淺談巷道底鼓的防治措施

摘要：巷道底鼓的防治措施即是在巷道產生顯著底鼓之前。采取一些措施阻止底鼓的發生和延緩底鼓發生的時間：或在巷道產生底鼓顯著之后，采取一些措施減小和控制底鼓為了保持底板巖層和整個巷道圍巖的穩定性，應以預防為主，治理為輔。

關鍵詞：巷道 底鼓 卸壓 防治措施

1 巷道底鼓的原因

引起巷道底鼓的主要原因有：構造應力、水的影響、彈性變形

1.1 構造應力的基本特點是以水平應力為主，具有明顯的方向性和區域性水平應力是影響巷道底板鼓起、兩幫內擠的主要因素。在軟巖和厚煤層中，底板巖層在水平應力作用下與形成褶曲構造相類似，向巷道空間鼓起。如果底板巖層呈粘一塑性變形，底板巖層進入蠕變狀態。高水平應力是造成底板巖層破壞和強烈底鼓的主要原因。

1.2 水對巖石強度的影響

1.2.1 由于水的作用減少了巖石層理、節理和裂隙間的摩擦力，使巖石的整體連接強度降低，使巖體沿巖層的節理面、層理面和裂隙面形成滑移面，并將原來層間連接緊密的巖體分為很多薄層，甚至完全喪失強度。

1.2.2 巖石中的某些礦物成分遇水產生膨脹。

2 巷道底鼓的防治措施

巷道底鼓的防治措施可分為兩個方面。一方面將巷道已底鼓的部分清除即起底。它是現場應用很廣泛的一種治理底鼓的方法，是一種消極的治理底鼓的措施在具有強烈底鼓趨勢的巷道中，往往需要多次起底，但并不能完全制止底鼓，不僅起底工程量大、費用高，而且還影響兩幫及頂板巖層的穩定性和礦井的正常生產。另一方面是采取措施消除底鼓。目前防治底鼓的措施主要從降低巷道圍巖應力，加固圍巖或保持圍巖的強度這兩個方面考慮。

2.1 合理的巷道布置巷道軸向與構造應力方向之間夾角不同，巷道圍巖水平應力集中程度有很大差異。因此，在構造應力影響較強烈的區域，要重視巷道布置方向，依靠正確調整巷道方向與構造應力方向間的關系，削減構造應力對巷道圍巖穩定性的影響。從巷道圍巖控制的角度出發，布置巷道時應重視下列問題：①在時間和空間上盡量避開采掘活動的影響，最好將巷道布置在煤層開采后所形成的應力降低區域內。②如果不能避開采動支承壓力的影響，應盡量避免支承壓力疊加的強烈作用，或者盡量縮短支承壓力影響時間。③在采礦系統允許的距離范圍內，選擇穩定的巖層或煤層布置巷道，盡量避免水與松軟膨脹巖層直接接觸。④巷道通過地質構造帶時，巷道軸向應盡量垂直斷層構造帶或向、背斜構造。⑤相鄰巷道或硐室之間選擇合理的巖柱寬度。⑥巷道的軸線方向盡可能與構造應力方向平行，避免與構造應力方向垂直。

2.2 底板打錨桿 要求底板巖層具有較好的完整性，如果底板巖層破碎，錨桿將失去錨固作用，因此在使用底板錨桿前首先要對巷道進行評價。同時，巷道底板巖石對水的敏感程度也很重要，這包括了頂板淋水和施工用水，當底板巖層遇水泥化，則要考慮用干式打眼或懸浮劑沖洗鉆孔的方法。

巷道底板錨桿的形式，應根據巷道服務年限、用途和生產條件選定。底板錨桿的長度應能穿過全部底鼓的巖層，錨桿的尾斷應在底板以下0.6-0.8m，這樣做的好處是，必要是還可以臥底。為了充分發揮錨桿對底鼓的作用，同時考慮到現場打眼的方便，底板錨桿應按圖布置。當底板為砂頁巖時，錨桿密度不應小于1裉／m²。當巖層破碎時，應適當加大錨桿的密度，排距一般為0.8-1.2m，當底板巖層間連結強度較低時。錨桿的排距應在1m以下。

2.3 底板注漿底板注漿一般用于加固已破碎的巖石，提高巖層抗底鼓的能力。當底板巖石承受的壓力超過巖體本身的強度，產生裂隙和裂縫時，應采用注漿的辦法使底板巖層的強度提高，達到防治底板底鼓的目的。由于所選擇的注漿形式、注漿材料、注漿壓力和注漿時間長短不同，巖層中的裂隙可能全部或部分被粘合，當注漿壓力高于圍巖強度時，就產生新的裂隙并有漿液滲入。注漿的作用可分為三種情況：

2.3.1 注漿只起到部分效果，即注漿后重新結合的強度只比巖石產生離層、裂隙后的殘余強度稍高。產生這種情況的主要原因是注漿壓力太低，注漿液濃度太大，或注漿鉆孔的布置不合理。底板注漿后對減少底鼓有一定的效果，但不顯著。

2.3.2 注漿后破碎的巖石全部被加固，在巖層中極為微小的裂隙也被粘和起來。注漿后巖層的結合強度與原始強度相等。在這種情況下，底板注漿起到了顯著的效果，巷道底鼓量明顯減少。

2.3.3 注進的漿液包圍破碎的巖塊并將其粘和成一體，巖層的整體強度得到提高，注漿后巖層的結合強度高于原始的強度，是底板注漿最理想的情況。

注漿后巖層達到的結合強度主要取決于選擇的注漿材料，采用聚氨酯材料，巖層間的結合強度較高，加固的效果較好，但底板潮濕時粘和強度較低，成本也較高。注水泥漿雖然成本低，但結合強度較低，所以在選擇材料時要根據實際情況合理選擇。

2.4 藥壺爆破

藥壺爆破是在炮眼底部先少量裝藥爆破成壺狀，再將裝藥爆破，不破裂巖體表面。

U·1·切爾尼亞克教授提出，用爆破法卸壓。這種方法的實質是用爆破法在靠近巷道周邊的煤層底板中形成巖石松動帶，由于巷道石松動帶，最大支承壓力轉移到巖體及煤柱深部。如圖示意。

確定爆破參數時，應考慮煤層底板巖石性質及厚度，軟巖巷道底鼓巖層深度一般為巷寬的0.7倍左右。炮眼與水平的夾角、眼孔間距及深度、炸藥性能及裝藥量等。

用鉆孔孔底藥壺爆破的方法進行限制性爆破，在圍巖體中形成一個連續的松散破碎帶，將支承壓力峰值轉移到圍巖深部，同時，已經松散破碎的圍巖體具有緩沖墊層作用。確定松動爆破技術參數應以不破壞底板與松散破碎帶之間的圍巖完整性為原則。

單純依靠松動爆破卸壓，一般效果并不理想，如將松動爆破卸壓與松動圈的圍巖加固結合起來，則可以取得很好的效果。加固的方法可采用水泥注漿、化學注漿等。松動爆破卸壓——加固的方法已在我國煤礦中獲得廣泛應用。松動爆破與打封混凝土反拱聯合控制巷道底鼓也取得了很好的效果。

2.5 封閉式巷道支架采用全封閉式巷道支架被證明是一種防治底鼓的有效措施，與其他措施相比，具有簡單易行、適用范圍廣及效果顯著等優點。封閉式支架的特點是具有底拱，支架抵抗巷道兩幫內移的能力大大加強，減少了巷道底板所承受的水平力，控制了巷道底板巖層的離層和斷裂。支架底拱對底板的支撐力改變了巷道底板巖層的受力狀態，使底板巖層由兩向受力變為三向受力，從而大大提高了圍巖的強度，增加了巷道圍巖的穩定性，有利于圍巖承載圈的形成。由于底拱的設置對于防止水侵入巷道底板，避免車輛震動，防止底板產生裂隙都有一定的效果。