巷道底板软弱岩层底鼓治理技术研究

2019-12-19匡林

商品与质量 2019年7期

匡林

贵州省六盘水市钟山区能源局贵州六盘水 553000

1 含软弱岩层巷道破坏特征

巷道底鼓有很多类型，因为其巷道内部的具体地质情况多样，以及巷道内部受力应力状态各部相同，以及各种巷道底板中的围岩轻质情况也出现很大差别，导致巷道底鼓出现多种类型。大致可以划分为四大类型，即挤压流动型、挠曲褶皱型、遇流膨胀型、剪切错动型。其中造成巷道底板软弱岩层底鼓大多数都是因为其挤压流动，进一步推动其底鼓中的底板发生质变，形成软弱岩层。软弱岩层的形成很大部分原因要归功于巷道顶板以及两侧的高强度应力，高强度的应力远远将底板间的压力压制，顶部间的压力作用到两侧间时，底部岩石层间的应力作用将底板破坏，破坏的岩层形成流动的地质，随着应力流动于巷道中。而层状物体岩体底板由于其高硬度，两帮间在应力作用下发生一定程度的变化，即两侧岩层向上方进行突起，而变形挠曲导致岩层中部位置发生多方断裂，进一步加速巷道底鼓形成挠曲褶皱型。遇流膨胀型底鼓的形成很可以发生在软弱岩层间的底板中，这是因为软弱岩层间的底板结构质地相对其他类型底板来说，其质地强度不够大，遇到大面积巷道水就会形成一定程度的堆积，进一步导致岩层底板间底鼓膨胀。最后就是发生在后岩体层底板的剪切错动型底鼓。发生剪切错动效果就是因为巷道间的水平用力太强，将其推至成为断层错动结构类型，让巷道岩石上盘楔形块状结构两侧受到挤压，导致其鼓起现象，发生挤压错动断层结构[1]。

针对底鼓原因分析可细化为以下几个方面。第一就是针对其巷道软弱岩层岩性区别，其主要岩体类型为泥质岩体和碳质岩体。这两大岩体构造类型将多种发育性的裂缝带进行高速融合，但是岩层间就会堆积一定程度的地下流动水，而易膨胀的矿物质遇到其流动水，就会促进膨胀度，直接在岩层间发生膨胀现象，更严重还出现崩裂现象。岩层结构发生质变导致底板间被破坏程度增加，而地下水的不断堆积蔓延，将岩层与岩层之间的粘连性变小，进一步将其岩层的抵抗拉伸以及剪切能力降低，应力与作用力之间发生强烈碰撞冲击，底鼓间的岩层分离状况进一步演变循环，最后其底板软弱岩层加剧。

第二对于顶板以及帮部围岩支护，很多巷道顶部以及帮部的支护并不能保持稳定的维护状态，因此在这种状态下巷道底鼓很容易发生支部泄压现象。作为一个巷道支部支护区域，往往会在其薄弱区域出现大程度的泄压，构成多种短固梁体间的底板以及三面高强度支护下的底板，都会因为其泄压状态在巷道底板中间明显区域发生鼓起现象。

第三就是水平间应力受到影响。这是围岩应力减弱，进一步导致巷道底鼓的柱状支撑压力发生大幅度变化，变化的两侧底板约束作用将水平间作用压力制约。而底板间形成的两侧约束力会让其底板抗压强度大范围降低，降低的底板抗压力不能将围岩间的水平应力约束，最终形成底板中部发生较大的鼓起现象。这也是巷道底鼓间发生剪切错动类型的原因，而且由于巷道间的围岩水平应力出现大范围改变，导致整个巷道间剪切造成失稳现象，进一步破坏底鼓质量。

第四就是底板支护失效，锚杆间承受剪切力程度因其底板的应力发生大幅度提升现象，导致其底鼓受到多范围的破坏。而且破坏的类型还因为其柱体弯曲程度不同，锚杆间承受水平剪切力的极限值受到不用程度的破坏，形成锚杆与岩层之间的脱落与不定期向上方隆起问题。锚杆与岩层之间的脱落与不定期向上方隆起会进一步引发底板支护发生大范围的失效现象，导致其底鼓形成。

2 含软弱岩层底鼓治理技术

煤矿企业特别重视治理巷道底板软弱岩层底鼓的原因，其实很大程度是因为正常生产煤矿过程中需要稳定的巷道底鼓支护。对于在巷道底鼓支护过程中发生岩层破坏，巷道底板受到大范围的鼓起，进一步严重影响到煤矿的正常生产。将有效的含软弱岩层底鼓治理技术应用到煤矿生产环节中，结合实际的底板岩层形式以及生物力学知识特点，思考创新巷道底鼓治理方式。同时针对多种含有软弱岩层支护加固、卸压、以及联合支护等有效方式改善被破坏的巷道底鼓。让其巷道底板软弱岩层底鼓能够稳定发挥其作用，全方位促进煤矿企业的生产质量。

首先，对于含软弱岩层底鼓治理技术中的支护加固法。针对这类利用其他物质，将巷道底鼓间的底板岩层融合多种物质，利用其实际岩层力学结构特征，有增大其底鼓岩层面间底部以及两侧间的力学承受力、压力以及剪切力等。让多种力学结构特征最大化发挥其自身的结构作用，同时作用于巷道含软弱岩层底鼓支护中。而支护加固法在巷道含软弱岩层底鼓中具体呈现的方式，则要通过锚杆、混凝土、以及支架、结合到注浆等物体方式，大大增加其多种承受能力范围。很多情况下，结合到增加的锚杆，煤矿工作人员要及时利用锚杆结构间的结构力学，在实际的巷道底鼓环境中选取合适的位置，将锚杆快速穿透底板，整合底板与岩层之间的距离，拉近其岩层与底板之间的接触面积，进一步将两者之间的摩擦力控制增加到规定范围内。这种阻止岩层间的移动以及断裂位置，全方位限制其断裂痕迹面。注浆的时候要注意提升整个巷道岩层之间的摩擦力以及粘合作用力，这样才能有效阻止其下岩层之间的突起。

其次是卸压法。被动支护的一种方式，即释放围岩之间的应力作用，改变其应力分布，集中力度减轻底板间的承受力。这是力学结构中的能量转移具体表现。切缝底板将应力集中到岩层边缘地区，有效控制应力传递方向以及面积。接着就是联合支护。联合支护即是前两者卸压法以及加固法等融合量比，并配合其锚杆、支架、爆破配合注浆等，有效迎合所有的含软弱岩层底鼓岩层结构等。这几种方法可以结合一起应用，多种方式一起治理被破坏的巷道底板软弱岩层底鼓，可以稳定煤矿企业巷道底板软弱岩层底部的作用，同时还能有效治理和防治多种底鼓问题。

最后，就是巷道底鼓支护的设计，煤矿企业要适应时代发展的潮流，结合实际巷道轨迹情况，设计出适用于巷道底板软弱岩层底鼓的治理技术。如可以利用其支护中巷道底板支护失效结构原因，支架、爆破配合注浆以及加固法等，使用钢轨梁对巷道底鼓间的锚杆末端进行稳固，制约其巷道底板支护失效围岩突起现状。并且煤矿企业设计其固定钢轨梁发展成斜向，提升巷道底部之间的摩擦力、增大其围岩层间的接触面积，进一步提升其剪切能力和底板结构设计。