浅谈软岩巷道底臌的防治对策与实践

2011-04-04郭素兵

科学之友 2011年13期

郭素兵

（山西晋城煤业集团寺河矿二号井，山西晋城 048019）

某矿可采煤层为两层，上层已回采，现正回采下层煤。在下层煤层回采顺槽的掘进过程中,经常出现巷道或硐室，由于受回采及自身地质条件的影响，引起其围岩的应力状态发生变化，加之煤层直接底为平均厚度2.6 m的铝质泥岩,遇水易膨胀、软化。使顶、底板和两帮岩体发生变形并向巷道内位移，尤其在回采工作面相邻巷道，底臌尤为明显。强烈的底臌不仅带来了大量反复的巷修工作，增加了维护费用，打乱了正常的采掘衔接，而且还影响了矿井的安全生产。

1 巷道底臌的变形特点

13032巷顶板采用Φ20×2 000（mm）左旋无纵筋螺纹钢筋锚杆挂钢筋托梁、锚索联合支护,帮部采用Φ20×2 000（mm）左旋无纵筋螺纹钢筋锚杆铺塑料网挂钢筋托梁、锚索联合支护。锚杆采用树脂加长锚固，顶部锚杆两支锚固剂，一支K2335，一支Z2360锚固剂，帮部锚杆一支Z2360锚固剂，钻孔直径为28 mm。锚索长度5.3 m，采用3支锚固剂，一支K2335，两支Z2360。顶锚杆每排3根，帮部锚杆每排3根，见表1。

表1 13032巷巷道技术特征表

巷道开挖后，随着回采工作面的推进，底板逐渐鼓起，一个月之内，巷道净宽由原来的4.0 m变为3 m左右,巷道净高由原来的2.5 m变为1.5 m左右。

2 巷道底臌的机理

底臌是软岩巷道矿压显现的重要特征之一，大量的井下观测表明，软岩巷道、硐室的底臌通常具有流变性，底板岩体随时间持续地向巷道内鼓出。大量的现场观测和实验室研究表明，软岩的扩容、膨胀、弯曲及流变是巷道底臌的主要原因。软岩巷道底臌是复杂的物理力学过程，与软岩的物理、力学特性及围岩应力状态和工程环境条件有关。按其形成机理可分为膨胀型底臌和应力型底臌。

3 影响底臌的主要因素

引起底臌的因素很多，其中影响最大的是底板围岩状态和岩层应力，其次是水理作用、支护强度和巷道断面形状。

4 巷道底臌的防治方法

4.1 优先采用防治水措施，作为杜绝底板膨胀的对策

巷道中的渗水、施工用水造成的积水等都为井下水的主要来源，是巷道底臌的主要根源之一。因此，防治水是解决巷道底臌的重要治本措施。该工作面在掘进过程中上覆地层裂隙水将会渗入巷道，要做好排水准备工作，在巷道低洼积水处巷帮侧掘水窝，配备IS100-65-250型离心式水泵或BQS60/80/30/N型潜水排沙泵、一趟排水管配合WB35-20风动涡沦潜水泵形成的排水系统及时排水。同时做到加强施工用水的管理，防止水管的滴漏。

4.2 采取加固巷道帮角支护措施

一般沿煤层掘进的巷道,两帮煤层的强度通常较巷道顶、底板岩层强度低。在开巷后二次应力的作用下，围岩塑性区首先产生在强度最低的两帮和应力集中程度最高的角部，随着帮角塑性区的发展，其他部位的塑性区也逐渐发展，但最终仍以帮、角的塑性区为最大。围岩塑性区产生后，其范围大小对巷道围岩变形量与底臌量影响最大。煤帮和底板围岩塑性区大、破碎区也大，由此产生的围岩塑性变形、黏塑性流动、体积膨胀变形及底臌量也就越大。在工作面回采引起的集中应力作用下，巷道两帮岩层将会受到压缩，从而产生岩层的附加压缩变形量。巷道两帮的压缩下沉，加剧了围岩塑性破坏和体积膨胀，同时也压缩了底板，使底板产生破裂、滑移、底臌剧烈；两帮压缩下沉量越大，巷道底臌量也就越大。

为了控制巷道变形与底臌，开巷后应尽早加固强度较弱的煤帮和角部部位，主要是底角，13032巷动压区掘进时，将锚杆排距缩小为1 m，顶板锚杆每排4根，顶板锚索间排距2 m加槽钢连锁迈步式加强支护。帮部每排4根锚杆，同时帮部每排施工2根帮锚索，见表2。