煤矿回采巷道底鼓机理及防治技术研究

【摘 要】近年来，煤炭采掘不断深入化，巷道底鼓方面的问题随之加剧，这直接制约了巷道的正常应用及工作面上的各项生产。所以分析巷道底鼓形成机理并提出针对性预防策略是预防及降低底鼓现象的关键，这不仅有助于国内建设高产量、高效率矿井，也为各方面操作人员提供了安全保障。本文分析了煤矿回采巷道底鼓机理，并提出了实用性防治策略。

【关键词】煤矿回采 巷道底鼓 防治策略

底鼓属于煤矿井巷中常见的动力现象。通常在巷道掘进之后对应围岩会经由三向应力转为二向应力，这些应力之间的变换极为复杂化，导致底板岩层拉伸破坏，进而形成底鼓。巷道形变中三分之二的现象都是底鼓现象，该情况的出现缩减了巷道断面，甚至导致巷道的报废，这些都关乎着矿山的生产安全。

1 巷道底鼓诱因

1.1 巷道围岩承受荷载量偏大

通常在巷道掘进之后的采动，促使其形成的围岩荷载较为集中，这也是出现底鼓现象的关键因素。再加上各项采掘活动的持续深入及地应力的增加，导致部分区域应力非常集中，顶压过大则压力巷道两帮就会将压力传至底板，底板没有相关支护则不能承受更大的压力，最终出现形变现象且向上鼓起，这就是底鼓现象。由于307工作面侧已成为采空区，受采动压力及老采空区压力影响，出现底鼓现象是在所难免的。

1.2 巷道底板岩石弱化

随着采掘程度加深，铅直地应力或者是水平地应力随之加大，导致深层巷道掘进之后围岩出现松动圈，围岩承受的荷载力也持续降低。巷道临近位置集中荷载量超出了围岩自身承载力，造成巷道顶板下降和两帮移动量提升，以至巷道围岩塑性区域的范围加大。加之部分地质构造应力对其所造成的影响，巷道围岩出现软岩。采掘深度加深及地温偏高，最终造成围岩出现更大的塑性形变。通常巷道底部是没有任何支护条件的，不能控制塑性区域扩张外部阻力，导致巷道底部围岩弱化，从而极易出现底鼓现象。

1.3 巷道形状和规格对底鼓造成的影响

通常巷道围岩荷载一定，宽度过大的巷道均是极易出现底鼓现象，巷道宽度都是要适应于工作面上的各项回采工作。所以某些辅助性巷道设计宽度是应该适应于各方面回采工作的下限要求，经过增大巷道高度来促使其适应于通风等，以便于降低巷道底鼓量。所以307综采工作面在回风顺槽底鼓显现严重的区段进行破底工作后，由于307辅运顺槽将做为308工作面的回风顺槽，在回采308工作面过程中，也会因为其巷道规格的变化出现二次底鼓。

1.4 水理作用

通常巷道出现底鼓现象均是由于底板受水浸泡，底板被水浸泡抗压强度受到影响。巷道底板岩石在受水浸泡之后呈现较为破碎的状态，加之巷道底板岩石中具有高岭土等，这时就会出现膨胀且出现底鼓。307工作面煤层底板岩性由泥岩、砂质泥岩、砂质粘土岩等组成。泥岩遇水浸泡后其抗压强度会相应降低，并且会产生膨胀现象，使巷道产生塑性变形，从而造成巷道底鼓。

2 巷道底鼓防治策略

2.1 卸压方式

通常卸压方式均是利用人为性策略来改变巷道围岩应力，促使底板岩层处在应力降低位置，以确保底板岩层的稳定性。现阶段的卸压方式是有着切缝和打钻孔，或者是爆破和掘巷卸压等。通常打钻孔技术有着较大难度，由于钻孔之间距离极小时直径均是五十至六十毫米的孔，但是这样不出现偏斜极为不易。并且该方式卸压范围要比底板切缝小，通常是应该考虑钻孔之后出现底鼓现象的几率。

2.2 锚杆底板加固

一般情况下的底板均是成层的，所以能够适应于锚杆加固方式。木锚杆是用在巷道范围之内所展开的垂直钻孔，钢锚杆是用在斜孔方面，通常是锚进入两帮下面地层中。该方式能够有效降低巷道底板出现破碎的几率。工作原理是：其一，将较为弱化的底板岩层和下端稳定岩层有效连接，以便于控制弱化岩层出现扩容或者是膨胀所导致的裂缝开裂和新生裂缝，抑制住弱化岩层持续向上鼓起发展；其二，将几个岩层进行连接且促使其形成一个梁，这样能够起到承受弯矩作用。该组合梁极限抗弯能力更为坚固。

2.3 底板注浆

通常注浆形式或者是材料取决于压力及时间长短，岩层间裂缝极有可能出现被粘合的现象，注浆压力超过围岩强度时就会出现新裂缝，更会渗进浆液。注浆之后的岩层实现的结合强度是由所选用的注浆材料来决定的。通常使用聚氨酯材料，岩层之间的结合力更高且加固效果良好，不过底板潮湿时的粘合力及强度偏小，致使最终成本偏高。注水泥浆成本偏低，但结合力也相对偏低。因此材料选用时务必要依据具体状况选择最适宜的，307综采工作面内煤层总体为由东向西倾斜的单斜构造，排水条件较为良好，且底板为泥岩、砂质泥岩、砂质粘土岩等，所以更适宜选择聚氨酯材料进行注浆。

2.4 巷道壁充填

巷道及未采煤柱间巷道壁充填，这关键是将侧翼地层压力支点合理转为距离巷道较远位置进行压力分布改善，提升底板粘土在未采煤柱下端给巷道流动的阻力。再者就是采用永久性巷道底板支护，该方式是巷道底板位置掘出矩形坑槽再填充遇水硬结材料，以便于形成混凝土反拱。该类支护有着较高且均匀的作用力，用在底板上支护阻力。并且，添加伸缩支撑来提升混凝土反拱以便于得到较大抵抗底鼓残留形变阻力的能力。

2.5 巷道水控制

通常地下巷道内均是有水存在，水也是导致巷道底鼓出现的关键，所以水侵蚀则导致自然界中矿物强度出现弱化。这时应该确保地下巷道排水是及时且通畅的，具备较高排水标准。本工作面对应地表呈东高西低、南北高、中部低的波状斜坡状地形，工作面中部又有水沟横穿，巷道内部水汽过大会加剧暴露的围岩软化，所以更应确保排水的及时、通畅。

3 结语

总之，巷道底鼓关乎着矿井生产的安全，因此应更好的处理以确保矿井安全操作，实现高产量、高效率目的。通常巷道底鼓出现的诱因诸多，针对性防治策略是处理巷道底鼓的关键，务必要依据具体形成因素和矿山自身技术经济条件，选用适宜于自身矿井的防治策略，确保煤矿回采巷道底鼓现象得以处理，稳固矿井安全生产。

参考文献：

[1] 冯江兵，张科学，路希伟，景续武.采动影响下回采巷道底鼓机理及实用性技术研究[J].煤炭技术，2012（3）.

[2] 孟超，符利军，曹世超.马头门底鼓机理及防治技术研究[J].金属矿山，2013（4）.

作者简介：武利（1985—），男，内蒙古鄂尔多斯人，本科，毕业于太原理工大学，目前就读于太原理工大学矿业工程在职研究生，初级，现就就职于内蒙古李家塔煤矿。