東山煤礦巷道底鼓治理及防范建議

張偉 孫波 周詩江

【摘 要】 隨著礦井開采深度的增加，巷道底鼓問題已成為巷道支護中最難解決的問題之一。本文以雞西礦業(yè)集團東山煤礦東部采區(qū)材料道巷道底板底鼓的實際案例，通過分析該巷道底鼓形成的原因和現(xiàn)場治理巷道底鼓采取的措施，提出了一些防范治理巷道底鼓的建議，在大采深、構(gòu)造復(fù)雜礦區(qū)防治巷道底鼓具有一定的參考價值。

【關(guān)鍵詞】 底板底鼓 ?形成原因 ?治理措施 ?預(yù)防建議

1 問題的提出

雞西礦業(yè)集團東山煤礦所處礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，礦壓大、斷層多，礦井現(xiàn)生產(chǎn)水平垂深已超過800米，礦井局部巷道在形成后3-6個月就開始變形失穩(wěn)，顯現(xiàn)出巷道底板底鼓、兩邦片落、頂板下沉現(xiàn)象，其中底鼓最為嚴重的是東部采區(qū)材料道。該巷道處于-550標高，距地面垂深為860米，巷道兩側(cè)各留有30米的護巷煤柱，往外為采空區(qū)，擔(dān)負東部采區(qū)運輸、通風(fēng)、行人任務(wù)。

東部采區(qū)材料道成巷尺寸為：中高2.6米，巷寬3.8米的矩形巷道，在形成巷道2個月后巷道底板底鼓現(xiàn)象開始顯現(xiàn)，在成巷6個月時，底板底臌、兩邦向內(nèi)偏移的現(xiàn)象明顯，中高降至1.5米，巷寬降至2.6米，并隨著工程深度的增加、時間推移，底臌問題日漸嚴重，這嚴重妨礙了采區(qū)正常的運輸、行人和通風(fēng)，嚴重影響采區(qū)生產(chǎn)，因此，研究該巷道底臌形成的原因，總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，對于防治巷道底鼓、保證地下工程正常的安全運營具有重要意義。

2 巷道底臌的原因

通過分析認定，東部采區(qū)材料道巷道底臌的形成的原因有以下幾個方面：

（1）在工程布置上的失誤，該巷道兩側(cè)各留有30米的護巷煤柱，出現(xiàn)了應(yīng)力集中、孤島現(xiàn)象，在初始設(shè)計施工中巷道的施工尺寸和支護形式不合理，預(yù)防巷道底鼓的措施未被充分考慮，巖層應(yīng)力達到一定的條件時，底板巖層由于不能承受過大的應(yīng)力作用而破壞底臌，這是形成巷道底臌的主要原因。

（2）支護強度不足，設(shè)計觀念上錯誤的認為只要支護頂板和兩幫就安全了，底臌無關(guān)緊要 ，加上錨固底板施工比較困難，出矸石工作量大，所以巷道的底板處于不支護狀態(tài)。

（3）巷道的尺寸和形狀布置不合理，一般來說寬大的巷道比窄巷道易發(fā)生底鼓，然而，該巷道斷面過大，特別是巷高、巷寬比例未合理分配。在某些情況下，寬度能保持在一定限度以內(nèi)，而通過增加巷道高度使橫截面保持不變。

（4）客觀上與圍巖的性質(zhì)及地質(zhì)構(gòu)造有一定關(guān)系，如底板巖性底板巖層的結(jié)構(gòu)狀態(tài)（如破碎結(jié)構(gòu)、薄層結(jié)構(gòu)、厚層結(jié)構(gòu)等）、軟弱程度及軟弱巖層的厚度直接決定著巷道底板發(fā)生底臌的大小及底臌形態(tài)。當?shù)装逦挥趫杂驳纳皫r或灰?guī)r中時，一般處于穩(wěn)定狀態(tài)，通常不會發(fā)生底臌;而當?shù)装逦挥谲浫醯哪鄮r、頁巖或斷層破碎帶中時，由于巖體強度低、吸水率高、裂隙發(fā)育，其自身穩(wěn)定性和承載能力較差，在地應(yīng)力作用下極易產(chǎn)生底臌，造成底板失穩(wěn)破壞。東部采區(qū)材料道正是處于以泥巖和砂質(zhì)泥巖為主、層理裂隙發(fā)育且有小斷層里，據(jù)實驗觀察在影響的巷道地段的底臌量，要比位于灰色細砂巖地段的底臌量高3～4倍，這是造成東部采區(qū)材料道底臌的重要原因。

3 現(xiàn)場采取的措施

針對東部采區(qū)材料道巷道底臌日益嚴重的問題，該礦采取了多項舉措，有借鑒意義是：一是，對局部完整較硬的底板的補打錨索，每2米打一對7米長錨索，并配合補打樹脂錨桿，加強支護。二是，對于底鼓嚴重破碎地帶進行了拉底，并在底板進行了注漿。底板巖層注入漿液，漿液滲入巖層破碎面，漿液凝固后可以將已破碎巖層重新粘結(jié)起來，改善巖層結(jié)構(gòu)，提高了巖體的內(nèi)聚力和摩擦力，提高巖層的強度和穩(wěn)定性。三是，對最薄弱的巷道底板和邦壁，采用錨固和注漿加固相結(jié)合的措施。把底板、兩邦錨桿與注漿加固有機地結(jié)合起來，通過注漿加固巷道圍巖，形成一連續(xù)的注漿加固圈，而錨桿通過與圍巖相互作用和加初錨力在圍巖內(nèi)又形成一錨桿加固圈，并且注漿加固圈為錨桿提供了可靠的著力基礎(chǔ)，使錨桿對松散巖層的錨固作用得以發(fā)揮，保證了支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和強度。

根據(jù)現(xiàn)場實踐，錨固和注漿是目前治理巷道底鼓比較有效的辦法。

4 防治巷道底臌的建議

東山煤礦的案例表明，預(yù)防和治理巷道底鼓，掌握準確圍巖地質(zhì)資料是提前，預(yù)防性設(shè)計是關(guān)鍵，后期綜合管理是補充。要防治巷道底鼓，要從圍巖基礎(chǔ)信息、設(shè)計、施工、檢測及后期管理等方面綜合考慮。

（1）要全面準確掌握圍巖地質(zhì)資料。圍巖地質(zhì)資料是礦井井下施工建設(shè)不可缺少的指導(dǎo)性基礎(chǔ)資料，它關(guān)系到巷道工程設(shè)計施工的合理性，對于施工預(yù)算和進度安排有著重要作用。東山煤礦前期巷道底鼓預(yù)防教訓(xùn)的證實，如果能全面掌握圍巖地質(zhì)資料，提高對巷道底鼓的認識，就能減少后期返修造成的大量浪費。

（2）合理布置巷道位置和斷面形狀。巷道發(fā)生底臌主要發(fā)生在巖性松散軟弱的環(huán)境，其極易受到結(jié)構(gòu)應(yīng)力、環(huán)境效應(yīng)的影響而發(fā)生強度減弱變化，設(shè)計時在綜合分析的基礎(chǔ)上應(yīng)盡量把巷道布置在強度高的砂巖中，主要巷道的護巷煤柱尺寸要布置合理，避免出現(xiàn)孤島、應(yīng)急集中現(xiàn)象。

（3）加強底板巷道支護，選用適合本地的支護方式。巷道底臌通常是由于底板巖層強度低，不能承載巷道圍巖應(yīng)力而產(chǎn)生的，所以，可以選用底板錨桿、底板注漿、混凝土反拱、全封閉支架等一項或多項相加固支護措施進行治理巷道底臌。