分析煤矿巷道底鼓原因及对策

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1、分析*煤矿巷道底鼓原因及对策摘要：*煤矿于1982年进行矿井技改扩建，1986年9月竣工投产。随着开采深度不 断延深，生产片盘向下接续延深，收作片盘巷道的主要石门、主要运输巷将要 作为矿井总回风巷下延接续回风片盘，收作片盘的部分主要石门巷道受周边上 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、通风的要求。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：巷道底鼓 岩性 水理作用 支护1引言*煤矿根据地质普终报告和实际开采揭露表明，主要可采煤层为36#

2、、38#、 40#、45#、48#、49#煤层，均属于中等灰分，低硫、中磷、中灰熔点，较高发热量 的无烟煤。井田区域内主要构造形态为* 溪口背斜西翼中的一倒转背向斜，褶 皱构造和次生断层较为发育，区内断距大于30m的断层有12条，其中：F1断层 贯穿于整个井田，对区内地层破坏性最大，以及较发育的褶皱构造和次生断层造 成矿井围岩普遍破碎；此外，还受火成岩侵入影响，临近华溪井田强变质带内煤 层被石墨化。由于受地质构造影响，矿井煤层赋存极不稳定，煤层厚度、倾角变 化较大，局部块段煤层倾角达80以上，平均倾角为23，总体倾向为东西向， 整体围岩相对较松软、破碎。矿井2007年7月以来，矿井+615m片

3、盘巷道的主 要石门作为矿井总回风巷道。目前矿井+580m生产片盘采、掘收作，将要接续作 为矿井总回风巷道使用。由于巷道揭露时间长并受周边采、掘影响，巷道顶底板 和两邦岩体变形严重，并向巷道中心线产生位移，巷道底板向上隆起的现场即称 巷道底鼓。巷道底鼓给正常生产带来一系列的安全影响，不仅会导致巷道断面缩 小，阻碍运输、行人、通风，给巷道维护带来一定困难，严重时能将巷道断面全 部跨落封闭、给复采及回风的安全生产带来严重威胁。因此，充分掌握巷道底鼓 的原因并采取有效措施，防治巷道底鼓具有一定的重要意义。2巷道底鼓的分类21轻微底鼓矿井+580m片盘西北块段48#层间石门受周边采、掘影响，巷道底鼓量

4、200-300mm。其48#顶板岩性为泥岩或砂质泥岩，厚度0.6-5.6米，隐蔽水平层理。 见有椭球状、云雾状黄铁矿结核。底板岩性为细粉砂岩、泥岩，厚度0.7-4.5米。 层里不发育。含较多不规则、椭球状黄铁矿结核。由于该块段受F15断层影响， 顶底板岩性受其破坏，围岩整体性质变差，出现裂隙、顶板破碎漏顶等现象。压 力显著，其特点是巷道底鼓速度明显加快，2-3天即可鼓起10-40mm，底板变化较 为明显，肉眼可看出巷道稍微倾斜、水沟被挤、顶板稍有下沉，两邦围岩开始开 裂、侧压稍微内移、断面缩小1/10-1/8。影响运输、行人，及时退底架11#矿 工钢棚维护。所以根据上片盘+580m掘露的巷道及

5、石门，其围岩破碎段容易发生 底鼓的地带，在下片盘+535m、+500m片盘相对应的巷道支架上加设底梁。目前 +535m38 #NS、+500m48 #NS煤运巷围岩较破碎，在掘进施工支护矿工钢棚上加设木 底梁。如图1-1架矿工钢棚巷道1-122严重底鼓矿井+615m片盘生产已收作完毕，于2007年7月作为矿井总回风巷，其中北回风石门长度180m，石门巷道底鼓量300-600mm。其特点是巷道底鼓发展快。持续 时间长，1天可鼓起50-100mm，巷道两边围岩发生开裂变化大、内移速度加快、 轨面鼓扁倾斜，枕木被鼓起歪止鼓断，水沟挤坏，顶板下沉、开裂、掉危石、巷 道断面缩小1/8-1/5。影响运输、

6、行人、通风、排水要求，及时退底、扩刷、 挑顶架11#矿工钢棚165棚，其中架框架（钢底梁）97棚进行维护。对底板进行下 钢梁支护，框架钢棚支护要承受住来自其周边的压力，为使其不被破坏底板原有 的应力平衡，不易受周边压力挤出造成巷道底鼓。因此，严重底鼓的巷道进行退 底、扩刷、挑顶架设的矿工钢支架上须加设钢底梁。如图1-2架矿工钢棚巷道1-21?巾T1/TJ.dur- Tr-1T/i*11)1I11 / i 10:11阳AMn.3巷道底鼓的影响因素*煤矿随着开采延深揭露表明，影响巷道底鼓的主要原因有：底板岩性、水理作用、构造应力、支护强度。31底板岩性围岩的矿物成分、结构状态和软程度对巷道底鼓起决

7、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。矿井对+535m片 盘48#S运巷施工是沿着48#底板进行揭露巷道。从2008年揭露巷道至今，巷道周边 不受采、掘影响，围岩周边完好不要支护。而当底板位于软弱的泥岩、页岩或断 层破带中时，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。矿井+615m回风片盘北回风石门极易产生底鼓，要经常进行退底维护。32水理作用根据矿井工程地质资料和实际情况，矿区构造复杂，褶曲发育，而且含水层 和隔水层相间，使地下水迳流中承受压力，形成裂隙承压水。含水层组的孔隙裂 隙水就成为影响巷道掘进与支护的主要影响因素。由于巷

8、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。而巷道在掘进过程中， 遇到掘进迎头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，从而使得岩块更易于破坏，加剧了围岩裂隙的发育程 度，从而形成恶性循环，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严重，再加上底板没有支护，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。在巷道揭露或使用过程中，由于岩层各种充水因素，使底板岩层透水后体积 膨胀，导致

9、围岩强度降低塑性增大，最终底板向上鼓起。巷道沉水后围岩变化表 现3个方面：3.2.1底板岩层沉水后，岩层节里以及节理与裂隙间的摩擦力会减少，岩体 结构变松散，岩体强度减弱。矿井+580m片盘北石门34#-38#层间石门易底鼓。3.2.2泥质胶结的岩层在渗水后容易破碎、泥化、崩解，甚至完全丧失强度。3.2.3底板岩层中含有蒙脱石、伊利石等膨胀性矿物岩层，沉水后体积极易 膨胀。33支护强度巷道支护只注重巷道顶板、边帮，未对底板进行任何有效的支护，这样的底 鼓通常处于敞开不支护状态，从而导致巷道底鼓量大于顶板下沉量。在巷道的支 护上，矿井+615m片盘总回风巷主石门45 #-48 #石门段采用11#

10、矿工钢支架有效地对 巷道顶板进行支承，矿工钢棚没下底梁，对底板未进行支护，矿工钢棚支护要承 受住来自其周边的压力，为使其不被破坏，只得将各种受力向未进行支护的底板 即弱面传递，体现在顶板下沉，破坏了底板原有的应力平衡，导致底板向有空间 的巷道内隆起，造成巷道底鼓。3.4构造应力构造应力是由于地壳构造运动在岩体中引起的应力。在软岩和厚煤层中，底 板岩层在水平构造应力作用下，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。4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、在巷道产生底鼓显著

11、之后，采取一些措施维 护减少和控制底鼓维护工程量。4.1合理布置巷道4.1.1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。矿井+615m以下片盘主石 门布置比+645m以上片盘主石门布置合理优化，在空间上尽量避开受采动影响。4.1.2根据各煤层在上片盘赋存煤层走向、构造分析，可在下片盘揭露各煤 层低板巷进行组织施工，使整条各煤层下运输巷道围岩应力较稳定，不易受采动 影响巷道周边压力。4.2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邦岩层 松、裂进行支护。矿井+615m片盘总回风巷北回风石门巷道揭露时间长

12、、且围岩 性差，所以用11#矿工钢棚框架支护，从而增加底板岩层强度并改善受力状态， 从2007年至今已有5年的时间，北石门回风巷巷道周边达到围岩应力稳定效果。43加固巷道顶、邦矿井各片盘生产巷道支护矿工钢架上的顶、邦可用旧钢轨道、旧风管、水泥 板进行过顶、背邦，可以有效加固巷道。作用是：4.3.1提高巷道两邦与顶部围岩的来压承受能力，尽量减少两邦的变形。4.3.2可减少由于两邦破裂压缩下沉所造成底鼓体积膨胀、顶板的破碎和离 层，从而减少巷道底鼓和顶板下沉量。5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，对煤矿的安全 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，主要包括底板的岩性、水理作用、支护强度等。指出了 “起底法” 治理巷道底鼓不足并结合本矿的地质、构造、岩性层里发育，提出了防治巷道发 生底鼓的安全措施。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。