巷道底板軟弱巖層底鼓治理技術(shù)研究

匡林

貴州省六盤水市鐘山區(qū)能源局 貴州六盤水 553000

1 含軟弱巖層巷道破壞特征

巷道底鼓有很多類型，因?yàn)槠湎锏纼?nèi)部的具體地質(zhì)情況多樣，以及巷道內(nèi)部受力應(yīng)力狀態(tài)各部相同，以及各種巷道底板中的圍巖輕質(zhì)情況也出現(xiàn)很大差別，導(dǎo)致巷道底鼓出現(xiàn)多種類型。大致可以劃分為四大類型，即擠壓流動(dòng)型、撓曲褶皺型、遇流膨脹型、剪切錯(cuò)動(dòng)型。其中造成巷道底板軟弱巖層底鼓大多數(shù)都是因?yàn)槠鋽D壓流動(dòng)，進(jìn)一步推動(dòng)其底鼓中的底板發(fā)生質(zhì)變，形成軟弱巖層。軟弱巖層的形成很大部分原因要?dú)w功于巷道頂板以及兩側(cè)的高強(qiáng)度應(yīng)力，高強(qiáng)度的應(yīng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)將底板間的壓力壓制，頂部間的壓力作用到兩側(cè)間時(shí)，底部巖石層間的應(yīng)力作用將底板破壞，破壞的巖層形成流動(dòng)的地質(zhì)，隨著應(yīng)力流動(dòng)于巷道中。而層狀物體巖體底板由于其高硬度，兩幫間在應(yīng)力作用下發(fā)生一定程度的變化，即兩側(cè)巖層向上方進(jìn)行突起，而變形撓曲導(dǎo)致巖層中部位置發(fā)生多方斷裂，進(jìn)一步加速巷道底鼓形成撓曲褶皺型。遇流膨脹型底鼓的形成很可以發(fā)生在軟弱巖層間的底板中，這是因?yàn)檐浫鯉r層間的底板結(jié)構(gòu)質(zhì)地相對(duì)其他類型底板來說，其質(zhì)地強(qiáng)度不夠大，遇到大面積巷道水就會(huì)形成一定程度的堆積，進(jìn)一步導(dǎo)致巖層底板間底鼓膨脹。最后就是發(fā)生在后巖體層底板的剪切錯(cuò)動(dòng)型底鼓。發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)效果就是因?yàn)橄锏篱g的水平用力太強(qiáng)，將其推至成為斷層錯(cuò)動(dòng)結(jié)構(gòu)類型，讓巷道巖石上盤楔形塊狀結(jié)構(gòu)兩側(cè)受到擠壓，導(dǎo)致其鼓起現(xiàn)象，發(fā)生擠壓錯(cuò)動(dòng)斷層結(jié)構(gòu)[1]。

針對(duì)底鼓原因分析可細(xì)化為以下幾個(gè)方面。第一就是針對(duì)其巷道軟弱巖層巖性區(qū)別，其主要巖體類型為泥質(zhì)巖體和碳質(zhì)巖體。這兩大巖體構(gòu)造類型將多種發(fā)育性的裂縫帶進(jìn)行高速融合，但是巖層間就會(huì)堆積一定程度的地下流動(dòng)水，而易膨脹的礦物質(zhì)遇到其流動(dòng)水，就會(huì)促進(jìn)膨脹度，直接在巖層間發(fā)生膨脹現(xiàn)象，更嚴(yán)重還出現(xiàn)崩裂現(xiàn)象。巖層結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變導(dǎo)致底板間被破壞程度增加，而地下水的不斷堆積蔓延，將巖層與巖層之間的粘連性變小，進(jìn)一步將其巖層的抵抗拉伸以及剪切能力降低，應(yīng)力與作用力之間發(fā)生強(qiáng)烈碰撞沖擊，底鼓間的巖層分離狀況進(jìn)一步演變循環(huán)，最后其底板軟弱巖層加劇。

第二對(duì)于頂板以及幫部圍巖支護(hù)，很多巷道頂部以及幫部的支護(hù)并不能保持穩(wěn)定的維護(hù)狀態(tài)，因此在這種狀態(tài)下巷道底鼓很容易發(fā)生支部泄壓現(xiàn)象。作為一個(gè)巷道支部支護(hù)區(qū)域，往往會(huì)在其薄弱區(qū)域出現(xiàn)大程度的泄壓，構(gòu)成多種短固梁體間的底板以及三面高強(qiáng)度支護(hù)下的底板，都會(huì)因?yàn)槠湫箟籂顟B(tài)在巷道底板中間明顯區(qū)域發(fā)生鼓起現(xiàn)象。

第三就是水平間應(yīng)力受到影響。這是圍巖應(yīng)力減弱，進(jìn)一步導(dǎo)致巷道底鼓的柱狀支撐壓力發(fā)生大幅度變化，變化的兩側(cè)底板約束作用將水平間作用壓力制約。而底板間形成的兩側(cè)約束力會(huì)讓其底板抗壓強(qiáng)度大范圍降低，降低的底板抗壓力不能將圍巖間的水平應(yīng)力約束，最終形成底板中部發(fā)生較大的鼓起現(xiàn)象。這也是巷道底鼓間發(fā)生剪切錯(cuò)動(dòng)類型的原因，而且由于巷道間的圍巖水平應(yīng)力出現(xiàn)大范圍改變，導(dǎo)致整個(gè)巷道間剪切造成失穩(wěn)現(xiàn)象，進(jìn)一步破壞底鼓質(zhì)量。

第四就是底板支護(hù)失效，錨桿間承受剪切力程度因其底板的應(yīng)力發(fā)生大幅度提升現(xiàn)象，導(dǎo)致其底鼓受到多范圍的破壞。而且破壞的類型還因?yàn)槠渲w彎曲程度不同，錨桿間承受水平剪切力的極限值受到不用程度的破壞，形成錨桿與巖層之間的脫落與不定期向上方隆起問題。錨桿與巖層之間的脫落與不定期向上方隆起會(huì)進(jìn)一步引發(fā)底板支護(hù)發(fā)生大范圍的失效現(xiàn)象，導(dǎo)致其底鼓形成。

2 含軟弱巖層底鼓治理技術(shù)

煤礦企業(yè)特別重視治理巷道底板軟弱巖層底鼓的原因，其實(shí)很大程度是因?yàn)檎Ｉa(chǎn)煤礦過程中需要穩(wěn)定的巷道底鼓支護(hù)。對(duì)于在巷道底鼓支護(hù)過程中發(fā)生巖層破壞，巷道底板受到大范圍的鼓起，進(jìn)一步嚴(yán)重影響到煤礦的正常生產(chǎn)。將有效的含軟弱巖層底鼓治理技術(shù)應(yīng)用到煤礦生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，結(jié)合實(shí)際的底板巖層形式以及生物力學(xué)知識(shí)特點(diǎn)，思考創(chuàng)新巷道底鼓治理方式。同時(shí)針對(duì)多種含有軟弱巖層支護(hù)加固、卸壓、以及聯(lián)合支護(hù)等有效方式改善被破壞的巷道底鼓。讓其巷道底板軟弱巖層底鼓能夠穩(wěn)定發(fā)揮其作用，全方位促進(jìn)煤礦企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。

首先，對(duì)于含軟弱巖層底鼓治理技術(shù)中的支護(hù)加固法。針對(duì)這類利用其他物質(zhì)，將巷道底鼓間的底板巖層融合多種物質(zhì)，利用其實(shí)際巖層力學(xué)結(jié)構(gòu)特征，有增大其底鼓巖層面間底部以及兩側(cè)間的力學(xué)承受力、壓力以及剪切力等。讓多種力學(xué)結(jié)構(gòu)特征最大化發(fā)揮其自身的結(jié)構(gòu)作用，同時(shí)作用于巷道含軟弱巖層底鼓支護(hù)中。而支護(hù)加固法在巷道含軟弱巖層底鼓中具體呈現(xiàn)的方式，則要通過錨桿、混凝土、以及支架、結(jié)合到注漿等物體方式，大大增加其多種承受能力范圍。很多情況下，結(jié)合到增加的錨桿，煤礦工作人員要及時(shí)利用錨桿結(jié)構(gòu)間的結(jié)構(gòu)力學(xué)，在實(shí)際的巷道底鼓環(huán)境中選取合適的位置，將錨桿快速穿透底板，整合底板與巖層之間的距離，拉近其巖層與底板之間的接觸面積，進(jìn)一步將兩者之間的摩擦力控制增加到規(guī)定范圍內(nèi)。這種阻止巖層間的移動(dòng)以及斷裂位置，全方位限制其斷裂痕跡面。注漿的時(shí)候要注意提升整個(gè)巷道巖層之間的摩擦力以及粘合作用力，這樣才能有效阻止其下巖層之間的突起。

其次是卸壓法。被動(dòng)支護(hù)的一種方式，即釋放圍巖之間的應(yīng)力作用，改變其應(yīng)力分布，集中力度減輕底板間的承受力。這是力學(xué)結(jié)構(gòu)中的能量轉(zhuǎn)移具體表現(xiàn)。切縫底板將應(yīng)力集中到巖層邊緣地區(qū)，有效控制應(yīng)力傳遞方向以及面積。接著就是聯(lián)合支護(hù)。聯(lián)合支護(hù)即是前兩者卸壓法以及加固法等融合量比，并配合其錨桿、支架、爆破配合注漿等，有效迎合所有的含軟弱巖層底鼓巖層結(jié)構(gòu)等。這幾種方法可以結(jié)合一起應(yīng)用，多種方式一起治理被破壞的巷道底板軟弱巖層底鼓，可以穩(wěn)定煤礦企業(yè)巷道底板軟弱巖層底部的作用，同時(shí)還能有效治理和防治多種底鼓問題。

最后，就是巷道底鼓支護(hù)的設(shè)計(jì)，煤礦企業(yè)要適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的潮流，結(jié)合實(shí)際巷道軌跡情況，設(shè)計(jì)出適用于巷道底板軟弱巖層底鼓的治理技術(shù)。如可以利用其支護(hù)中巷道底板支護(hù)失效結(jié)構(gòu)原因，支架、爆破配合注漿以及加固法等，使用鋼軌梁對(duì)巷道底鼓間的錨桿末端進(jìn)行穩(wěn)固，制約其巷道底板支護(hù)失效圍巖突起現(xiàn)狀。并且煤礦企業(yè)設(shè)計(jì)其固定鋼軌梁發(fā)展成斜向，提升巷道底部之間的摩擦力、增大其圍巖層間的接觸面積，進(jìn)一步提升其剪切能力和底板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

3 結(jié)語

本文就巷道底板軟弱巖層底鼓治理技術(shù)研究，研究多種有效的煤礦企業(yè)巷道底板軟弱巖層底鼓治理技術(shù)，通過對(duì)含軟弱巖層巷道破壞特征進(jìn)行總結(jié)，認(rèn)知其巷道底鼓的多種類型，并且針對(duì)巷道內(nèi)部的具體地質(zhì)情況，讓企業(yè)適用多種有效治理含軟弱巖層底鼓治理技術(shù)成分。