深部大变形软岩巷道底鼓治理技术
2012 年第 12 期
中州煤炭
总第 大 h 将会影响施工质量以及工人的安 以及安全， 全。固定宽度时， 采用 h = 2 m 较为理想。 卸压槽深度较大， 取得的位移变形量的补偿空 ， 。 间越大 底鼓量越小 在卸压槽深度相同的情况下， 宽度为 500 mm 比宽度为 300 mm 卸压效果更为明 显， 主要是应力集中程度向深部进一步转移 ， 位移变 故效果更好， 尤其是底鼓量进一 形量补偿空间更大， 步减小。
河南煤化车集煤矿是永煤公司的第 2 对投产矿 井， 现开采深度标高在 － 800 m 以下， 按照我国煤矿 600 ～ 800 m 为准深部， 800 深部开采对采深的界定， ～ 1 200 m 为深部。由此可见， 车集煤矿已进入深部 巷道压力显现明显， 且 开采阶段。 特别是 28 采区， 随着巷道顶部支护强度的不断加强， 巷道底板压力 显现明显， 底鼓严重， 对巷道的使用影响较大， 故车 集煤矿对底鼓控制技术进行了探索尝试 。
槡
1 + sin φ 1 － sin φ
1
28 采区轨道下山概况
车集煤矿 28 采区轨道下山将为车集煤矿整个 28 采区辅助运输、 管路、 供电及进风系统服务， 巷道 服务年限与 28 采区相同。28 采区位于 26 采区下 部， 二2 煤层底板标高在 － 1 060 ～ － 810 m， 在 11 — 15 勘探线之间， 西部浅部以 F5 正断层为界， 深部以 DF024 和 DF025 正断层为界， 东部以 DF082 断层煤柱为 界； 上部临近 26 采区， 下部至井田边界。 28 采区最大主应力呈近水 经现场地应力测试， 平方向， 其数值为 σ1 = 18. 91 MPa， 与铅直方向夹角 为 100. 1° ； 中间主应力 σ2 = 15. 89 MPa， 几乎近水 与铅直方向夹角为 89. 4° ； 最小主应力 σ3 = 9. 42 平， MPa， 近铅垂向， 与铅直方向夹角为 10. 1° 。 实测得 到的水平应力大于垂直应力， 地应力特征属水平应 力场型。 故 在 模 拟 时 取 水 平 方 向 应 力 σ = 18. 9 MPa， 垂直方向应力按上覆岩层所受重力计算 。 采用应变软化模型， 使用莫尔—库仑 （ Mohr— Coulomb） 屈服准则计算：
f s = σ1 － σ3
1 + sin φ + 2c 1 － sin φ
c和φ 其中， σ1 、 σ3 分别是最大和最小主应力， 分别是材料内聚力和摩擦角。 当 f s ＜ 0 时， 材料将 发生剪切破坏。在一般低应力状态下， 岩石 （ 煤 ） 是 可根据岩石的抗拉强度判断岩石是 一种脆性材料， 否产生拉破坏。岩石三轴力学试验表明， 岩石峰值 强度和残余强度与围压有关， 当外载荷达到岩石的 岩石的强度随着围压的大小而产生弱 强度极限后， 化现象。
表1 开挖不同尺寸卸压槽底鼓变形量
顶板下沉量 / mm 14 17 13 17 底鼓量 / mm 73 36 65 32
根据 28 采区轨道下山巷道底鼓变形情况 ， 设计 + 。 采用底板开挖卸压槽 回填注浆的加固技术 3. 1 底板中部开挖卸压槽 在巷道底板中部开槽卸压， 使原来作用于周边 围岩的高应力向卸压区以外的岩体深部转移 。深部 岩体处于三向应力状态， 具有较高的强度。 在应力 增高区内岩体形成自承结构， 承受掘巷引起的集中 应力。同时， 在它的自承和保护下， 卸压区内的岩体 能够保持稳定。另一方面， 结构和完整性并未遭到 完全破坏的卸压区的围岩仍然存在一定的残余强 并向岩体自承结构提供侧向约束力 ， 增加岩体自 度， 承结构的强度和稳定性， 从而使围岩稳定性得到显 著提高。在巷道围岩中开槽， 不仅使应力集中向巷 道深部转移， 从而使巷道处于应力降低区， 卸压槽还 从而使巷道变形 为巷道围岩变形提供了补偿空间， 量减小。通常采用垂直切槽防止底鼓， 其效果取决 b h 。 于卸压槽的宽度 和深度 采取固定卸压槽宽度， 分别对不同深度卸压槽 进行模拟比较， 然后综合择优选取最理想的卸压槽 。 4 种尺寸的卸压槽模拟比较如图 1 所示。
收稿日期： 2012 － 10 － 12 1998 年 作者简介： 何东升（ 1973 —） ， 男， 河北吴桥人， 工程师， 硕士， 毕业于中国矿业大学， 现从事煤矿技术管理及企业管理工作 。
2
巷道底鼓变形情况
28 采区轨道下山为穿层巷道， 穿过的岩层主要
有砂岩、 泥岩、 砂质泥岩， 但大部分区段为泥质砂岩， 地层构造非常复杂。 巷道断面形状为直墙半圆拱， 断面规格 3. 8 m × 3. 4 m， 巷道支护采用高强树脂锚 锚索、 金属网等联合支护技术， 锚杆为 20 mm 杆、 × 2 500 mm 高强螺纹钢锚杆， 间排距均为 700 mm； 拱部布置 3 根17. 8 mm × 7 500 mm 锚索， 间排距 均为 2 m（ 当顶板压力大时， 在巷道正顶另增加 1 排 锚索） ， 采用 6 mm 的冷拔点焊钢筋网， 其规格为 2. 0 m × 1. 0 m， 网格长 × 宽 = 100 mm × 100 mm， 网 相邻 2 块网之间要用 间搭接长度不少于 100 mm， 14 # 铁丝连接， 连接点均匀布置， 间距为 200 mm。 现场发现， 该区域巷道局部底鼓突出， 顶板开裂 尤其帮底角处已严重内移， 巷道变形和底鼓并 剥落， 未停止， 断面收缩非常明显， 多数地段不得不重新翻 修， 严重影响了 28 采区开拓延伸工程的正常进行。 这不仅增大了支护和管理费用， 而且延长了建井周 期， 严重影响了矿井生产采区的正常接替 。 · 77·
2012 年第 12 期
中州煤炭
总第 204 期
深部大变形软岩巷道底鼓治理技术
何东升
( 河南煤业化工集团 永煤公司车集煤矿， 河南 永城 476600 ) 摘要： 随着矿井开采深度的增加， 深部岩体的地应力高、 温度高、 渗透压高以及时间效应较强等特征逐渐显 现， 使得其组织结构、 基本行为特征和工程响应均发生根本性变化， 巷道持续变形， 现有的支护技术往往通过 高强度的支护材料和密度来控制巷道帮顶变形， 但是应力通过底板变形表现得尤为突出， 可通过采用底板开 挖卸压槽 + 回填注浆加固新型技术改善底板变形情况 。 关键词： 大变形； 底鼓； 卸压槽； 注浆 中图分类号： TD327． 3 文献标志码： B 文章编号： 1003 － 0506 （ 2012 ） 12 － 0077 － 02
煤矿深部软岩巷道反底拱支护技术
性差 。
度 降低 ， 井 下巷道 卧底 时 的实 际破坏 状况 表 明 ， 井下
应 力型 底鼓 主要 显现 为层状 结 构底板 底鼓 。 （ ４ ） 巷道 未 进 行 底 板 支 护 ， 巷 道 拱 顶 和 两 帮 采 用 普通 的锚 网喷 支 护 强度 与 深 部 地 应力 相 比太 小 ， 所 以巷 道收 敛变 形 严 重 ， 巷道 多次 返 修 后还 是 处 于
观 测， 巷 道 平 均底 鼓 量 为 ９ ７ ｍｍ， 对 底 板 浇 灌 反 底 拱 前 后 巷 道 变 形 情 况 进 行 了对 比 ， 有 效 解 决 了矿 井深 部 极
软 岩巷道底鼓治理难题 。
关键词 ： 深部巷道 ； 底鼓 ； 反底拱 ； 钢 筋 混凝 土 ； 软 岩 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ３ ５ ３ 文 献标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３ —０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ７— ０ ０ ２ ７—０ ２
不稳 定状 态 。
＋ ５ ３ ５ ｍ 轨道 石 门在 掘进 期 间 ， 巷 道变 形 严 重 ，
具体 表 现为底 鼓 、 两 帮收 敛 、 肩 窝下 沉 ， 拱 顶 喷浆 体
３ 反 底 拱 支 护 设 计 及 施 工
３ ． １ 反 底 拱 支 护 设 计 方 案
收 稿 日期 ：２ ０ １ ４— ０ ２— ２ ５
次， 给掘 进任 务 的完成 带来 很大难 度 。
因此 ， 找 出适用 于该 类 型软 岩巷 道 的底鼓 控制 方 法 ，
提 出合 理 有效 的支 护 对 策 ， 有 利 于实 现 矿 井 巷 道 安 全、 高效 、 快 速 施 工 。该 矿 因地制 宜 ， 在实 践 中摸 索 和 引进 新技 术 ， 结合 矿井 现 场地 质条 件 ， 提 出深部 极 软 岩巷 道 反底拱 支 护 技 术 方 案 ， 应用该技术取得 了 较好 的控制 效果 。
深井软岩巷道底鼓治理技术探讨
深井软岩巷道底鼓治理技术探讨摘要：目前，随着煤炭需求的增多，我国煤矿以10-25m/a的速度向深部延伸，矿井开采强度和开采速度逐年增大，井下岩体环境表现为“三高一扰动”的特性，据统计深部永久巷道返修率高达90%，大部分为底鼓治理工程。
这类问题给深采矿井，特别是软岩矿井的建设和生产带来极大困难。
因此，巷道底鼓的预防、控制和治理已经成为深部巷道稳定控制的重点。
关键词：深部矿井；软岩巷道；底鼓机理；技术深井软岩巷道由于其地应力大，容易受水、风，超前支承压力、机械扰动等作用极易发生底鼓。
底鼓是矿井巷道中常发生的一种动力现象。
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，目前多数还是由于底鼓引起的。
这类问题给深采矿井，特别是软岩矿井的建设和生产带来极大困难。
因此底鼓治理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。
1 巷道底鼓形成机理在底鼓的形成机理方面，众多学者开展了大量研究，一方面根据岩石本身力学特性，分析岩层压曲、扩容和膨胀各个过程中应力与变形相互作用，预测巷道底鼓程度；另一方面应用弹塑性薄板理论、梁理论和流变理论建立巷道底板力学模型，系统分析底板岩层极限承载力、变形以及制约底鼓发生的条件。
2深井软岩巷道底鼓影响因素2.1 围岩应力当围岩应力达到一定条件时，巷道底板破坏。
围岩应力越大，底鼓越严重。
随着采深增加，上覆岩层重量随之增大，形成的支承压力较大，于是巷道围岩产生压缩变形、剪切破坏等现象。
在加强顶板和两帮支护的情况下，底板强度相对较弱，这样两帮岩体可嵌入底板，因而产生底鼓。
对于深部巷道，构造水平应力一般均大于自重应力。
在构造应力集中带，由于构造应力的作用，薄层页岩顶板一般沿层面滑移，厚层砂岩顶板则以小角度或小断层产生剪切，从而失稳冒落；在高水平应力作用下，巷道首先从支护弱面导致底鼓。
2.2 水理作用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。
巷道底鼓的处理方法
巷道底鼓的处理方法嘿，巷道底鼓的处理方法，这可真是个让人头疼的问题呢。
咱先说说为啥会有巷道底鼓吧。
一般来说，可能是地压太大啦，或者是水的影响啥的。
反正这底鼓起来了，可不好办，得赶紧想办法处理。
一个办法呢，就是用锚杆加固。
在巷道底部打上锚杆，就像给它钉上钉子一样，让它别再鼓起来。
锚杆的长度和直径得根据具体情况选好哦，不能随便乱用。
打锚杆的时候要小心，别打到不该打的地方。
还可以用混凝土浇灌。
把底鼓的地方挖开，然后用混凝土填上，等混凝土干了，就结实了。
不过这混凝土的配比可得弄好，不然不结实。
浇灌的时候也要注意，别弄得坑坑洼洼的。
另外呢，也可以用支架支撑。
在巷道底部安装一些支架，把底鼓的地方顶住。
支架的种类有很多，可以根据实际情况选择。
安装支架的时候要牢固，不能松松垮垮的。
还有哦，如果是水的问题，就得把水排出去。
可以挖一些水沟，或者安装排水管道，让水别积在巷道里。
不然水一直泡着，底鼓会越来越严重。
我给你讲个事儿吧。
有个煤矿，他们的巷道底鼓得可厉害了。
一开始他们也不知道咋办，就试着用锚杆加固，但是效果不太好。
后来他们又用混凝土浇灌，可还是不行。
最后他们请了专家来，专家一看，原来是水的问题。
他们赶紧挖了水沟，把水排出去，然后又用支架支撑了一下，这下底鼓的问题终于解决了。
大家都松了一口气。
所以啊，巷道底鼓的处理方法有很多，要根据具体情况选择合适的方法。
不能盲目乱搞，不然可能会越弄越糟。
你要是遇到巷道底鼓的问题，就好好想想办法，肯定能解决的。
大平矿深软岩巷道底鼓治理技术探讨
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４ ． ３试验地点的选择 实验地点为 ２ １下部水仓巷道 内，巷道 标 高平均都在一 ２ ７ ０ 米， 层位 比较混乱 ， 岩层 位于 Ｉ Ｊ ７灰岩 附近掘进 ，岩性主要为砂质泥 岩 、灰岩 ，预计巷道顶部上距二 １ 煤层法线 距离 ３ ７ ～ ３ Ｏ米 。岩层变异情况系数较快。
关键词 ：岩巷 ；深层加 固；研 究与应用
１ 矿井概 况
大平煤矿始建 于 １ ９ ８ ２年，１ ９ ８ ６ 年 ６ 月 ２ ８日移交生产 ， 设计年生产能力 ９ ０万吨／ 年， 采用立井单水平上下 山方式开拓 ， 设计有六 个采 区， 属煤与瓦斯突出矿井。大平煤矿总 体 形态为 一轴 向近 东西 向东倾伏 的 向斜 构 造 （ 大冶向斜 ） 。断裂 比较发育 ，以东 西走 向的逆断层为主 ， 伴有正断层及宽缓褶 区 ， 其 中桥板河逆断层 、周山逆断层 、马沟逆断 层落差均在 ５ ０米 以上 ，对煤层和采区划分 影 响较大 。 随着矿井逐渐 向深部区开采 ，矿压显现 越来越大 ， 巷道后期维护工程量大 ，特别是 在开采深部软岩巷道时底鼓现象难 以控 制 ， 单靠支护技术无法满足巷道抗 压能力 ， 为了 提高该处巷道的使用期限 ， 为此我们在岩巷 掘进工作面采取底部加 固， 改善底板预防底 鼓作用 ， 然而形成外载力与岩体共同承载体 系并保持较好的试验方案 ， 发挥底板与巷道 整体承载能力。通过对此我们 采用了底拱 、 锚索联合加固方案 ， 发挥 出对底板治理技术
科 技创新 ２ ０ １ ４年 ３月 （ 下）
大平矿深软岩巷道底 鼓治理 技术探讨
14、深部软岩巷道底鼓控制技术研究
深部软岩巷道底鼓控制技术研究赵善良摘要：针对淮北童亭煤矿7216机巷底鼓严重的现实问题，对原支护方式做了理论分析，提出锚网索反底拱维修的技术方案，并在力学机理分析基础上，对童亭煤矿深井锚网索反底拱支护技术进行了理论分析和应用研究。
最终实现成功支护，并取得良好的经济技术效果。
关键词：底鼓联合支护巷道稳定性锚杆支护O 引言童亭煤矿7216机巷埋深-650m，属于“三软”煤层，采用锚网索支护方式。
由于巷道压力大，随巷道掘进严重变形。
虽经补打锚索锚杆，但仍效果不理想，底鼓严重，巷道断面减小达不到通风、行人要求，对童亭矿安全生产构成了严重的威胁。
为了解决这一难题，有效防止巷道底鼓，对童亭矿7216机巷锚网支护破坏机理和反底拱支护技术进行了试验研究。
图1 7216工作面煤层综合柱状图1 工程概况及巷道破坏特点1.1 工程地质及支护概况7216机巷在2009年9月开始施工，巷道沿7煤煤层顶板掘进，全长640 m。
原巷道设计：净宽4.0 m，净高2.6m，采用锚网索支护。
顶板打5根φ22-L2400mm高强锚杆，挂5孔3.8ｍ长M4钢带、铺菱形金属网，锚杆间距900ｍｍ，排距800ｍｍ，允许误差±100mm。
上帮打4根φ22-L2000mm高强锚杆，挂4孔2.8ｍ长M4钢带，铺菱形金属网，锚杆间排距800±100mm。
下帮打3根φ22-L2000mm高强锚杆，挂3孔1.8ｍ长M4钢带，铺菱形金属网，锚杆间排距800±100mm。
在巷道顶板每隔2排钢带（1.6ｍ）打2根φ17.8－L7300mm预应力锚索，居中布置，锚索间距1.3ｍ。
1.2 巷道破坏情况及特点巷道由于施工周期长，在机巷与切眼贯通后破坏严重，主要表现在巷道底板强烈的底鼓。
底鼓平均超过顶底板移近量的3／4。
巷道多处不够1.5m高，最矮处仅1.0 m高。
巷帮钢带大幅度扭曲失效，多数帮锚杆悬空、失效，网片撕裂。
2 巷道强底鼓主要因素分析2.1 地应力高地质条件差巷道中，底板岩层的强度和结构状态(破碎结构、薄层结构、厚层结构)对巷道底鼓起着决定性的作用。
深部软岩硐室底鼓治理优化探讨
面， 但 施工 人员 在处 理方 面 时考虑 不周 ， 只对两 帮与 顶板 进行 了一 次锚 网索 支 护 ， 对 于 硐 室 底板 的支 护 处理 却有所 遗 漏 ， 导 致硐 室 的结构 出现 了薄弱层 次 ， 对 周 围岩层 又施 加 了不 少压力 ， 增 加 了岩石 的负担 ，
鼓 现象 发生 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ６ － ０ ５ ０ － ６
４ ） 工 程 水 对 岩 石 造 成 的影 响 。在 施 工 过 程 中， 由于施工 人 员忽 略 了周 围岩层 强度偏 低 的 问题 ，
施 工过 程 中产生 的水 分会 对周 围岩 石 的强度 造成 一 定 的影 响 。流水 经 过岩 石 的 时候 ， 会 对 岩 石 的 内部
结 构侵 蚀 ， 从 而 降低衍 射 的强度 ， 使 岩石 很容 易发 生
较大 ， 在 施工 过 程 中需要 很多 的交 叉点 进行 衔接 ， 在 空 间布 置方 面显 得 比较 密 集 ， 导 致硐 室周 围 的支 撑
索补 强 、 架棚 、 喷注 浆加 固。硐室 相关 辅助 支护 设备 如下 ： 注浆 管规 格 ： ６分 注浆 管 ， 长１ ． ５ ｍ； 锚 索 隔棚 布置 ３根 ， 锚 索 规格 ：Ｄ ２ ０ ｍ ｍ Ｘ ７ ３ ０ ０ ｍ ｍ； 固棚 锚
摘
要： 由于施工人员在进行深部软 岩开采时 ， 对底鼓 现象 的处理技 术还存 在一些 问题 ， 在施 工过程 中经
常会 出现岩石变形 或者 岩石被破坏的现象 。文 章结合 实际情 况 ， 针对施 工人员 在处理底 鼓技术 方 面存在 的一些 问题 ， 研究 了处理深部软岩硐 室底鼓 现象的办法 。
煤矿深部巷道底臌治理的技术研究
煤矿深部巷道底臌治理的技术研究作者简介：马跃（1972-），男，江苏新沂人，技术员，从事煤矿技术管理工作。
摘要：随着开采深度的增加，巷道围岩变形量越来越大，其中巷道底臌是巷道围岩变形和破坏的一种主要方式，文中对巷道底臌的类型及机理进行了分析研究，总结出巷道底臌的治理现状及防治措施，以期能为巷道底臌治理提供一定的技术指导。
关键词：巷道底臌；围岩变形；类型；机理；治理现状；防治措施1前言目前，我国煤矿开采深度正以每年10～15m的速度增加，预计在未来几年内我国很多煤矿将进入到1000～1500m的深度。
随着开采深度的增加，巷道围岩变形量大，巷道维护普遍比较困难。
煤矿巷道底臌是巷道围岩变形和破坏的一种主要方式，是一个极其复杂的物理、力学过程，它与巷道围岩性质、应力状态及维护方式密切相关。
大量的实测资料表明，巷道底臌量可占到巷道顶、底板移近量的70%以上。
同时，底板的稳定性显著影响着两帮及顶板的变形和破坏。
随着煤矿开采深度的增大，巷道底臌表现得越来越突出。
巷道底臌若得不到有效的控制，不仅显著增加了巷道的维护费用，而且对巷道顶板和两帮的稳定性极为不利，严重影响着矿井的正常生产。
为了满足巷道断面要求，在煤矿生产中必须及时组织人员对底臌变形巷道进行多次卧底（拉底），每次卧底将耗费大量的人力与财力，控制底臌是深部巷道支护中的一项关键技术。
2巷道底臌的类型由于巷道所处的地质条件、底臌围岩性质和应力状态的差异，底板岩层鼓入巷道的方式及机理也不相同，大致可以分为以下4种类型：2.1挤压流动性底臌挤压流动性底臌通常发生在直接底板为软弱岩层（比如粘土岩、煤层等），两帮和顶板比较完整的情况下，在两帮岩柱的压模效应和应力的作用下，松软破碎的底板岩层向巷道内挤压流动，形成的巷道底板变形。
2.2挠曲褶皱性底臌挠曲褶皱性底臌通常发生在巷道底板为层状岩石，其底臌机理是底板岩层在平行层理方向的压力作用下，向底板临空方向挠曲而失稳，底板岩层的分层越薄，巷道宽度越大，所需的挤压力越小，越易发生挠曲性底臌。
深部复杂软岩大巷底鼓治理技术
深部复杂软岩大巷底鼓治理技术摘要：随着矿井开采深度的不断增加，软岩巷道的松软破碎、高应力、大变形、支护难度大的工程问题日益严重，底鼓现象已成为软岩巷道围岩变形和破坏的主要特征之一。
通过分析赵固一矿东翼轨道大巷底鼓机理，提出了软岩巷道控制底鼓的治理技术。
工程实践表明，在深部复杂的软岩巷道支护中，此技术能有效控制巷道底鼓，取得了良好的技术经济效果。
关键词：软岩底鼓治理技术1. 底鼓现象赵固一矿东翼轨道大巷断面为直墙半圆拱形，巷道净宽5.0m，直墙高1.6m，S净＝17.81㎡。
坡度为+5°上山，采用锚网索喷支护，初喷混凝土厚度70mm，打锚杆挂网复喷混凝土厚度80mm。
锚杆采用Φ20×2400mm全螺纹等强锚杆，全断面铺设钢筋网，挂钢筋梯。
从巷道变形情况来看，支护效果不好，巷道底鼓量大，最大底鼓量达1200mm，两帮向外鼓出量大，最大达到800mm，顶板变形、掉包、下沉，喷层开裂脱落。
2. 底鼓发生原因分析2.1 巷道围岩岩性较差。
巷道埋深为-521～-516m，从柱状图（图）看，东翼轨道大巷围岩以泥岩、砂质泥岩为主，不仅岩块强度较1低，完整性差，而且岩体结构面极为发育，围岩整体强度较低。
同时受落差15~150m的F16毛屯大断层影响，围岩更加松散破碎，原有节理、裂隙扩展，产生新的裂隙，导致巷道围岩整体强度进一步降低。
在构造应力影响下，巷道围岩应力水平远高于围岩体自身的强度。
图1 东翼轨道大巷综合柱状图2.2 东翼轨道大巷由于巷道断面大、交叉点多、空间布置密集（图图3），围岩应力峰值互相叠加。
巷道掘出后易产生整体变形量大、2、长时间流变特性，单纯的锚网索支护难以控制巷道围岩的强烈变形。
图2 东翼轨道大巷平面布置图图3 东翼轨道大巷剖面布置图2.3 无控底措施图4 东翼轨道大巷原支护断面图在深部高应力软岩巷道中，支护结构的压力来自四周。
由于一次支护只对顶板和两帮进行锚网索支护，巷道底板没有进行支护，处于开放状态，就形成支护结构的薄弱带。
浅析深部软岩巷道底鼓机理及控制技术
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浅析 深部软岩巷道底 鼓机理及控制 技术
左 超
（ 安 徽 理 工 大 学 煤矿 安 全 高效 开 采 省部 共 建教 育部 重 点 实验 室 ， 安徽 淮南 ２ ３ ２ ０ ０ １ ）
摘 要： 进 入深部开采阶段 ， 面对 日益严重的软 岩巷道底鼓 问题 ， 本文从巷道底鼓 产生机理和底鼓的破坏程度 两个方面对巷道底鼓 进行 了分类 ， 分析 了巷道底鼓的影响因素， 并在此基础上 总结 了深部软岩巷道底鼓控制 的防治措施 。工程 实践表明： 采 用联合 支护加 固的 方法 ， 能有效控制巷道底鼓。 关键词 ： 深部开采 ； 巷道底鼓 ； 底鼓机理 ； 防 治措 施
目前 ， 我国煤矿开采 深度 逐渐增加 ， 预计未来 很多煤矿 将转为
千米深井。煤 矿在深部开采时 ， 地质环境 复杂 ， 在多场 、 多相耦合作 用下 ， 深部巷道支护 特别 是深部软岩巷道支 护更加 困难 ， 巷 道底 鼓 现象尤 为突出 。巷道底板稳定性更加难 以控制 ， 强烈的底鼓不仅 带来大量 的维修工作 ， 增加维护费用 ， 而且底板大 量变形经 常导致 巷道 两帮及顶板 变形 ， 从 而使整个巷道失稳 ， 给安 全生产带来严 重 威胁嘲 。 因此 ， 在深部软岩巷道 的底鼓防治研究对深部矿井 的安全生 产有 着重要 的影响和意义 。 本文在对深部 软岩巷道底鼓 的产生 机理及底 鼓类型进行 总结 的基 础上 ， 对巷道底鼓 防治方法进行 研究 ， 并通过工程 实例对综 合 性加 固法 的底鼓控制方法进行实验 。 １巷道底鼓的类型 １ ． １ 按巷道底鼓产生机理分类 。 由于巷道地质条件 、 围岩性质和 应力状态 的不 同， 巷道底鼓产 生的机理也不 同， 底鼓 主要分为挤压 流动性底 鼓 、 挠 曲褶皱性底鼓 、 剪切错 动性底鼓和遇水 膨胀性底鼓 ４类 。不同类型的巷道底鼓 ， 都有各 自不 同的特征 。 １ ． １ ． １ 挤压 流动性底鼓 。此类底鼓常发生 于软弱破碎底板 （ 如 煤、 粘土岩 等 ） ， 两 帮及顶板强 度远大于底板 岩体强度， 底板 受到严 重挤压形成挤 压流动性底鼓 ， 如图 １ （ ａ ） 。 １ ． １ ． ２ 挠 曲褶皱性底鼓 。 此类 底鼓是在平行于层 理方 向的压力作用 下 ， 底板岩层 向巷道 内部挠 曲 褶皱使底板岩体失稳产 生的 ， 如图 １ （ ｂ ） 。底 板岩层分层越薄 ， 巷道越 宽， 底鼓量也越大 。１ ． １ ． ３剪切错动性底鼓 。巷道直接底 板为厚层岩 体， 在高应力作用下 ， 底板受剪切作用 发生破坏 ， 底板岩层 由于剪切 破坏出现楔块 体 ， 相互错动的楔块体造成巷道底鼓 ， 如图 １ ｆ ｃ １ 。１ ． １ ． ４ 遇水膨胀性底鼓 。通 常 ， 含有蒙脱石 、 伊利 石等的粘 土岩层浸水后 ， 岩石 强度 弱化 ， 同时便随体积的急剧增大 。 在井下生产 中， 膨胀岩底 板遇水会迅速膨胀 。 形成膨胀性底鼓 。 １ ． ２按巷道底鼓破坏程度分类 。 根据巷道底鼓 的破坏程度 ， 巷道 底鼓 可分为以下 ４ 类： １ ． ２ ． Ｉ 轻微底 鼓 ， 底鼓量 为 １ ０ ０ ２ ０ ０ ｍ ｍ， 巷道两 帮基本 没有移 动变形 ， 底板 出现微小 裂痕 ， 顶板局部开裂 ， 底板轨道有 轻微鼓偏 ， 断面收缩量小 ， 巷道底 鼓不严重 ， 不影 响正 常使 用 ， 如图 ２ （ ａ 】 。１ ． ２ ． ２ 明显底鼓 ， 底鼓量为 ２ ０ ０～３ ０ ０ ｍ ｍ， 巷道底鼓 现象明显 ， 底鼓 速度增 加， ３ ４天底鼓量可达 ２ ０～５ ０ ｍ ｍ。 巷道两帮发生内移变形 ， 顶板下 沉， 巷道底板起鼓 ， 轨道偏斜 ， 水 沟被挤 ， 喷层开裂 ， 需要及时进行巷 道 维护 ， 如图 ２ ０ ） 。１ ． ２ ． ３ 严 重底鼓 ， 底鼓量为 ３ ０ ０—５ ０ ０ ｍｍ， 底鼓速 度迅速增 大 ， 一昼夜的底鼓 量可达 ５ ０～ｌ Ｏ Ｏ ｍ ｍ， 底鼓持续时间长 ， 巷 道 两帮移近量增 大 ， 顶板 下沉 、 开裂 ， 枕 木鼓 歪 、 鼓断， 轨 面鼓偏 ， 水 （ ｃ ）严重底鼓 （ ｄ ）破坏性底鼓 沟挤坏 ， 巷道喷层裂缝较 大 ， 严重影响煤矿 的安全生产 ， 必须及时进 图 ２ 巷 道 破 坏 分 类及 其示 意 图 行 翻修 、 扩修 处理 ， 如图 ２ （ ｃ ） 。１ ． ２ ． ４破 坏性 底鼓 ， 底鼓 量达 ５ ０ ０～ ８ ０ ０ ｕ ｔ ｒ ｎ ， 底鼓发展迅速 ， 对巷道两帮 、 顶板及底板结构的稳定性破坏 巷道底鼓 的形成与发展有一定的影 响。 ２ ． １ 底板岩性 。巷道底板岩性对巷道底鼓 的形成起决定性 的作 极大 ， 一昼夜的底 鼓量可达 ２ ０ ０ ～ ３ ０ ０ ｍ ｍ 。此类底鼓现象极其严重 ， 巷道两帮 岩石开裂 、 片帮 、 内移 ， 顶板破裂 、 下沉 ， 底鼓 持续 时间较 用 。 ２ ． １ ． １ 巷道底板岩层 的薄厚 以及破碎程度等不 同的地质条件 ， 形 长， 严重时可使巷道垮落并处于半封闭状态 ， 无法正常行人和通风 ， 成了如 １ ． １ 所述 的巷 道底鼓 的类型。２ ． １ ． ２巷道为软弱底板岩层 时 ， 必须进行 彻底 翻修 和加强支护 ， 如图 ２ （ ａ ） 。 其强度远远小 于底板深部完整岩层及两帮 围岩 的强度 ， 在力的作用 ２巷道底鼓的影响因素 底板 软弱岩层的变形 随着 时间的增长而不断 增大 ， 故巷道底 板 巷道底鼓 的影 响因素众多 ， 其 中底板岩性 、 应 力状态及地 质条 下 ， 岩层 的软弱程 度在一定意义上决定 了巷道底鼓 的严重程度 。２ ． １ ． ３ 件（ 水理作用 ） 是造成底鼓 的主要 因素 ， 支护强度和巷道断面形状对 作者 简介 ： 左超（ １ ９ ９ ０ 一 ） ， 男， 河北石 家庄人 ， 安徽理 工大学采矿工程专业在读硕 士研 究生。
深井软岩巷道底鼓治理技术研究
地层系统 系 组
柱状 岩层 名称 真厚 １ ： ２ ０ ０
岩性捕述
１ Ｏ 煤 ３ ＿ ２ Ｊ Ｉ ｜ 、 黑 色 粉 末 状 夹 少 量 块 状
泥 岩 １ ． ５／ 善 誊 善 、 ＼ 灰色、 植物 化石 块状， 碎片 局部夹 有
层面 分布炭质和泥质包体
子
泥岩 组 粉砂岩
１ 工程概 况
某 矿三水 平轨 道大 巷实 际埋 深 约 ８ ５ ０ ｍ， 为 双 轨 运输 巷道 ， 是 矿井生 产 的咽喉 通道 ， 对 支 护要求 较 高 。 轨 道大巷 为煤 层底板 巷道 ， 距 离 上煤 层 约 ２ ０ ｍ， 围岩
第 ３期
２ ０ １ ４年 ３月
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ｈａ ｎ ｘ ｉ Ｃｏ ｋ ｉ ｎ ｇ Ｃｏ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ＆ Ｔｅ ｃ ｈｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｎｏ ． ３
Ｍａ ｒ ． ２ ０１ ４ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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试验研究 ・
深井软岩巷道底鼓治理技术研究
何 福 胜
轨道 大巷 支 护状 况 典 型 图 片 见 图 ３ 。从 图 ３可 以看 出 ， 采用 高强 锚 网 索 以 及 注 浆 对 帮 顶 加 强 支 护 后， 帮顶变 形得 到 了 有效 控 制 。但 巷 道 底 鼓 严 重 ， 最 大底鼓 量超 过 ４ ０ ０ ｍ ｍ， 巷 道经 过多 次卧底 ， 严 重影 响 了矿 车 的安全 运行 。同时可 以看到 ， 多 次卧底 破 坏 了 底板 岩层 结构 ， 影 响两 帮 围岩 稳定 性 ， 出现 了帮 脚 内 移现 象 。
数 值模 拟相 结合 的方 法 ， 提 出深 井软岩巷 道 高强锚 网索 治底 方案 ， 并进行 了现 场 工 业性 试 验 ， 取得 了