淺談軟巖巷道底臌的防治對策與實踐

郭素兵

（山西晉城煤業集團寺河礦二號井，山西 晉城 048019）

某礦可采煤層為兩層，上層已回采，現正回采下層煤。在下層煤層回采順槽的掘進過程中,經常出現巷道或硐室，由于受回采及自身地質條件的影響，引起其圍巖的應力狀態發生變化，加之煤層直接底為平均厚度2.6 m的鋁質泥巖,遇水易膨脹、軟化。使頂、底板和兩幫巖體發生變形并向巷道內位移，尤其在回采工作面相鄰巷道，底臌尤為明顯。強烈的底臌不僅帶來了大量反復的巷修工作，增加了維護費用，打亂了正常的采掘銜接，而且還影響了礦井的安全生產。

1 巷道底臌的變形特點

13032巷頂板采用Φ20×2 000（mm）左旋無縱筋螺紋鋼筋錨桿掛鋼筋托梁、錨索聯合支護,幫部采用Φ20×2 000（mm）左旋無縱筋螺紋鋼筋錨桿鋪塑料網掛鋼筋托梁、錨索聯合支護。錨桿采用樹脂加長錨固，頂部錨桿兩支錨固劑，一支K2335，一支Z2360錨固劑，幫部錨桿一支Z2360錨固劑，鉆孔直徑為28 mm。錨索長度5.3 m，采用3支錨固劑，一支K2335，兩支Z2360。頂錨桿每排3根，幫部錨桿每排3根，見表1。

表1 13032巷巷道技術特征表

巷道開挖后，隨著回采工作面的推進，底板逐漸鼓起，一個月之內，巷道凈寬由原來的4.0 m變為3 m左右,巷道凈高由原來的2.5 m變為1.5 m左右。

2 巷道底臌的機理

底臌是軟巖巷道礦壓顯現的重要特征之一，大量的井下觀測表明，軟巖巷道、硐室的底臌通常具有流變性，底板巖體隨時間持續地向巷道內鼓出。大量的現場觀測和實驗室研究表明，軟巖的擴容、膨脹、彎曲及流變是巷道底臌的主要原因。軟巖巷道底臌是復雜的物理力學過程，與軟巖的物理、力學特性及圍巖應力狀態和工程環境條件有關。按其形成機理可分為膨脹型底臌和應力型底臌。

3 影響底臌的主要因素

引起底臌的因素很多，其中影響最大的是底板圍巖狀態和巖層應力，其次是水理作用、支護強度和巷道斷面形狀。

4 巷道底臌的防治方法

4.1 優先采用防治水措施，作為杜絕底板膨脹的對策

巷道中的滲水、施工用水造成的積水等都為井下水的主要來源，是巷道底臌的主要根源之一。因此，防治水是解決巷道底臌的重要治本措施。該工作面在掘進過程中上覆地層裂隙水將會滲入巷道，要做好排水準備工作，在巷道低洼積水處巷幫側掘水窩，配備IS100-65-250型離心式水泵或BQS60/80/30/N型潛水排沙泵、一趟排水管配合WB35-20風動渦淪潛水泵形成的排水系統及時排水。同時做到加強施工用水的管理，防止水管的滴漏。

4.2 采取加固巷道幫角支護措施

一般沿煤層掘進的巷道,兩幫煤層的強度通常較巷道頂、底板巖層強度低。在開巷后二次應力的作用下，圍巖塑性區首先產生在強度最低的兩幫和應力集中程度最高的角部，隨著幫角塑性區的發展，其他部位的塑性區也逐漸發展，但最終仍以幫、角的塑性區為最大。圍巖塑性區產生后，其范圍大小對巷道圍巖變形量與底臌量影響最大。煤幫和底板圍巖塑性區大、破碎區也大，由此產生的圍巖塑性變形、黏塑性流動、體積膨脹變形及底臌量也就越大。在工作面回采引起的集中應力作用下，巷道兩幫巖層將會受到壓縮，從而產生巖層的附加壓縮變形量。巷道兩幫的壓縮下沉，加劇了圍巖塑性破壞和體積膨脹，同時也壓縮了底板，使底板產生破裂、滑移、底臌劇烈；兩幫壓縮下沉量越大，巷道底臌量也就越大。

為了控制巷道變形與底臌，開巷后應盡早加固強度較弱的煤幫和角部部位，主要是底角，13032巷動壓區掘進時，將錨桿排距縮小為1 m，頂板錨桿每排4根，頂板錨索間排距2 m加槽鋼連鎖邁步式加強支護。幫部每排4根錨桿，同時幫部每排施工2根幫錨索，見表2。

表2 13032巷動壓區巷道技術特征表

5 應用效果

通過下層煤回采順槽13032巷掘進實踐證明，開巷后及時加固巷道軟弱的幫、角圍巖，能有效控制幫、角圍巖塑性區的發展和松動破裂圍巖的體積膨脹，這一技術措施，不僅能顯著地控制巷道底臌，也能顯著控制巷道兩幫圍巖移近。

6 結論

對于高應力區的軟巖巷道，采用了防治水與加強巷道幫角支護等一系列防治底臌的措施，不僅避免了大量的巷道維修工作，降低了相應的維護費用，而且還保證了礦井的正常采掘銜接，確保了礦井的安全有序生產，取得了良好的技術經濟效果。

[1]何滿潮，孫曉明.中國煤礦軟巖巷道工程支護設計與施工指南[M].北京：科學出版社，2004.

[2]陳炎光，陸士良.中國煤礦巷道圍巖控制[M].北京：中國礦業大學出版社，1994.