煤矿巷道底鼓治理方案

**煤矿回风下山巷道维护及治理方案

一、巷道基本情况

回风下山位于**煤矿一采区，掘进煤层为9+10号煤，顶部沿9号煤层顶板掘进，底部留有2.5—2.8米的底煤，巷道断面形状为矩形，掘宽5.2米，掘高4.2米，S掘＝21.84㎡；净宽5米，净高4米，S净＝20㎡。回风下山位于采区三条下山的西侧，东部分别为胶带下山、轨道下山，回风下山与胶带下山中间实体煤柱25米，胶带下山与轨道下山中间实体煤柱为25米。

胶带下山掘进煤层为10号煤，底板沿10号煤底板掘进，顶部留有2米的9号煤，巷道断面形状为矩形，掘宽4.8米，掘高4.75米，S掘＝22.8㎡；净宽4.5米，净高4.5米，S净＝20.25㎡。

轨道下山掘进煤层为10号煤，底板沿10号煤底板掘进，顶部留有2.2米的9号煤，巷道断面形状为矩形，掘宽4.8米，掘高4.45米，S掘＝21.36㎡；净宽4.5米，净高4.25米，S净＝

19.13㎡。

二、巷道现支护参数

回风下山现为锚网索+钢带支护，未喷浆。胶带下山0-500米支护为锚网索+钢带+喷浆,0-1000米为锚网索+钢带支护。轨道下山支护为锚网索+钢带支护。支护参数如下：

1、锚杆采用直径Φ20mmⅡ级无纵肋左旋螺纹钢(HRB335),锚杆长2400mm,锚杆钢托板规格为150*150*10mm。间排距

800mm*800mm。锚固剂规格为快速K2335，中速Z2360树脂锚固剂各1卷。每根锚杆的锚固力不少于80kN,预紧力矩不小于300N〃m。

2、金属网用Φ6.5mmⅠ级普通钢筋(HPB235）焊接而成。

3、锚索规格为直径17.8mm长6300m的钢绞线制成，托板采用300×300×16mm钢托板。锚索锚固剂规格为快速K2335树脂锚固剂 1卷、中速Z2360树脂锚固剂 2卷，每根锚索的锚固力不小于200KN，预紧力不小于120KN。

4、钢带使用BHW3-280-4800型钢带，排距800mm。

三、巷道顶底板岩性及变形情况

1、9号煤层

顶板岩性为中砂岩、砂质泥岩、粉砂岩，平均厚度 3.71m；底板为泥岩、砂质泥岩、炭质泥岩，厚度0.2m。

根据《地质报告》对煤层顶底板岩石进行的测试，9号煤层顶板为砂质泥岩时，抗压强度为18.90MPa，属软弱岩石；9号煤层顶板为中砂岩时，抗压强度为26.0～29.60 MPa，平均为27.60 Mpa，属软弱岩石。底板为泥岩时，抗压强度为18.0～25.80 MPa，平均为21.90 Mpa，属软弱—中硬岩石；底板为砂质泥岩时15.20～20.80 MPa，平均为17.60 Mpa，属软弱—中硬岩石。

2、10号煤层

顶板为砂质泥岩、泥岩，为9号煤层的底板, 厚度0.2m；底板为泥岩、砂质泥岩，平均厚度3.30m。

根据《地质报告》对煤层顶底板岩石进行的测试，10号煤层顶板为砂质泥岩时，抗压强度为8.80～12.0MPa，平均为10.80MPa，属软弱岩石。底板为泥岩时，抗压强度为11.70～20.80 MPa，平均为16.30 Mpa，属软弱—中硬岩石；底板为粉砂岩时22.0～22.80 MPa，平均为22.40 Mpa，属中硬岩石。

岩石力学试验结果表

3、巷道从2015年1月开始施工，目前掘进990米。到现在为止，巷道不同程度出现底鼓、两帮向外鼓出、顶板变形及下沉现象，且有继续扩大的趋势，其中440-610米段内顶板钢带出现挤压折断现象，并且顶板在靠近巷帮位臵，出现了“台阶”式下沉现象。

四、顶板下沉及底鼓的原因分析

1、巷道围岩岩性较差。巷道埋深为-250～-410m，从柱状图

（图1）看，回风下山围岩以泥岩、砂质泥岩为主，岩块强度较低、完整性差，而且岩体结构面极为发育，围岩整体强度较低。同时9+10号煤层为东高西低，回风下山位于西侧布臵，东部巷道开掘后压力向低处传递，导致回风下山承压而发生底鼓及顶板下沉。

综合柱状图比例 1：200

图1 回风下山综合柱状图

2、回风下山440—610米段，在大巷煤柱中开掘采区变电所、

临时避难硐室，由于交叉点多、空间布臵密集（图2），围岩应力峰值互相叠加。巷道掘出后易产生整体变形量大、长时间流变特性，单纯的锚网索支护难以控制巷道围岩的强烈变形。

图2 回风下山平面布臵图

3、其他原因

巷道支护结构的压力来自四周，由于一次支护只对顶板和两帮进行锚网索支护，未喷浆（见图3），巷道底板没有进行支护，处于开放状态，就形成支护结构的薄弱带。底板岩层强度显著降低，产生显著的塑性变形和剪切破坏，就很容易底鼓。

图3回风下山现支护断面图

五、治理方案

软岩巷道围岩变形持续时间较长，巷道扩刷、卧底后巷道围岩更加破碎，围岩松动圈发育范围会进一步扩大。根据回风下山围岩岩性特征及变形特点，以及参考其他矿井治理经验，采用补强巷道支护、加固两帮会对底鼓有较好的控制作用。但传统的锚杆补强支护方式很难有效、长久的控制巷道变形，需采用主动+被动支护相结合的方式来控制回风下山底鼓、顶板下沉。计划采用以下几种措施来进行治理：

1、巷道注浆加固

通过对巷道顶部注浆，使浆液充填围岩内部裂隙，并对破碎围岩进行胶结，恢复围岩的完整性，有效抑制扩容性破坏向围岩

内部发展，承载能力增强。

2、加强两帮支护强度。

提高围岩的残余强度和自承能力，限制两帮内移，帮部的稳定有利于控制巷道底鼓，实现巷道底板稳定。

3、底部采用反底拱+锚索+注浆。

⑴底拱及锚索可加固底板岩体，形成加固圈，提高底板稳定性。

⑵减弱巷道角部应力集中程度，在两帮及底部形成自承能力较高的承载拱，控制两帮和底部围岩塑性区的发展。

⑶减少由于两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底鼓、体积膨胀量，从而减少巷道底鼓。

⑷给底板围岩注浆，通过注浆将破碎围岩胶结成整体，改善围岩的结构及其物理力学性质，提高围岩的整体稳定性，提高了支护结构的整体性和承载能力，从而有效地控制巷道的变形。

4、采用金属支架+锚索支护相结合。

⑴有效提高巷道顶部、两帮内移能力，减少巷道底板所承受的水平力，控制巷道底板岩层的离层和断裂。

⑵支架对顶板的支撑力提高了巷道的受力状态，通过锚索起到二次加固的作用，通过将锚索与工字钢组合来加强支护强度并防止工字钢梁变形，从而大大提高了围岩的强度，增加了巷道围岩的稳定性。