分析煤矿巷道底鼓原因及对策

分析**煤矿巷道底鼓原因及对策

摘要：**煤矿于1982年进行矿井技改扩建，1986年9月竣工投产。随着开采深度不断延深，生产片盘向下接续延深，收作片盘巷道的主要石门、主要运输巷将要

作为矿井总回风巷下延接续回风片盘，收作片盘的部分主要石门巷道受周边上

下揭露、采动影响其围岩压力增大，巷道底鼓的现象日益增多，严重影响巷道

的正常运输、行人、通风的要求。本人简要叙述了巷道底鼓的类型，破坏形式，分析了巷道发生底鼓的原因并提出了针对巷道底鼓的几点防治措施。为维护巷

道的正常使用提供了一定的依据。

关键词：巷道底鼓岩性水理作用支护

1引言

**煤矿根据地质普终报告和实际开采揭露表明，主要可采煤层为36#、38#、40#、45#、48#、49#煤层，均属于中等灰分，低硫、中磷、中灰熔点，较高发热量的无烟煤。井田区域内主要构造形态为**—溪口背斜西翼中的一倒转背向斜，褶皱构造和次生断层较为发育，区内断距大于30m的断层有12条，其中：F1断层贯穿于整个井田，对区内地层破坏性最大，以及较发育的褶皱构造和次生断层造成矿井围岩普遍破碎；此外，还受火成岩侵入影响，临近华溪井田强变质带内煤层被石墨化。由于受地质构造影响，矿井煤层赋存极不稳定，煤层厚度、倾角变化较大，局部块段煤层倾角达80°以上，平均倾角为23°，总体倾向为东西向，整体围岩相对较松软、破碎。矿井2007年7月以来，矿井+615m片盘巷道的主要石门作为矿井总回风巷道。目前矿井+580m生产片盘采、掘收作，将要接续作为矿井总回风巷道使用。由于巷道揭露时间长并受周边采、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。巷道底鼓给正常生产带来一系列的安全影响，不仅会导致巷道断面缩小，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、给复采及回风的安全生产带来严重威胁。因此，充分掌握巷道底鼓的原因并采取有效措施，防治巷道底鼓具有一定的重要意义。

2巷道底鼓的分类

2.1轻微底鼓

矿井+580m片盘西北块段48#层间石门受周边采、掘影响，巷道底鼓量

200-300mm。其48＃顶板岩性为泥岩或砂质泥岩，厚度0.6-5.6米，隐蔽水平层理。

见有椭球状、云雾状黄铁矿结核。底板岩性为细粉砂岩、泥岩，厚度0.7-4.5米。层里不发育。含较多不规则、椭球状黄铁矿结核。由于该块段受F15断层影响，顶底板岩性受其破坏，围岩整体性质变差，出现裂隙、顶板破碎漏顶等现象。压力显著，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1／10-1／8。影响运输、行人，及时退底架11#矿工钢棚维护。所以根据上片盘+580m掘露的巷道及石门，其围岩破碎段容易发生底鼓的地带，在下片盘+535m、+500m片盘相对应的巷道支架上加设底梁。目前

+535m38#NS、+500m48#NS煤运巷围岩较破碎，在掘进施工支护矿工钢棚上加设木底梁。

如图1-1

架矿工钢棚巷道1-1

木底梁

2.2严重底鼓

矿井+615m片盘生产已收作完毕，于2007年7月作为矿井总回风巷，其中北回

风石门长度180m，石门巷道底鼓量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1／8-1／5。影响运输、行人、通风、排水要求，及时退底、扩刷、挑顶架11#矿工钢棚165棚，其中架框架（钢底梁）97棚进行维护。对底板进行下钢梁支护，框架钢棚支护要承受住来自其周边的压力，为使其不被破坏底板原有的应力平衡，不易受周边压力挤出造成巷道底鼓。因此，严重底鼓的巷道进行退底、扩刷、挑顶架设的矿工钢支架上须加设钢底梁。

如图1-2

架矿工钢棚巷道1-2

钢底梁

3巷道底鼓的影响因素

**煤矿随着开采延深揭露表明，影响巷道底鼓的主要原因有：底板岩性、水

理作用、构造应力、支护强度。

3.1底板岩性

围岩的矿物成分、结构状态和软程度对巷道底鼓起决定作用。当底板位于坚硬的沙岩或灰岩中时，一般处于稳定状态、通常不会发生底鼓。矿井对+535m片盘48#S运巷施工是沿着48#底板进行揭露巷道。从2008年揭露巷道至今，巷道周边不受采、掘影响，围岩周边完好不要支护。而当底板位于软弱的泥岩、页岩或断层破带中时，由于岩体强度底、吸水率高，裂隙发育、在地应力作用下极易产生底鼓。矿井+615m回风片盘北回风石门极易产生底鼓，要经常进行退底维护。

3.2水理作用

根据矿井工程地质资料和实际情况，矿区构造复杂，褶曲发育，而且含水层和隔水层相间，使地下水迳流中承受压力，形成裂隙承压水。含水层组的孔隙裂隙水就成为影响巷道掘进与支护的主要影响因素。由于巷道所处位臵围岩大部分为泥质胶结，对水非常敏感，岩体遇水泥化现象十分明显。而巷道在掘进过程中，遇到掘进迎头裂隙水较丰富的地段，围岩遇水即破碎成泥，一方面使已松散破碎的岩体泥化，而出现流变现象，另一方面使得较大块度的岩石出现软化，大大降低了岩块的强度和承载力，从而使得岩块更易于破坏，加剧了围岩裂隙的发育程度，从而形成恶性循环，使得岩体特性显著劣化，无法满足巷道支护的要求。造成局部底鼓的破坏现象更严重，再加上底板没有支护，底角内挤显著，也严重影响了巷道支护结构的整体稳定，是造成巷道发生严重变形破坏的关键因素。

在巷道揭露或使用过程中，由于岩层各种充水因素，使底板岩层透水后体积膨胀，导致围岩强度降低塑性增大，最终底板向上鼓起。巷道沉水后围岩变化表现3个方面：

3.2.1底板岩层沉水后，岩层节里以及节理与裂隙间的摩擦力会减少，岩体结构变松散，岩体强度减弱。矿井+580m片盘北石门34#-38#层间石门易底鼓。

3.2.2 泥质胶结的岩层在渗水后容易破碎、泥化、崩解，甚至完全丧失强度。

3.2.3底板岩层中含有蒙脱石、伊利石等膨胀性矿物岩层，沉水后体积极易膨胀。

3.3支护强度

巷道支护只注重巷道顶板、边帮，未对底板进行任何有效的支护，这样的底鼓通常处于敞开不支护状态，从而导致巷道底鼓量大于顶板下沉量。在巷道的支护上，矿井+615m片盘总回风巷主石门45#-48#石门段采用11#矿工钢支架有效地对巷道顶板进行支承，矿工钢棚没下底梁，对底板未进行支护，矿工钢棚支护要承受住来自其周边的压力，为使其不被破坏，只得将各种受力向未进行支护的底板即弱面传递，体现在顶板下沉，破坏了底板原有的应力平衡，导致底板向有空间的巷道内隆起，造成巷道底鼓。