软岩巷道底鼓机理分析

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灵东矿软岩巷道底鼓机理与治理方法

引言灵东矿位于内蒙古自治区东北部，采取巷道围岩属于典型的软岩。煤层顶底板围岩强度低于煤层强度，不得不将巷道底板布置在煤层中。
向外部变形，围岩只得向内部变形，这样就产生了底鼓可见，巷道两帮的压力会传递给底板，底板的强度不足于承受上不传递的压力时，就会变形破坏，变现为底板的煤或岩石像巷道内部移动，从而形成了我们看
工
灵东矿软岩巷道底鼓机理与治理方法
１．中煤三建南龙铁路项目部福建三明陈琛’ 黄莲莲３６５０５９２．中煤三建二十九工程处安徽宿州２３４０００
【摘要ｌ灵东矿ｗ１ｏ１采取位于软岩中，采区内大部分巷道掘进一个月
后底鼓量达到１２ｍ。为了解决运输和通风等问题，采用太沙基理论分析了底
坏极为严重，其变形破坏特点与前面相似。其他部分巷道虽然没有这两
段严重，但是表现出类似的破坏类型。鼓产生的机理，针对底板岩层的受力特征设计了连体底板注浆锚杆的布置２．３巷道变形破坏机理分析方式。在巷道返修的过程中，严格按照设计图纸使用，保证了底板锚杆的施根据太沙基理论，当墙体受力时会把压力传递给地基．墙体下的地工质量。实践证明，连体注浆锚杆是解决软岩巷道底鼓有效的方法。基会产生变形，一般会产生两个对称的滑移面，土体滑移从而在地面上【关键词ｌ软岩；底鼓；锚注支护产生鼓包。在巷道施工过程中，当地压较大而底板的围岩强度较低时，同样会产生类似的效应，不过因为巷道帮部的外侧是围岩，阻止了围岩

210987395_高应力软岩巷道底鼓治理技术研究

文章编号：2095-6835（2023）06-0078-04高应力软岩巷道底鼓治理技术研究邢立召，秦庆举，李永红，席明，年伏军（陕西金源招贤矿业有限公司，陕西宝鸡721500）摘要：底鼓是巷道破坏的常见现象，不仅会造成巷道底板的变形破坏，而且会引起巷道两帮及顶板的变形和失稳，进而使巷道整体变形破坏。

尤其在高应力软岩条件下，底鼓剧烈，导致巷道多次返修，现场调查表明，巷道顶底板移近量的2/3～3/4是由于巷道底鼓引起的，底鼓造成的巷道维修量占总维修量的50%左右，浪费了极大的财力物力。

根据招贤矿井大巷底鼓机理不同，采用工程类比法，制定相应治理方案，通过对治理后巷道围岩表面收敛变形进行监测，测量巷道顶底板相对移近、顶板下沉及底鼓量、两帮相对移近等数据，证明该技术在大巷底鼓治理中效果甚佳，有效地减少了因底鼓造成的巷道维修量，从根本上极大节约人力和财力。

关键词：高应力；软岩；底鼓机理；底鼓治理中图分类号：TD353.9文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.06.023底鼓是一个复杂的动力现象，与地应力、工程地质条件及施工技术等多种因素有关，因此底鼓一直是煤矿巷道支护的难题。

招贤矿大巷所处层位的岩石组分含有伊利石、蒙脱石及高岭石，为极易亲水性围岩，遇水膨胀或极易风化，巷道掘进成巷后北翼辅助运输大巷、带式输送机巷及副立井井底车场局部地段顶、帮浆皮开裂，底鼓严重，初期矿井采用卧底法治理底板，但仅满足短时巷道的底鼓控制，治理效果欠佳。

综上所述，需对巷道底鼓机理和治理技术进行研究。

1大巷底鼓机理分析1.1招贤矿大巷底鼓机理确定根据巷道底鼓形成的力学作用机理，巷道底鼓可以分为5种类型[1]，即挤压变形性底鼓、挤压挠曲性底鼓、剪切性底鼓、遇液体膨胀性底鼓和复合型底鼓。

招贤矿业北翼大巷及北翼带式输送机大巷帮顶破坏、底鼓严重点均为变坡点前后，该处存在一条麦里沟向斜褶曲构造。

根据招贤矿大巷围岩变形破坏情况，招贤矿巷道底鼓类型为遇水膨胀型底鼓和挤压流动型底鼓2种形式的组合。

浅析深井软岩巷道连续“双壳”治理底鼓机理与技术

２底鼓治理的“ 双壳” 理论和机理
２．１连续“ 双壳” 支护概述
巷道连续 “ 双壳” 支护是指使用浅孔、深孔“ 靶
岩的岩性变差，这是导致底板下的岩体破碎松散的
直接原因，非常容易产生底鼓现象。
向” 向围岩裂缝和间隙注浆的方法，使深部巷道的围岩形成浅的、深的两个应力承载的 “ 壳体 ” 的一种
鼓的问题也会越来越严重。４）支护强度。巷道内的原岩支护结构是普
底鼓问题中，巷道围岩的变形量是主要的组成部分。煤矿的深部开采中，地质条件十分复杂，很多人对底
通的支护结构，而且底板是没有支护保护的，是一种无支护的状态，这样的情况下，底板的承载性能低下，会直接导致深部巷道的高应力和变形，底鼓的问
摘
要：在矿业的巷道支护技术中，底鼓治理是难题之一，也是巷道支护的关键和重点。文章对深井工程
的软岩层巷道的底鼓变形影响因素和机理进行了深入的分析。在对底鼓问题如何解决的分析中应用了连
续“ 双壳” 理论的技术原理，并构建了深部锚索束高压注浆和底板前孔注浆的综合连续 “ 双壳” 治理底鼓技
支护结构，这种结构就叫“ 双壳 ” 支护。假如深部支护壳和浅部支护壳之间没有裂隙夹层的存在，就会

煤矿开采巷道底鼓原因分析

煤矿开采巷道底鼓原因分析煤矿生产中巷道底鼓是煤矿井巷中常发生的一种动力现象，它与围岩的性质、采动影响、开采深度及地质构造等直接相关。

在巷道顶、底板移近量中，人们已经能够将顶板下沉和两帮移近控制在某种程度内，所以大约有2/ 3是由于底鼓引起的。

这类问题给生产中的矿井，特别是软岩矿井的建设和生产带来极大困难。

底鼓使巷道变形、断面变小，影响通风、运输，制约矿井安全生产。

1 底鼓的基本形式及影响因素1.1 底鼓的基本形式根据国内外有关底鼓资料的综合分析，巷道底鼓大致可以分为三类:1.1.1 膨胀性底鼓——由于岩质变态膨胀产生的底鼓。

多发生在矿物成分含蒙脱石的粘土岩层，膨胀岩是与水发生物理化学反应，引起岩石含水量随时间而增高且体积发生膨胀的一类岩石，属于易风化和软化的软弱岩石。

1.1.2 挤压性底鼓——岩壁或刚性衬砌在上部压力下插入底板或挤压底板造成跨中隆起的底鼓。

通常发生在直接底板为软弱岩层(如粘土岩、煤等) ，两帮和顶板比较完整的情况下。

在两帮岩柱的压模效应和应力的作用下，整个巷道都位于松软破碎的底板岩层向巷道内挤压流动1.1.3 张性底鼓——底板岩层由于断面上大压力作用而产生带方向性的强烈褶曲隆起所造成的底鼓，它与顶部张性破坏区处于同一轴线上。

前两类为持续型底鼓，而后一类为应力释放短暂型底鼓。

1.2 底鼓的影响因素1.2.1 围岩性质:围岩性质和结构对巷道底臌起着决定性作用，底板岩石的坚硬程度和厚度，决定着底臌量的大小。

1.2.2 地压：围岩中存在高地压是造成巷道底鼓的决定性因素，深部巷道遇到底鼓的情况比浅部巷道多，这完全是由于地压增高所致。

位于残留矿柱下面的巷道也有底鼓的现象，这是因为存在着一个高地压带。

1.2.3 水对岩石强度的影响:①由于水的作用减少了岩石层理、节理和裂隙间的摩擦力，使岩石的整体连接强度降低，使岩体沿岩层的节理面、层理面和裂隙面形成滑移面，并将原来层间连接紧密的岩体分为很多薄层，甚至完全丧失强度②岩石中的某些矿物成分遇水产生膨胀。

软岩巷道底鼓机理分析

ＭＥＮＧＦａｎＰｅｎｇ
围岩的矿物成分、结构和软弱程度对巷道底鼓起到重要作用。当底板位于坚硬岩层时，一般处于稳定状态，一
（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅＡｎｈｕｉＵｎ￣ｒ－ｓｉｔｙｆＳｏｃｉｅｎｃｅａｄｎＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｉｎａｎ２３２００１，Ｃｈｉｎａ）
・
ｌ４４・
ｉｃｈ！Ｓ
Ｂｕｉｌｄｉ — ｎｇ＾ｆ日１．适材ｒ
２０１３年第６期
第３９卷总第１７６期
２０１３年ｌ２月
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２— ４０１１．２０１３．０６．０６３
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｅｘｔｅｎｓｉｏｎｏｆｃｏａｌｄｅｅｐｍｉｎｉｎｇｅｎｇｉｎｅｅｉｎｒｇ，ｔｈｅｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆｒｏａｄｗａｙｉｎｃｒｅａ — ｓｅｓｍｕｃｈ，ｔｈｅｒｏａｄｗａｙｌｆｏｏｒｈｅａｖｅｉｓｂｅｃｏｍｉｎｇｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｄ，ｔｈｅｒｏａｄｗａｙｌｆｏｏｒｈｅａｖｅｉｓａｃｏｍｍｏｎｆｏｒｍｏｆｒｏａｄ — ｗａｙｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｍａｉｎｆａｃｔｏｒｓｆｏｒｏａｄ — ｗａｙｌｆｏｏｒｈｅａｖｅ．Ｂｙｅｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇｅｘａｍｐｌｅｓ，ｔｈｅｐａｐｅｒｒｅｓｕｍｅｓｔｈｅｖａｒｉｅｔｙｒｕｌｅｆｏｒｏａｄｗａｙｌｆｏｏｒｈｅａｖｅｎｄａｔｈｅｉｎｌｆｕｅｎｃｅｆｏｔｈｅｌｆａｎｋｓ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｂｏｌｔ — ｍｅｓｈ－ｎｃａｈｏｒｓｕｐｐｏ￣ｆｏｒｒｏａｄｗａｙｌｆｏｏｒｈｅａｖｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｅｆｆｅｃｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｐｒｏｖｉｄｅｓａｃｅｒｔａｉｎｂａｓｉｓｏｒｆｔｈｅｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅｆｏｒｏａｄｗａｙｌｆｏｏｒｈｅａｖｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＭｉｎｉｎｇＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ；ＲｏａｄｗａｙＦｌｏｒＨｅａｖｅ；Ｂｏｌｔ・・Ｍｅｓｈ－－ＡｎｃｈｏｒＳｕｐｐｏｔｒ

软岩巷道复合型底鼓破坏机理及控制对策

第1期山西焦煤科技No. 1 2018 年1月Shanxi Coking Coal Science & Technology Jan. 2018•专题综述•软岩巷道复合型底鼓破坏机理及控制对策刘富平(霍州煤电集团辛置煤矿，山西霍州031412)摘要针对软岩巷道变形严重，返修率高且维护困难的问题，通过地质调查及理论分析得出其为剪切滑移-物化膨胀型的复合型底鼓。

通过数值模拟对不同支护方案效果进行分析，得出深浅孔锚索注浆加固方案治理效果最为明显。

现场施工中，在进行反底拱施工后配合深浅孔锚索注浆加固，巷道最终底鼓变形量控制在30 m m左右，有效维护了巷道的稳定性。

关键词软岩巷道；石门底鼓；深浅孔锚索注浆；反底拱中图分类号：TD353 文献标识码：B文章编号：1672 -0652(2018)01 -0049 -041工程概况某矿一水平标高为-823 m，该矿井底车场处于 13#煤层底板、11#煤层顶板，西翼运输石门是井底车场重车线与西翼运输大巷连接的枢纽。

西翼运输石门采用炮掘施工，巷道形状为直墙半圆拱，巷道掘进断面高为4 850 mm、宽为5 800 mm,净断面高为 4 540 mm、宽为5 200 mm,支护方式为U型棚+锚网索+注浆联合支护方式，巷道底板无支护。

运输石门沿1T煤顶板掘进，1。

煤平均厚2.6 m,伪顶为0.3 m 厚的泥岩，直接顶为厚约4 m的灰黑色砂质泥岩，直接底为9.4 m厚的炭质泥岩，老底为15.7 m厚的中细砂岩。

该石门巷道掘成后巷道围岩整体支护效果良好，巷道顶板及两帮变形M较小，但大M级的底鼓严重影响了巷道的正常使用，巷道多处呈现沿底板中央开裂隆起现象，虽然多次卧底维护，但卧底过后巷道扔持续底鼓，且底鼓速度增快，巷道维护困难。

2 石门底鼓机理研究软岩巷道发生底鼓的原因是多样的，通过T.程地质调丧可知，运输石门直接底为泥岩等软弱岩层，且会受到水的作用，因此会最终形成剪切滑移一物化膨胀型的复合型底鼓。

亭南煤矿软岩巷道底鼓机理及控制对策

ＬｉｇＨＮＦｎ —ｍｎＵＱａ，ＣＥａｇｉｇｎ
（ｈａｘＣａｇｕＴｎｎｎＣａＭｉｉｇＣｍｐｎｔ．ＳａｎｉｈｎｗｉｇａｏｌｎｎｏａｙＬｄ，Ｘｉｙｎ１６２ｈｎ）ａａｇ７３０，Ｃｉａｎ
ＳｕｙｏＩｏａｅＭｅｈｎｓｆＭｉｅＳｆＲｏｋＲｏｄｙｔｄｎＦｏｒＨｅｖｃａｉｍｏｎｏｔｃａｗａ
ａｄＣｏｔｏｕｎｅｍｅｓｒｓｉｎｎｎＭｉｎｎｒｌＣｏｔｒａｕｅｎＴｉｇａｎｅ
ｒｓｔｈｗｅｈａｈｏｚｎａｔｕｃｕｅｓｒｓｎｈｔｒａｓｒｔｏｗｅｌｎｆｔｅｓｌｉｌｙｍｉｅａｕｌｅｔｅｕｌｓｏｄｔｔｔｅｈｒｏｔｌｓｒｔｒｔｅｓａｄｔｅｗａｅｂｏｐｉｎｓｌｉｇｏｈｗｅｌｎｇｃａｎｒｌｗｏｄｂｈｅｓｉ
煤
炭工
程
２１年第ｌ０１２期
亭南煤矿软岩巷道底鼓机理及控制对策
吕强，陈方明
（陕西长武亭南煤业有限公司，陕西咸阳７３０）１６２
摘
要：亭南煤矿软岩巷道底鼓剧烈，最大底鼓量达５０ｍ，严重影响巷道的正常使用。０ｍ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：ＴｅｅｗｒｅｏｓｆｏｅｖｓｏｃｒｅｎｔｅｓｆｒｃｏｄａｆＴｎｎｎＭｉｅＴｅｈｇｅｔｆｏｅｖｈｒｅｅｓｒｕｏｒｈａｅｃｕｒｄｉｈｏｏｋｒａｗｙｏｉｇａｎ．ｈｉｈｓｌｒｈａｅｉｌｔｏｃｕｄｂ０ｏｌｅ５０ｍｍｎａｅｏｓｙａｆｃｅｏｔｅｎｒｌａｐｉａｉｎｏｅｍｉｅｒａｗａ．Ｗｉｈｎｉｅｒｇｇｏｏｙ，ａｄｗｓｓｒｕｌｆｔｄｔｈｏｍａｐｌｔｆｔｎｏｄｙｉｅｃｏｈｔｔｅｅｇｎｅｉｅｌｇｈｎｔｅｓｆｒｃｎｉｅｒｇｍｅｈｎｃｎｈｈｃｅｃｈｏｉｓａｄｗｔｈｔｏｏｉｅｉｈｉｎｉｅｒｇｈｏｔｏｋｅｇｎｅｉｃａｉｓａｄｔｅｍｕｉｉｎｅｔｅｒｅｎｉｔｅｍｅｈｄｃｍｂｎｄｗｔｔｅｓｔｅｇｎｅｎｎｓｈｈａｏｄｃｅｎｔｅｆｏｅｖｅｏｍａｉｎａｄｆｉｒｒｃｓｆｔｅｓｆｒｅｏｄａ．Ｔｅｘｍｐｅｅｐｓｕｙｗｓｃｎｕｔｄｏｈｏｒｈａｅｄｆｒｔｎａｌｅｐｏｅｓｏｈｏｏｋｒａｗｙｌｏｕｔｈ

软岩巷道底鼓机理及控制技术研究

软岩巷道底鼓机理及控制技术研究摘要：随着我国煤矿开采逐渐向着根深部发展，软岩巷道底鼓问题表现的日益严重，直接影响了巷道安全和煤矿生产。

因此，本文以依兰第三煤矿西冀辅运大巷工程实际为原型，采用理论分析和现场实践等方法，针对巷道底鼓的影响因素、形式以及底鼓变形过程进行了深入研究。

提出了针对性的巷道支护优化方案，对保障我国深部资源安全开采具有重要的理论意义。

关键词：软件巷道；底鼓；控制引言：软岩是软弱、破碎、松散、膨胀、流变、强风化蚀变及高地应力的岩体的总称[1-2]。

巷道开挖后，破坏了岩体的原岩应力状态，引起应力重新分布，围岩将向巷道内移动缩小导致底鼓现象发生，严重阻碍了运输和人员行走，增大了通风阻力。

矿井不得不投入大量人力、物力进行“卧底”等临时处理，由于软岩巷道一旦发生底鼓，一般是具有持续性很难稳定需反复拉底，而且严重地影响到巷道两帮和顶板的稳定。

因此，如何有效地控制巷道底鼓，保证煤矿软岩巷道稳定和使用寿命，降低巷道维修率，这对处于软岩地层的巷道具有重要意义。

1、工程概括依兰第三煤矿投产时在一采区布置一个上1+上2煤层综放工作面，设计矿井投产时生产能力为1.8Mt/a，井筒落底-595m水平后沿井田东西向布置一组大巷，其中-595m西冀辅运大巷为穿层巷道，断面形状为拱形，净断面宽度为5000mm，高度为4000m，顶底板围岩性质以炭泥岩为主。

作为连接井底车场的重要运输通道，该巷道服务期间巷道两帮非均匀大变形显著，由于底鼓未进行支护导致底鼓现象较为严重，多次修复后仍然具有明显变形。

图1 西冀辅运大巷断面支护示意图2、底鼓影响因素2.1巷道底鼓的影响因素（a）底板岩性西冀辅运大巷穿煤层掘进，其底板主要为松软破碎、岩性较弱、完整性差的炭质泥岩，底板中节理和裂隙均较为发育，再加上炭质泥岩且遇水软化易膨胀，在岩体表面产生裂隙，使底板岩体承载能力降低。

（b）支护形式目前，该矿大巷顶板和两帮采用锚网喷支护方式，巷道掘进过程中并没有对底板采取加固和封闭措施，仅在底板表面采取混凝土硬化处理，聚集在软岩巷道顶板和两帮的应力未能充分释放，只能向底板传递，底板未采取有效支护手段加以控制，随着时间推移底板岩层在应力集中的作用下，底板岩层内原生裂隙逐渐发育与贯通破坏，大量破碎岩体在应力挤压作用下向巷道内涌入，由于混凝土层厚度小，故而加固效果有限，不足以抵抗底板岩层向上鼓起。

浅析深部软岩巷道底鼓机理及控制技术

６・
科技论坛
浅析深部软岩巷道底鼓机理及控制技术
左超
（安徽理工大学煤矿安全高效开采省部共建教育部重点实验室，安徽淮南２３２００１）
摘要：进入深部开采阶段，面对日益严重的软岩巷道底鼓问题，本文从巷道底鼓产生机理和底鼓的破坏程度两个方面对巷道底鼓进行了分类，分析了巷道底鼓的影响因素，并在此基础上总结了深部软岩巷道底鼓控制的防治措施。工程实践表明：采用联合支护加固的方法，能有效控制巷道底鼓。关键词：深部开采；巷道底鼓；底鼓机理；防治措施
目前，我国煤矿开采深度逐渐增加，预计未来很多煤矿将转为
千米深井。煤矿在深部开采时，地质环境复杂，在多场、多相耦合作用下，深部巷道支护特别是深部软岩巷道支护更加困难，巷道底鼓现象尤为突出。巷道底板稳定性更加难以控制，强烈的底鼓不仅带来大量的维修工作，增加维护费用，而且底板大量变形经常导致巷道两帮及顶板变形，从而使整个巷道失稳，给安全生产带来严重威胁嘲。因此，在深部软岩巷道的底鼓防治研究对深部矿井的安全生产有着重要的影响和意义。本文在对深部软岩巷道底鼓的产生机理及底鼓类型进行总结的基础上，对巷道底鼓防治方法进行研究，并通过工程实例对综合性加固法的底鼓控制方法进行实验。１巷道底鼓的类型１．１按巷道底鼓产生机理分类。由于巷道地质条件、围岩性质和应力状态的不同，巷道底鼓产生的机理也不同，底鼓主要分为挤压流动性底鼓、挠曲褶皱性底鼓、剪切错动性底鼓和遇水膨胀性底鼓４类。不同类型的巷道底鼓，都有各自不同的特征。１．１．１挤压流动性底鼓。此类底鼓常发生于软弱破碎底板（如煤、粘土岩等），两帮及顶板强度远大于底板岩体强度，底板受到严重挤压形成挤压流动性底鼓，如图１（ａ）。１．１．２挠曲褶皱性底鼓。此类底鼓是在平行于层理方向的压力作用下，底板岩层向巷道内部挠曲褶皱使底板岩体失稳产生的，如图１（ｂ）。底板岩层分层越薄，巷道越宽，底鼓量也越大。１．１．３剪切错动性底鼓。巷道直接底板为厚层岩体，在高应力作用下，底板受剪切作用发生破坏，底板岩层由于剪切破坏出现楔块体，相互错动的楔块体造成巷道底鼓，如图１ｆｃ１。１．１．４遇水膨胀性底鼓。通常，含有蒙脱石、伊利石等的粘土岩层浸水后，岩石强度弱化，同时便随体积的急剧增大。在井下生产中，膨胀岩底板遇水会迅速膨胀。形成膨胀性底鼓。１．２按巷道底鼓破坏程度分类。根据巷道底鼓的破坏程度，巷道底鼓可分为以下４类：１．２．Ｉ轻微底鼓，底鼓量为１００２００ｍｍ，巷道两帮基本没有移动变形，底板出现微小裂痕，顶板局部开裂，底板轨道有轻微鼓偏，断面收缩量小，巷道底鼓不严重，不影响正常使用，如图２（ａ】。１．２．２明显底鼓，底鼓量为２００～３００ｍｍ，巷道底鼓现象明显，底鼓速度增加，３４天底鼓量可达２０～５０ｍｍ。巷道两帮发生内移变形，顶板下沉，巷道底板起鼓，轨道偏斜，水沟被挤，喷层开裂，需要及时进行巷道维护，如图２０）。１．２．３严重底鼓，底鼓量为３００—５００ｍｍ，底鼓速度迅速增大，一昼夜的底鼓量可达５０～ｌＯＯｍｍ，底鼓持续时间长，巷道两帮移近量增大，顶板下沉、开裂，枕木鼓歪、鼓断，轨面鼓偏，水（ｃ）严重底鼓（ｄ）破坏性底鼓沟挤坏，巷道喷层裂缝较大，严重影响煤矿的安全生产，必须及时进图２巷道破坏分类及其示意图行翻修、扩修处理，如图２（ｃ）。１．２．４破坏性底鼓，底鼓量达５００～８００ｕｔｒｎ，底鼓发展迅速，对巷道两帮、顶板及底板结构的稳定性破坏巷道底鼓的形成与发展有一定的影响。２．１底板岩性。巷道底板岩性对巷道底鼓的形成起决定性的作极大，一昼夜的底鼓量可达２００～３００ｍｍ。此类底鼓现象极其严重，巷道两帮岩石开裂、片帮、内移，顶板破裂、下沉，底鼓持续时间较用。２．１．１巷道底板岩层的薄厚以及破碎程度等不同的地质条件，形长，严重时可使巷道垮落并处于半封闭状态，无法正常行人和通风，成了如１．１所述的巷道底鼓的类型。２．１．２巷道为软弱底板岩层时，必须进行彻底翻修和加强支护，如图２（ａ）。其强度远远小于底板深部完整岩层及两帮围岩的强度，在力的作用２巷道底鼓的影响因素底板软弱岩层的变形随着时间的增长而不断增大，故巷道底板巷道底鼓的影响因素众多，其中底板岩性、应力状态及地质条下，岩层的软弱程度在一定意义上决定了巷道底鼓的严重程度。２．１．３件（水理作用）是造成底鼓的主要因素，支护强度和巷道断面形状对作者简介：左超（１９９０一），男，河北石家庄人，安徽理工大学采矿工程专业在读硕士研究生。

深部软岩巷道底鼓破坏机理及支护对策

术难题。
支护阻力／ＭＰａ
星
＼
咖｛
１软岩巷道底鼓机理
软岩巷道底鼓是复杂的物理力学过程，与软岩
的物理、力学特性，以及围岩应力状态和工程环境条件有关。膨胀岩是指与水的物理化学反应有关的随时间而发生体积增大的岩石，主要是黏土岩，其矿物
矿井四水平新副井井底空车线巷道于２００３年
变形量与底鼓量影响最大。和底板围岩塑性区大，帮破碎区也大，由此而产生的围岩塑性变形，塑性流黏
７月２日开始施工，用锚杆、索、属网、４采锚金喷射砼联合支护的方式。２００５年７月２日破密闭墙时４发现，由于受围岩地质条件和安装期间水淹的影响，
２２锚网耦合加固巷道两帮．
、
辍
随着开采深度的增加，硬岩矿井会向软岩矿井转化，一般巷道到达深部以后也会转变成软岩巷道，围岩强度通常较浅部巷道围岩强度低。特别像新安煤矿此类高应力膨胀性软岩，在开巷后二次应力的
２１第４期００年
Ｎｏ４．２００１
煤
炭
科
技
９１
Ｃ０ＡＬＳＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＣＩＭＡＧＡＺＩＮＥ
文章编号：０８３３（００） — ０１０１０ — ７１２１００９ — ２４

软岩隧道底鼓变形机理及防治措施综述

生塑性变形，汪旵生［8］分析了基底水压力，得到水压力
［4］
坏。腾俊洋等通过现场调查与数值分析研究了重庆
分布。③水会对现场隧道的支护产生腐蚀作用，降低
某页岩隧道底鼓的机理，实验测得掌子面围岩天然抗
支护强度。
压强度为 18.6 MPa，在水平压应力作用下发生了压曲
变形；钟祖良等［5］针对桃树垭隧道底鼓变形进行调查，
开挖方法。罗列了 5 种原因引起的底鼓量的计算公式，可根据实际工程底鼓机理进行组合叠加得到总的底鼓
量表达式。针对隧道底鼓的防治，将防治措施分为三大类：传统措施、耦合措施、特殊措施，并且列举了每一种
措施相应的实际工程案例。统计工程案例后发现，锚注支护是控制底鼓使用最普遍的一种手段。最后提出了
现今隧道底鼓研究中存在的问题和未来的发展方向。
成果，使得对底鼓灾害的防治成为隧道建设中的难题。
本文将对隧道底鼓机理、隧道底鼓量计算、隧道底
鼓变形防治这 3 个方面研究现状进行综述，指出研究
遇水膨胀型，为底鼓类型的定性提供参考，如图 1 所
示。根据不同学者对底鼓机理的研究，本文总结归纳
了影响底鼓的 8 个因素，并将其分为 3 类：物理因素、
力学因素、岩体构造因素，还提出了新的底鼓机理研究
方向。
收稿日期：2019 - 07 - 31
作者简介：屈小七，女，硕士研究生，主要从事地质和岩土工程方面的研究工作。E-mail：154410715@
通讯作者：孟陆波，男，副教授，博士，主要从事地质工程、岩土工程、隧道工程领域的教学和科研工作。E-mail：meglubo@
采用现场测量、数值模拟和室内试验相结合的方法，对
鼓问题处于理论和实践的探索研究中。尽管人们在隧

深井软岩巷道底鼓原因及防治技术

深井软岩巷道底鼓原因及防治技术王福洁（霍州煤电集团吕临能化有限公司庞庞塔煤矿，山西吕梁033900）摘要:软岩巷道易发生大变形，其底鼓问题向来是软岩工程中难以解决的难题之一，在深井条件下更为突出。

为解决这类问题，开展软岩巷道底鼓影响因素分析及防治技术研究就显得十分必要。

以吕临能化有限公司南延辅助运输大巷为工程背景，率先对巷道底鼓影响因素进行分析，并以此为基础，提出运用切割槽卸压控制底板高应力，联合运用锚杆、锚索与注浆技术对底板进行加固技术措施。

现场应用结果表明：该底鼓防治方案效果良好，返修工程量低，经济效益显著，能够为相似条件下的深井软岩巷道底鼓防治技术提供一定借鉴。

关键词：深井;软岩巷道;底鼓;切割槽卸压;底板高应力中图分类号:TD395文献标志码：B文章编号：973-729X（2929）69-698-05Causes of flooo h eeve in soft rock roadway of deee mineand its prcvvntion and centroi technologyWANG Fu-jiv(Pangpangtd Cool Mine,Liilin Energy Chemical Co.,Std.,Huozhoo Coal Power Groua Co.,Std.,Suliang033200,China) Abstraci:300wch roabway is prone to larye deformaPon,end its floor heave is always one of the difficolt proPlems in soft roch enfineeWnf,especiaPy in deep mine conditions.In order to solve the proPlem of soft roch roabway support,0is necessary to caoe oet the analysis of iidluencinf factors and the research of prevention and control techno W ay of soft roch roabway floor heave.Tabinf auxinaw WansuorWUon roabway vs the enfineerinf bachyroeud,this papee analyzes the iidluencinf factors of roabway floor heave,and based on this,puts fowvard the technical measures to control the floor high stress by usinf the pressure relief of cottinf yroove；and to reinforce the floor by combineP support techno W ay of bolt, cable and yroeUnf. The fielW applicaPon results show that the floor heave prevention and control scheme has yoo8efect,Ww repair wo W quanti-ty and remarkaPle economic benefit,which can provide some reference for the floor heave prevention and control of deep mine soft roch roabway uuder similar conditions.Key words:deep mine；soft roch roabway,floor heave；pressure relief of cottinf yroove；high stress of floor0引言随着我国煤炭资源大规模、超强度开采，采掘活动进一步向深部开展，进入深部后煤炭采掘工作受三高一扰动影响更为明显，其中深部软岩巷道支护工程更是需要直接明对,无法完全攻克的技术难题。

浅析深井开采软岩巷道底鼓机理及防治措施

这样支护的工作原理主要有两个方面：一是将软弱底板岩层与其下部稳定岩层连接起来，阻止软弱岩层向上鼓起；二是把几个岩层连接成一个组合梁，其极限抗弯强度比各个单一岩层的抗弯强度的总和大。比如东三采区变电所，直接底为厚约０．５ｍ的砂质泥岩，０．４ｍ厚的炭质泥岩，３．８ｍ厚的细砂岩，锚杆生根在砂岩中，采用该方式支护底板，经观测，３年内底鼓量约为４０ｍｍ，而同一标高、相同岩性的东三采区下部车场则每年需卧底一次。
况下为２倍）。
根据海姆静水压力假说，上覆岩层垂直应力为：
ｑ＝γＨｇ式中：γ—上覆岩层平均容重，ｋＮ／ｍ３；
（３）
Ｈ—巷道埋藏深度，ｍ；
水平构造应力为；
Ｑ＝２ｑ＝２γＨｇ
（４）
在软岩巷道和厚煤层中，底板岩层在水平构造应力的作用
下，向巷道内空间鼓起，导致产生底鼓。
４底鼓治理措施
近年来根据巷道的用途、服务年限、围岩赋析计算该时刻底板的破
坏范围及底鼓量显示，随着时间的推移，巷道底板破坏范围及
底鼓量将越来越严重。
３．５构造应力
构造应力是由于地壳构造运动在岩体中引起的应力。根
据实测垂直应力ｑ统计资料分析，其几乎等于上覆岩层重量；
最大水平主应力Ｑ一般为垂直应力ｑ的０．５～５．５倍（一般情
关键词：深井软岩巷道；底鼓；底板注浆；反底拱；联巷支护
１前景概述目前我国部分煤矿进入深部开采范围，深井软岩巷道底鼓问题成为困扰煤矿生产的一大难题，据统计，深井巷道底板维护量约占巷道整体维护量的２／３。巷道底鼓不仅会导致巷道断面缩小，妨碍行人、运输、通风，还会导致巷道支护失稳、破坏，严重影响矿井安全生产，巷道底鼓防治问题引起了国内外学者的广泛关注。２巷道底鼓类型及机理根据巷道所处的地质条件、底板围岩性质及应力状态的差异，巷道底鼓类型大致分为四类：２．１挤压流动性底鼓有些巷道直接底板为松软岩层，两帮及顶板岩性较稳定，强度远高于底板，在两帮岩柱的应力作用下，底板松软岩层会因挤压而流动到巷道内。

敏东一矿软岩巷道底鼓机理与防治方法

敏东一矿软岩巷道底鼓机理与防治方法邵力（内蒙古蒙东能源有限公司敏东一矿，内蒙古呼伦贝尔021000）摘要：针对敏东一矿回采巷道严重底鼓问题，对现场巷道底鼓量进行分析，发现其底鼓剧烈，且变形时间长。

为研究I0116300回采巷道底鼓机理，分别对巷道底板岩石进行矿物成分分析和围岩强度测试，依据测试结果，认为底鼓的主要原因是：①底板岩层中含有较多的粘土成分，遇水易软化、膨胀；②巷道底板围岩强度低，巷道塑性破坏范围较大，抵抗变形能力差。

根据敏东一矿地质条件及煤层赋存特点，考虑采用留设底煤掘进的方式防治底鼓，利用数值模拟确定I0116300回采巷道底煤留设厚度应大于1.2m。

关键词：底鼓；数值模拟；软岩；围岩强度中图分类号：TD353文献标志码：A文章编号：1009-0797（2020）04-0083-04Mechanism and prevention of floor heave in soft rock roadway in Mindong No.1MineSHAO Li（Inner Mongolia Mengdong Energy Co.,Ltd.Mindong No.1Mine,Inner Mongolia Hulunbeier021000）Abstract:In view of the serious bottom drum problem in the mining roadway of Mindong No.1Mine,the bottom drum volume of the on-site roadway was analyzed,and the bottom drum was severe and the deformation time was long.In order to study the bottom drum mechanism of I0116300mining roadway,the bottom rock of the roadway was analyzed for the mineral composition and the strength test of the surrounding rock.According to the test results,the main reasons for the bottom drum are:①the bottom rock layer contains more clay components,which is easy to meet water Softening and expansion;②The strength of the surrounding rock of the roadway floor is low,the range of plastic failure of the roadway is large,and the resistance to deformation is poor.According to the geological conditions and coal seam occurrence characteristics of Mindong No.1Coal Mine,consideration is given to the use of reserved bottom coal driving to prevent the bottom drum.Numerical simulation is used to determine that the remaining thickness of the bottom coal in the I0116300mining roadway should be greater than1.2m. Key words:kick drum;numerical simulation;soft rock;surrounding rock strength0引言矿井采掘活动将会导致应力重分布，在应力与围岩的相互作用下将会发生不同程度的矿压显现，而底鼓是巷道剧烈矿压显现的一种形式[1]。

巷道底鼓机理分析和防范

态势、选取出来的修护办法。巷道底鼓，能扭曲那些软岩巷道衔接着的围岩，造成这一围岩的损毁。测量数值表征出：巷道底鼓，占到了偏大的破坏比值。巷道衔接着的顶底板，挪动量的七成以上，都来自如上的巷道底鼓。与此同时，底板现有的稳固性，也会关涉两侧方位内的顶板扭曲，造成这一构架的破坏。为了限缩软岩架构下的巷道底鼓，最近几年，调研路径下的侧重点，集中在软岩特有的力学属性、产出巷道扭曲的本源成因、可用的管控技术之上。巷道岩层涵盖着的毁损次序，带有如下的层级：首先，底鼓会破坏掉现有的两帮岩层；在这以后，会破坏掉巷道衔接着的顶底板，并先去毁损现有的底板区段。底板岩层，可被看成带有固定支撑的岩梁。巷道底鼓的本源成因，可以分出：失稳态势下的底板岩层，朝向巷道里边，予以扭曲；在应力偏量这一态势下，岩层遇到水体，产出特有的膨胀。巷道底鼓，涵盖了挤压架构下的流动底鼓、膨胀态势下的底鼓、挠曲褶皱产出的底鼓、剪切错
２．２特有的采动干扰
底板岩层的构架，带有薄厚的区分。若分出来的岩石层级，没能升至１ｍ的薄厚程度；而现有的巷道跨
回采巷道衔接着的底板岩层，常常带有层级的构架。层级构架固有的力学特性，会受到层级特有的弱面限缩。层级架构下的底板，在水平方位内的应力态势下，会产出偏多的离层。离层情形以下的单独岩层，

巷道底鼓原因分析及治理论文

巷道底鼓原因分析及治理论文摘要：巷道底鼓是在煤矿深层开采或围岩破碎开采时常遇到的现象，对煤矿的安全生产带来了一定程度的影响。

本文通过对巷道底鼓的分类、分析、简述了巷道发生底鼓的原因，主要包括底板的岩性、水理作用、支护强度等。

指出了“起底法”治理巷道底鼓不足并结合本矿的地质、构造、岩性层里发育，提出了防治机巷道发生底鼓安全措施。

有利于煤矿生产中更好的控制巷道低鼓，减少巷道破坏变形，减少维护量，保证煤矿生产，促进经济效益。

关键词：巷道底鼓；水理作用；支护前言2013年9月30日起，矿井+580m水平的主要石门作矿井总回风巷道。

对+580m水平总回风巷转发前巷道受力分析。

2003年掘露的+580m西北石门，由于巷道掘露时间长达10年并受周边采掘影响，巷道顶底板和两邦岩体变形严重，并向巷道中心线产生位移，巷道底板向上隆起的现场即称巷道底鼓。

巷道底鼓不仅会导致巷道到断面缩小，阻碍运输、行人、通风，给巷道维护带来一定困难，严重时能将巷道断面全部跨落封闭、给回风巷道巷修修的安全生产带来严重威胁。

因此，了解掌握巷道底鼓的原因并采取措施，防治巷道底鼓具有重要意义。

1巷道底鼓的分类1.1轻微底鼓矿井+580m片盘西北块段45#层间石门底鼓量200～300mm。

其特点是巷道底鼓速度明显加快。

2～3天即可鼓起10～40mm，底板变化较为明显，肉眼可看出巷道稍微倾斜、水沟被挤、顶板稍有下沉，两邦围岩开始开裂、侧压稍微内移、断面缩小1/8～1/10。

影响运输、行人，及时退底架11#矿工钢框架棚支护维护（已投入28架框架棚）1.2严重底鼓矿井+580m西北回风石门底鼓量300～600mm。

其特点是巷道底鼓发展快。

持续时间长，1天可鼓起50～100mm，巷道两边围岩发生开裂变化大、内移速度加快、轨面鼓扁倾斜，枕木被鼓起歪止鼓断，水沟挤坏，顶板下沉、开裂、掉危石、巷道断面缩小1/5～1/8。

影响运输、行人、通风、排水要求，及时退底、扩刷、挑顶架框架11#矿工钢棚支护维护。

动压软岩巷道底臌机理及防治技术

变形程度可划分为３个区，（一３７０ｍ为变形加剧
最大移变量为０．１７５ｍｍ。平均在工作面后方７２．９ｍ出现裂隙，９１．５ｍ出现局部底臌，１４２ｍ出现局部
明显底臌，２０６ｍ出现破坏性底臌。底板移近量在
可能性越大，底臌量也越大。煤柱宽度对巷道底臌产生较大的影响：随着煤
回采巷道一般要经过开挖巷道、超前压力、滞后压力和二次采动影响，影响强度与地质条件、煤柱宽
收稿日期：２ｏ１３—１２一ｌＯ
区，巷道底臌量、顶板下沉量和两帮移近量急剧增大，分别占整个变形量的７９．７％，７０．３％和６５％；
＠３７０～６５０ｍ为变形趋缓区，巷道底臌量、顶板下沉量和两帮移近量分别占整个变形量的１１．９％，１６．４％和６．３％；（￣６５０ｍ以后为变形稳定区，巷道表面变形基本趋于稳定，此阶段巷道底臌量、顶板下
沉量和两帮移近量分别占整个变形量的４．１％，
７．３％和３．７％。
工作面推进１１６ｍ后开始加速，在推过３００ｍ后移
近量变化开始趋缓；帮部移近量变化较平缓，随工作
面推移有一直增加的趋势；顶板移近量变化最小，而且非常平缓，属于缓慢下沉。

倾斜煤层软岩巷道底鼓机理分析及控制技术

Ｘｉｎ７０５，Ｃｉａ．ｈｎｕｉｇｉＣａＩｄｓｙＧｏｐＣ．ｔ，Ｙｎｈａ５０２，Ｃｉａ１０４ｈｎ；３ＳｅｈａＮｎｘａｏｌｎｕｔｒｕｏ，Ｌｄｉｃｕｎ７００ａｒｈｎ）
ＡｂｔａｔａｉｇｔｅａｘｉｒｎｐｒｔｎｇｔａｆＮ．２２ｃａｍｉｉａｅｉｉｇｈｉｉｇＭｎｓａｓｄｓｃ：Ｔｋｎｈｕｉａｔｓｏｔｉａｗｙｏｏ１００ｏｌｎｎｆｎＱｎｓｕｙｉｅａｔｙｒｌｒａｙａｏｅ１ｇｃｎｕ
ｆｒｌｆｈｎｌｅｏｄａｓｄｄｃｄａｄｔｅｍｅｈｎｃｃａｉｍｏｈｏｒｈａｅｉｈｎｌｅａｅｙｗｓｏｍｕａｏｅｉｃｉｄｒａｗｙｗａｅｕｅｎｈｃａｉｓｍｅｈｎｓｆｔｅｆｏｅｖｎｔｅｉｃｉｄｇｔｗａａｔｎｌｎ
ｏａｎｄ．Ｔｈｅｉａｔｅｓｓｏｈａｅｙｒｏｎｄｔｅｔｓｄｗａｌｌｏｅｒｃｒｒｎｓｅｒｄｄｗｎｒｂｔｉｅｅｖｒｃｌｓｒｓｅｆｔｅｇｔｗａｏｆａｈｗｏｉｅｌｏｓｏｋｗｅｅｔａｆｒｅｏｗａｄ．Ｈｏｉｏｔｌｔｒｚｎａｃｍｐｅｓｖｔｅｓｗｏｌｂｃｕｒｄｎｔｅｆｏｒｓｒｔ．Ｗｈｅｈｅｌｏｒｓｒｏｄｎｅｓｅｏｒｓｉｅｓｒｓｕｄｅｏｃｒｅｉｈｏｔａａｌｎｔｆｏｕｒｕｎｉｇｐｒｓｕｒｗｉｈｎｈｅｌｏｒｐａｓｖｔｉｔｆｏｓｉｅｐａｔｏｅｗａｇｅｈｎｔｅｓｒｕｎｉｇｒｃｔｅｇｈ，ｔｅｆｏｒｆｉｕｅｌｓｉｚｎｓｈｉｈｒｔａｈｕｒｏｄｎｏｋｓｒｎｔｃｈｏａｌｒｗｏｌｖｏｗａｄｔｈｆｅｓａｅｆｔｅｌｕｄｍｏｅｆｒｒｏｔｅｒｅｐｃｏｈ

例析软岩巷道底鼓机理与治理方法

例析软岩巷道底鼓机理与治理方法引言灵东矿位于内蒙古自治区东北部，采取巷道围岩属于典型的软岩。

煤层顶底板围岩强度低于煤层强度，不得不将巷道底板布置在煤层中。

即使施工中采取一系列防止顶底板破坏的措施，然而巷道施工过程中，仍出现顶板来压较大，造成一段巷道出现大面积垮落、下沉，部分位置下沉量达800mm以上。

采取巷道底鼓嚴重，W10102工作面回风顺槽前期底鼓量达1~2m，严重影响煤矿的正常生产。

为此，组成了治理底鼓的技术攻关小组，对底鼓的原因进行了深入的分析。

试验首先在W10102工作面回风顺槽进行。

在理论指导下完成的巷道底鼓返修支护设计，有望探索出有效的支护技术，为该区和类似地层大断面巷道支护设计提供经验和指导。

1、工程地质条件分析1.1工程地质概况灵东煤矿W10102工作面回风顺槽位于Ⅱ2-1煤层中，该煤层倾角较平缓，一般为2~5°；断裂构造不发育，富含水、导水性较差，断层较可靠。

该巷道水文地质特征与一般煤田的水文地质特征不同，主要特点是煤层含水。

煤层含水层既是主要直接充水含水层和强导水层，又是裂隙含水层。

煤层顶板、底板岩层含水层时以裂隙含水层为主的弱含水层，具有一定的隔水作用。

第四系砂砾含水层也是主要含水层和强导水层。

地下补给水源为煤及围岩露头的大气降水顺层补给。

1.2工程岩石特征W10102工作面回风顺槽穿越的煤层厚度为14.16~18.55m，煤层节理裂隙发育，顶板松软；煤层已块状为主，粉末状次之，透气性差。

煤呈黑褐色，条痕褐色，弱沥青光泽，断口多呈平坦状、贝壳状及参差状，脆性易碎，易风化，可见龟列现象。

见有不发生的内生裂隙。

煤的结构多为水平层理；煤的硬度系数f 值为2.5。

顶板岩性为泥岩，底板为细砂岩、泥岩，顶底板岩石强度比煤层强度低，给支护工作带来很大困难。

2、巷道变形破坏机理分析W10102工作面回风顺槽的支护方式为锚网+钢筋梁+锚索。

锚杆选用直径为Φ18mm，长度为L=2100mm的左旋无纵肋螺纹锚杆；托板为碟型钢板，规格为150mm×150mm×10mm金属钢板；每根锚杆配制2卷K2350型树脂锚固剂。

软岩巷道底鼓的机理与控制探讨

Ｐ２ｏｎ５一＝ｔ（。） ’ Ｔｉ（。兰）Ｐｎ５一一＝ｓ４ａ４
ＺＺ
（）５
Ｅ
Ｂ
ＣＭ
从受力分析，以知道，可软岩巷道底鼓的过程大致如下：（）１巷道在开挖后改变了岩体的初始应力状态，引起底板岩层卸载，产生弹塑性变形，向巷道内鼓起。（）２巷道两帮在垂直应力作用下挤压底板，使底板受水平应力作用沿滑移面向巷道内鼓起。（）３底板岩体在向上鼓起的过程中破碎，体积扩大。（）板岩层的流变性又导致底鼓量随时间延长而增加。４底（）道底板出现拉应变以及两帮下沉导致底鼓。５巷另外，对于含有某些粘土矿物（如伊利石，蒙脱石）的底板，遇水后体积膨胀，并使围岩强度降低，结构松散，易崩解、破碎，会形成膨胀地压．对巷道由于力学效应引起的底鼓推波助澜。 ’ ２软岩巷道底鼓的控制．底鼓控制技术，归纳起来可分两个方面：一是清除底鼓，将巷道底鼓的部分岩石清除，复巷道断面积。对于底鼓量不大的巷道，恢只需进行卧底即可，但是对于底鼓量较大的软岩巷道，如果只是卧底，而不采取有效的控制措施，以奏效。二是防止底鼓，难即采取措施将底鼓量减少到允许范围，如加固法、卸压法、联合法和加固巷道帮、在此，角。主要介绍防治底鼓的方法。（）固法１加加固法的基本原理是相对增大底板岩层厚度以及改变围岩的力学性质，大致可以分为以下３种： ①增加对围岩的支护力，如带底拱的ｕ型钢可缩型支架，混凝土碹和弧板等全断面支护法。② 提高围岩强度，如底板锚杆，板注浆，注结合等等。上述两种方法结合，底锚 ③ 如全封闭闭锚喷联合支护，网全封闭金属可缩性支架联合支护等。喷

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1. 3 支护方式
为了有效的减小巷道的变形量，巷道支护中顶板、两
帮底板应形成有效的关联体，这样的底板通常处于封闭支
护状态，才能有效抑制底鼓。在巷道的支护上，一般均采
用锚网喷及各种钢性支架有效地对巷道顶帮进行支承。底
板进行锚索注浆支护，从而平衡各个方向的巷道围岩压力。
1. 4 围岩流变效应
软岩巷道服务时间较长时，岩石的流变作用将会大大
锚网喷层
0.4
0.8
1.2
True distance along path
u,u3:True Dist.along "path-1"
u,u3:True Dist.along "path-1"
图 3 底鼓对比曲线图
3. 3 结果分析
1）从结果 1，2 的对比我们可以看出巷道埋深增加了
100 m，对于巷道的底鼓量增加了 1. 3 倍。说明了巷道的埋
MENG FanPeng （ Department of Civil Engineering and Architecture Anhui University of Science and Technology，Huainan 232001，China）
Abstract： In recent years，with the continuous extension of coal deep mining engineering，the pressure of roadway increases much，the roadway floor heave is becoming more and more intensified，the roadway floor heave is a common form of roadway deformation． This paper analyzes the main factors of roadway floor heave． By engineering examples，the paper resumes the variety rule of roadway floor heave and the influence of the flanks． Meanwhile puts forward the bolt-mesh-anchor support for roadway floor heave deformation effect． This paper provides a certain basis for the maintenance of roadway floor heave．
增加巷道的破坏，引起底板岩层强度的降低及底鼓量的增
加此时应引入时间参数。引进奠尔一库仑准则应为：
σ3 ≥ － 2C（ t）
cosφ（ t） 1 + sinφ（ t）
+
1 1
－ +
sinφ（ sinφ（
tt））·σ1
式中 C— 粘结力；
φ— 内摩擦角；
T—计量时间。
依据软岩的时刻力学数值，可以分析计算该时刻底板
Key words： Mining Engineering；Ｒoadway Floor Heave； Bolt-Mesh-Anchor Support
0前言
底鼓是巷道由于岩石开挖或开采扰动引起围岩应力的重新分布以及巷道运行过程中围岩性质不断发生变化，造成巷道顶底板及两帮变形使巷道断面内敛、底板向上隆起的现象。目前，绝大部分底鼓控制方法均围绕底板进行，通过加固巷道其他部位（包括顶板、两帮、顶角、底角）控制底鼓的技术尚未得到深入研究。实际上，巷道是由两帮、顶板、底板构成的有机整体，相互之间存在受力与变形的相互影响，改变其中一部分的力学特性和应力环境，势必造成对其他部分的受力和变形，因此，底鼓控制技术如只围绕底板进行就难以达到理想的控制效果。本文通过 ABAQUS 有限元软件分析模拟出底鼓变形量的关系。
的破坏范围和底鼓量。显然，随着巷道服务时间的增加，
最终导致底鼓量增加。
2 工程实例
2. 1 工程概况朱集矿井的巷道底鼓变形现象相当严重，几乎达到了
无巷道不底鼓的程度。主要巷道，如井底车场巷道、主要大巷、主要硐室等，虽然支护强度很高，底鼓依然很严重，日均底鼓量达 0. 2 ～ 0. 7 mm。回采巷道，如采煤工作面两巷、瓦斯抽排巷等，日均底鼓量更大，甚至达到了 1 mm 以上，有的巷道在工作面支承压力到来之前就严重变形破坏，不得不进入返修程序。
+1.016e-02
+9.056e-03
X
+7.953e-03
+6.850e-03
+5.748e-03
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+2.440e-03
+1.338e-03
+2.350e-04
-8.676e-04
ODB:700mmm.odb Abaqus/Standard 6.10 -1 Tue Nov 20 21:53:24 GMT+08:00 2012 Step:Step-3 Increment 1:Step Time=1.000 Primary Var:U，U3 Deformed Var:U Deformation Scale Factor:+1.000e+00
·144·
2013年 12 月
Sichuan Building Materials
DOI： 10． 3969 / j． issn． 1672 － 4011． 2013． 06． 063
%2%%0%1%%3年第 6 期
第 39 卷总第 176 期
软岩巷道底鼓机理分析
孟凡鹏
（安徽理工大学土木建筑学院，安徽淮南 232001）
图 2 800m 埋深巷道顶底板位移云图
结果 3 给出了混凝土支护在有锚网索衬砌的作用下以及素混凝土喷层巷道底鼓量的曲线图，从图中可以看出沿路径下素混凝土支护底鼓量为 0. 012 m，如图 3 对比锚网为 0. 004 m。
Displacement
0.012 素混凝土
0.008
0.004
0.000 0.0
对于巷道的底鼓治理，我们应该充分考虑巷道的整体关联性。一般情况下，巷道的底鼓作用常常与两帮的失稳有着密不可分的联系；随着巷道的开挖，原岩应力发生了显著变化，巷道周边产生了松动圈效应，在巷道的整体作用下底鼓不可避免的产生。由此，我们从中得到启示，在巷道两帮施加支护，用以监测底鼓的变化情况。支护设计如下所示，采用双盘双网支护设计，对巷道打入锚杆同时配以两层钢筋网，这样可以有效抑制两帮位移。
深增加，底鼓效应会产生显著的增加。从材料力学的角度
看，底鼓及为底板的位移变化。底板的变形量可以根据有
限单元法分析，取单元构件，其应变为：
ε=
σ E
式中，σ 为单元所受应力，E 为弹性模量。
而对于 σ 的计算，根据 P = ρgh，在不同的深度下所受里
的大小与深度成正相关，符合 ABAQUS 的分析结果。
底鼓破坏是所有巷道破坏的“第一步”：巷道底板首先隆起甚至开裂，继而巷道两帮从下往上依次向内收敛，由于
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失去了两帮的支撑，巷道顶板也难以“独善其身 ”，最终垮落，整体巷道也随之宣告破坏。
由于岩石在高地应力作用下会表现出软化特性，即表现出软弱围岩的特征，因此当巷道处于较深的层位时，发生底鼓的最主要的两个因素就会同时出现，故当巷道处于高地应力岩层中时，底鼓往往不可避免的会发生影响。围岩的变形不仅表现出弹性和塑性，而且也具有流变性质。流变性质就是指材料的应力－应变关系与时间因素有关的性质，材料变形过程中具有时间效应的现象称为流变现象。岩石的流变包括蠕变、松弛和弹性后效。蠕变是当应力不变时，变形随时间增加而增长的现象；松弛是当应变不变时，应力随时间增加而减小的现象；弹性后效是加载或卸载时，弹性应变滞后于应力的现象。 2. 2 支护方式
图 1 700 m 埋深巷道顶底板位移云图
结果 2 给出了埋深 800 m 巷道开挖加入衬砌，其岩层顶底板的位移改变量，利用 ABAQUS 后处理测的其顶板下沉量
为 8. 6 × 10 － 4 mm，底鼓量为 1. 2 × 10 － 2 mm。如图 2 所示。
U,U3 Z+来自.236e-02+1.126e-02
护巷道及底鼓的治理提供了一定的依据。
关键词：矿业工程；巷道；底鼓；锚网索支护
中图分类号： TD353
文献标志码： A
文章编号： 1672 － 4011（ 2013） 06 － 0144 － 03
Soft Ｒock Ｒoadway Floor Heave Mechanism and Numerical Simulation
底鼓越严重。因此，深部开采的巷道比浅部开采的巷道底
鼓严重得多。通过 ABAQUS 模拟不同埋深可以很清楚的看
到这一点。
1. 2 围岩岩性
围岩的矿物成分、结构和软弱程度对巷道底鼓起到重
要作用。当底板位于坚硬岩层时，一般处于稳定状态，一
般不会发生底鼓；而当底板位于软弱的泥岩中时，岩体强
度低时在地应力作用下极易产生底鼓。
U,U3
+9.501e-03 +8.173e-03 +6.845e-03 +5.518e-03 +4.190e-03 +2.862e-03 +1.534e-03 +2.066e-04 -1.121e-03 -2.449e-03 -3.777e-03 -5.104e-03 -6.432e-03