巷道底臌的原因及防治措施

摘要： 本文介绍了井下巷道底臌的形式及底臌的原因，以及对巷道底臌的防治措施。

Abstract： This paper introduces the form， causes and prevention measures of underground tunnel floor heave.

关键词： 巷道；底臌；支护结构

Key words： tunnel；floor heave；supporting structure

中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2014）32-0064-02

0 引言

在煤矿生产过程中，井下巷道底臌会影响煤矿安全生产的顺利进行。对于巷道底臌来说，通常情况下，会使得顶底板的移近量出现不同程度的增大，进而在一定程度上妨碍了巷道的正常运输，以及通风等，情形比较严重时，需要进行维修，进一步浪费了大量的人、物力和财力；随着煤矿开采深度的不断增加、巷道断面的增大，进而在一定程度上使得底臌问题日益明显。在这种情况下，需要对产生巷道底臌的原因进行分析，同时研究其防治措施，进而在一定程度上对巷道的稳定性，以及煤矿安全生产具有指导意义。

1 巷道底臌的形式

1.1 挤压流动性底臌 在煤矿井下采掘作业的影响下，巷道的顶板、两帮的高应力压力会进一步向底板传递，受传递来的高应力压力的影响和制约，进而在一定程度上使得底板容易出现弯曲、褶皱、离层等，进一步将底板岩体沿着滑移面挤入巷道内，随着底板岩体被挤入巷道内的不断增加，巷道底臌的程度也越来越严重。

1.2 遇水膨胀性底臌 由于底板岩层中含有大量蒙脱石、高岭石等膨胀性粘土矿物，由于吸水使得这些粘土矿物出现膨胀性增大，进而在一定程度上臌入巷道，形成遇水膨胀性底臌。

1.3 剪切错动性底臌 如果底板岩层比较完整，并且岩层的厚度超过巷道宽度的1/3，在这种情况下，受岩层应力的影响和制约，进一步导致底板受到剪切性破坏，进而在一定程度上导致底板岩层形成楔块岩体，受水平应力的挤压，容易造成底板错动，进一步使得底板出现臌出。

2 巷道底臌的原因

2.1 底板岩性 通常情况下，巷道底板发生底臌的大小及底臌形态受底板岩层的结构状态、软弱程度，以及软弱岩层的厚度等因素的直接影响。如果底板位于质地比较坚硬的砂岩或者灰岩中，这时巷道底板的状态比较稳定，在这种情况下，一般不会发生底臌；但是，如果底板位于泥岩、页岩，以及断层破碎带中时，由于这些位置的质地比较软弱，并且这些矿物的强度相对比较低、吸水率比较高，同时属于相应的裂隙发育，稳定性、承载能力等相对比较缺乏，受地应力的影响和制约，在一定程度上使得巷道底板容易发生底臌，进而破坏底板的稳定性。

根据实验显示：与位于灰色细砂岩地段的底臌量相比，在以泥岩和砂质泥岩为主、层理裂隙发育且有小断层影响的巷道地段的底臌量要高出3～4倍。

2.2 岩层应力 对煤矿巷道来说，其井下工程原有的应力平衡受开采、扰动的影响和制约，进而遭到破坏，在一定程度上使得围岩应力出现重新分布的情况。对于巷道来说，通常情况下其深度越深，那么对应的岩层应力就越大，其底臌也就越严重；受垂直应力，以及水平地质构造应力的影响和制约，进一步导致巷道围岩发生底臌，与垂直应力相比，水平地质构造应力引起的底臌要大。

2.3 水理作用 岩层节理以及节理与裂隙间的摩擦力因底板含水而减小，在这种情况下，形成岩层移滑面，进而使得致密岩层分成薄层，同时使得岩体结构变得松散，降低了岩体的强度，底板受地层应力的影响和制约，容易发生底臌；对于岩体来说，通常情况下，都具有一定的吸水率，进而在一定程度上降低了岩层的强度。

2.4 巷道断面形状 对于煤矿井下巷道布置形式来说，通常情况下采用梯形或拱形等形状进行巷道支护。这是因为施工方便，但底板却难以形成稳定的拱形结构，进而在一定程度上增加了底臌量。

3 巷道底臌的破坏深度

在煤矿井下施工作业的过程中，由于巷道底臌的破坏深度，通常情况下受到底板的地质条件、巷道宽度等因素的影响和制约。并且，巷道底板破坏界限从底板岩层结构突变的地方开始，同时沿着突变滑动失稳面一直向巷道内挤臌。当底板滑动失稳面比较少时，在这种情况下，巷道的宽度决定底臌的破坏深度，同时巷道底臌最大的破坏深度与巷道宽度相适应。

4 巷道底臌的防治措施

由于引发巷道底臌的因素比较多，在这种情况下，治理巷道底臌也较为复杂，并且其治理是一个系统的过程，通常情况下，需要从设计开始、施工操作、施工监测及后期管理等方面进行综合考虑。

4.1 合理选择巷道位置及断面形状 对于巷道来说，在岩性松散、软弱的位置容易发生底臌，在这些部位容易受到结构应力、环境效应的影响，进而降低了其强度。在设计的过程中，需要进行综合分析，在强度高的砂岩上布置矿井的主要巷道。

在条件相同的情况下，与圆形巷道相比，由于拱形巷道和梯形巷道的底臌量比较大，所以，圆形巷道是矿井主要巷道的首选。

4.2 综合治水 在防治巷道底臌方面，综合治水是一项重要举措，对于岩层，尤其是软岩，以及含有膨胀性粘土的矿物岩石来说，受地下水的侵蚀比较严重。通常情况下，按照用水必管、有水必治、无水设防的原则，对井下工程的水进行综合治理。采取有效的疏导措施对巷道内的地下水进行及时的处理，进而在一定程度上防止巷道内积水，有利于对施工用水加强管理。

4.3 加固支护 通常情况下，出现巷道底臌，主要是由于底板岩层强度低，难以承载巷道围岩应力而导致的。在这种情况下，通过在底板打设锚杆锚固、底板注浆等加固支护措施，对巷道底臌进行治理。进行支护时，需要在巷道底板上挖出矩形坑槽，然后支设辅助全封闭可缩性U钢支架，然后在向坑槽内浇筑混凝土，进而在一定程度上增加反底拱的抵抗力，进一步便于防治巷道底臌。

参考文献：

[1]杜计平，孟宪锐.采矿学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

[2]龙荣生.矿井地质学[M].北京：煤炭工业出版社，1991.

[3]陆家梁.软岩巷道支护技术[M].长春：吉林科学技术出版社，1995.

[4]罗明扬.地质与矿山地质学[M].北京：冶金工业出版社，1991.

[5]蒋金泉，等.巷道围岩结构稳定性与控制设计[M].北京：煤炭工业出版社，1999.

[6]赵明鹏，刘俊杰.矿井地质工作方法及其新进展[M].北京：地质出版社，1996.

[7]宋振骐.实用矿山压力控制[M].徐州：中国矿业大学出版社，1988.

[8]张建中，郭书贵.三软煤层综采放顶煤矿压显现规律[J].矿山压力与顶板管理，2003（2）：71-73.

[9]王桂梁，矿井构造预测[M].徐州：中国矿业大学出版社，2009.

[10]钱鸣高，石平五.矿山压力与岩层控制[M].徐州：中国矿业大学，2003.