块煤体弹起，局 部底鼓严重达2 m,冋风巷中的瓦斯管路距离底板仅 200 mm.可见，巷道底板冲击极易造成人员伤亡和瓦斯泄露等重大安全事故的发生。
N2105工作面发生的两次底板冲击，第一次冲击 时工作面回采至63I m，底鼓范围为进风巷道里程1 800 ~2 000 m,底鼓距丁作面煤墙95 m;鼓起高度 将近2 m,大块煤被弹起，挖开底板3 m底煤发现泥岩底板有开裂缝隙，煤柱侧巷帮向外平移400 mm左 右，该次冲击共造成约200 m巷道严重损坏。
冲击发收稿日期：2016-10-02作者简介：齊勇强（1987_),男，山两离石人，2009年毕业于阳泉职业技术学院，助理工程师，主要从事煤矿掘进技术笆理工作(E - mail)281559596@ qq. com2016年第11 -12期曹勇强：水平构造应力影响巷道底鼓冲击与监测防治技术•51•N2105工作面N2丨05胶带巷N2103回风巷二避瓦斯、火、煤尘爆炸灾路线避水灾路线—图1N2105工作曲•平面布置图图2回风巷冲击显现图生后，瓦斯浓度由0.23%激增至1.34%•第二次冲击时工作面回采至862.3 m，底鼓范围为进风巷1 700〜1 800 m，底鼓距T作面煤墙222.5 m.底鼓量达1.5 m.冲击发生后，瓦斯浓度由0.28%激增至0.96%，N2105工作面回风巷冲击位置见图3.丨r -—[11n2i〇5^m#2 200 m2 100 m 2 000 m 1 900 m 1 800 m 1 700 m 1 600 ma)第一次冲击显现1i i i i i2 000 m1 900 m1 800 m1 700 m1 600 m1 500 m1 400 mb)第二次冲击显现图3两次底板冲击位置平而图2.2 巷道底板冲击分析N2105工作面回风巷冲击地压发生后，该煤业公 司委托煤科总院北京开采研究所岩石力学实验室对该公司北风井东翼采区煤、岩冲击倾向性进行鉴定，通过对井下煤、岩样测定数据分析，判定该煤业公司 煤层及^煤层顶、底板均属于n类有弱冲击倾向性。
通过分析可知，N2105工作面范围内发育有一系列向斜构造，向斜轴沿“东南-西北”方向分布，进 风巷从向斜中部穿越，第一次和第二次底鼓范围均在 该向斜轴两侧，构造应力对巷道影响明显。
巷道底鼓 冲击力学模型简图见图4.根据图4所示的力学模型，巷道发生底鼓冲击由 底板中原冇的水平构造应力I与巷帮煤体受回采扰 动引起的应力~叠加所致，而巷帮煤体在这一过程中起到了传递冋采扰动应力的作用，而水平构造应力 R的大小直接决定了巷道发生底鼓冲击的难易程度。
针对N2105工作面回风巷极易受地质构造应力 影响而发生冲击地压，采用FLAC2D数值模拟软件根 据该工作面地质条件建立模型，模型尺寸为长80 m x宽60 m，其中半拱形巷道断面尺寸为长5.5 m x宽3.8 m，分别模拟构造应力系数为0.6、1.0、1.5、2.0和2.5五种不同情况下巷道底板塑性区的变化情况，见图5.根据罔5的模拟结果可知，随着构造应力系数的Z—«~N2105瓦排#_千,'钻场\ \\ I f IX^_JL W \\ \\4■N2165回风i1 ^ mm.52 •山西焦煤科技2016年第11 -12期/1=2.5图5不同构造应力系数底板塑性区变化图增加，巷道底板中塑性区范围也随之扩大，底板稳定 性变差，极易在冋采引起的动力扰动作用下发生冲击 破坏。
3监测与防治技术3.1 微震-在线应力监测此次底板冲击事件是某煤业乃至周边兄弟矿井首次发生，尚无可借鉴经验。
此种动力灾害将严重威 胁矿井安全生产及工人人身安全，限制工作而高强度开采及工作面开采速度，从而限制矿井产M提升。
为遏制工作面动力现象的进一步恶化，避免灾害性事故 发生，需采用科学技术手段进行解危、防护，保障安全生产。
微震监测系统能够对微震现象进行监测，是一种 区域性、实时监测手段。
利用微震监测系统布置T工 作面中的8个探头收集回采过程中工作面煤岩体中的震动波信号，通过计算机分析计算，可以准确地确 定围岩中震动的H维空间坐标和震动强度的大小，从 而实现对空间岩层结构运动和应力场迁移演化规律的实时监测，进而揭示巷道底板冲击发生机制，实现 丨:作面冲击地压危险性预评价，判定危险区域，指导 防冲措施的制定与优化。
与此同时，在进风巷中向斜构造区内布置KBD7 在线电磁监测系统，通过探头对巷道闱岩破裂过程中 所产生的电磁信号进行收集监测，并通过电缆将电磁 信号上传到地面计算机中进行处理，从而实现远距离 连续在线实时监测向斜构造区巷道围岩的变形破坏过程，实现对向斜构造区巷道围岩小范围的精确监测。
可见，通过微震监测系统每隔一定时间分析一次 监测到的整个工作面煤岩震动情况，再结合KBD7在 线电磁监测系统对T.作面震动剧烈的位置进行小范围的局部精确监测，进而确定工作面内具体煤岩体活 动剧烈的位置，为后续的防冲卸压提供指导。
针对 N2105工作面受临近采空区和向斜构造的影响的进风巷，布置如图6所示的监测探头，对工作面实施监测。
图6 N2I05工作面微展监测站布置图3. 2 监测结果与预警案例通过对微震监测系统的数据采集分析，形成微震 事件分布图，如图7和图8所示的预警案例。
根据微震监测事件分布图形成以下结论：1) N2105工作面向斜构造区顶板活动显著异常，采空区顶板活动持续时间长，约为3个月；采空区2016年第11 -12期曹勇强：水平构造应力影响巷道底鼓冲击与监测防治技术• 53 •r瓦排巷‘巷丨1# 1^105工作面■M ' ：胶带恭进风巷a )平面投影m3-b )剖面投影图7 4.14至4.29(推进19 m )微震事件分布图a )平面投影图8 5. 25至5. 29(推进20. 2 m )微震事件分布图顶板活动滞后工作面距离长，可达后方350低位基本顶易形成不稳定结构，失稳后对巷道冲击影响 大；因此分析认为，向斜构造是N 2105工作面底板冲 击的重要影响因素。
2)微震监测显示，向斜构造对进风巷的影响范围已扩展到电气硐室及，贯附近，而对瓦排巷影响 范围相对较小。
3)近期微震监测表明，工作面覆岩断裂带破坏高度约为73 m ，底板破坏深度约为24 111;进风巷4#贯附近采空冈顶板趋于稳定，冲击危险性显 著降低。
4结论根据N 2105工作面煤、岩鉴定结果，基于冲击地 压相关理论，分析认为N 2105丨:作面冲击地压的发 生受采空区顶板剧烈扰动影响和局部向斜构造影响较大。
N 2105 T .作面巷道受构造集中应力影响易发生底板冲击,理论力学分析和数值模拟结果表明，底板 塑性区范围和构造应力集中系数有很高的正相关性， 微震监测结果表明，越靠近向斜轴的位置矿震活跃度 越高，矿震总能量越大。
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