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摘要：随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，巷道底鼓问题日趋严重，严重影响了巷道的正常使用和工作面的正常生产。因此，研究巷道底鼓的机理及防治措施等问题，对于我国建设高产高效矿井，提高人员安全保证有着重大的理论意义和实际应用价值。
关键词：巷道底鼓 底鼓原因 防治技术
中图分类号：TD263
0、引 言
我国是煤炭资源丰富的国家，在煤矿生产中，回采巷道易出现不同程度的底鼓，随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，地应力逐渐增大，巷道底鼓问题日趋严重。底鼓所导致的巷道断面缩小、阻碍运输和行人、妨碍矿井通风，使得许多矿井不得不投入大量的人力和物理去做“挖底”等临时的处理工作，严重的会造成整条巷道的报废，对矿山的生产与安全产生很大的制约。？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、矿山压力、开采深度及地质构造等直接相关。近年来，人们已经能够将顶板下沉和两帮移近控制在某种程度内，而对巷道底鼓的研究和控制仍没有大的进展。为此给深采矿井，特别是软岩矿井的建设和生产的正常进行带来极大困难。
汾西矿业河东煤矿现采三采区10号煤，位于太原组下段上部，平均厚度3.60m，上距9号煤层0.77-5.11m，顶板泥岩为主，局部为砂质泥岩和粉砂岩；底板泥岩为主，局部为砂质泥岩和粉砂岩、中细粒砂岩、炭质泥岩。三采区回采巷道底鼓问题十分严重，特别是31006回采工作面材料顺槽，在回采过程中，巷道底鼓量约1500mm，在掘进期间即需人工卧底1-2 次， 在回采期间还需随采随卧底1-2次，无形增加了劳动用工，降低了全员功效，直接影响煤矿的安全生产及有效发展。因此，研究巷道底鼓的机理、预测方法及防治措施等问题，对于我国深部资源开采，建设高产高效矿井，提高人员安全保证有着重大的理论意义和实际应用价值。
在煤矿生产过程中，受采掘工程的影响，巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，巷道底板向上隆起的现象即称之为底鼓。
1 底鼓的基本形式及影响因素
1.1 底鼓的基本形式
根据巷道所处的地质条件、底板围岩性质和应力状态的差异，底鼓的方式及其机理存在根本的不同，一般可分为四大类：
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，岩石与水发生物理化学反应，使岩石含水量逐渐增高，从而引起体积膨胀，发生底鼓现象，属于易风化和软化的软弱岩石。
1.1.2 流动性底鼓
挤压流动性底鼓是在两帮的压模效应和采动影响下，底板软弱破碎岩层挤压流动到巷道内。此类底鼓常发生在直接底板为软弱破碎岩层（如泥岩、粘土岩、煤等），而两帮和顶板结构较完整，且强度大大高于底板。
1.1.3 褶皱性底鼓
当巷道底板岩层为层状性岩体时，当应力状态满足一定的条件时，底板岩层在平行层理方向的压力作用下向底板临空方向发生挠曲而失稳。研究表明，底板岩层的分层越薄，巷道的宽度越大，越易发生挠曲性底鼓。
1.1.4剪切性底鼓
此类底鼓主要发生在直接底板，当巷道直接底板为完整岩层且厚度大于1/3的巷道宽度时，即使是整体性结构岩层，在高应力作用下，巷道底板也容易遭到剪切破坏。
1.2 底鼓的影响因素
1.2.1 围岩性质
围岩性质和围岩结构是巷道底鼓的决定性因素，底板岩石的坚硬程度和厚度，决定着底鼓量的大小。底板岩石吸水性越强，底鼓越明显，底板岩石越松软，底鼓越明显。
1.2.2 地压
围岩中存在高地压是造成巷道底鼓的另一决定性因素，深部巷道遇到底鼓的情况比浅部巷道多，就是由于地压增高所致。残留矿柱下面的巷道也有底鼓的现象，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巖石层理、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。
1.2.4 支护强度
煤矿巷道的底板一般处于不支护状态，而对顶板和两帮进行了支护，所以，在巷道顶底板移近量中，底鼓现象越明显。
1.2.5 巷道的大小和形状
实践表明巷道越宽，底鼓越明显，矩形巷道比拱形巷道底鼓明显。
2 巷道底鼓的防治措施
控制底鼓的方法很多，但不同的矿井，因其地质条件不同，巷道底鼓的原因各异，防治方法也不尽相同，需要针对巷道具体的地质条件、施工工艺、底鼓类型合理选择经济有效的底鼓防治措施。下面介绍几种在防治巷道底鼓所采用的一些技术措施。
2.1 合理的巷道布置
巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷道围岩水平应力集中程度有很大差异。因此，在构造应力影响较强烈的区域，要重视巷道布置方向，依靠正确调整巷道方向与构造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道围岩稳定性的影响。从巷道围岩控制的角度出发，布置巷道时应重视下列问题：①在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。②如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用，或者尽量缩短支承压力影响时间。③在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。④巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。⑤相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。⑥巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。
2.2用锚杆加固底板
底板岩层通常是成层的，因而非常适合于用锚杆加固。其作用在于减少巷道底板的破碎程度。一是将软弱底板岩层与其下部稳定岩层连接起来，抑制因软弱岩层扩容、膨胀引起的裂隙张开及新裂隙的产生，阻止软弱岩层向上鼓起。二是把几个岩层连接在一起，作为一个组合梁，起承受弯矩的作用。此组合梁的极限抗弯强度比各个单一岩层的抗弯强度的总和大。
2.3 底板注浆
底板注浆一般用于加固已破碎的岩石，提高岩层抗底鼓的能力。当底板岩石承受的压力超过岩体本身的强度而产生裂隙和裂缝时， 应采用注浆的办法使底板岩层的强度提高，达到防治底板底鼓的目的。由于所选择注浆的形式、材料、压力和时间长短不同，岩层中的裂隙可能全部或部分被粘合，当注浆压力高于围岩强度时，会产生新的裂隙并有浆液渗入。注浆后岩层达到的结合强度主要取决于选择的注浆材料： 采用聚氨酯材料，岩层间的结合强度较高，加固的效果较好。但底板潮湿时粘和强度较低，成本较高。注水泥浆虽然成本低，但结合强度较低，所以在选择材料时要根据实际情况合理选择。还应指出，软岩进行底板注浆不能保证取得成效时，如果将注浆和锚固结合使用，就可以取得更好的效果。
2.4 巷道壁充填
巷道壁充填，主要是通过把侧翼地层压力支点转移到远离巷道的地方而改善压力分布，从而增加底板粘土从巷道壁的下面向巷道流动的阻力。
2.5底板充填
底板充填适用于永久性巷道的底板支护中，在巷道底板上先挖出矩形坑槽，然后再填以遇水硬结的材料，使之成为混凝土反拱，以增加底板的抗应力作用。加装可伸缩支撑件可进一步加强混凝土反拱的抗应力作用，使其获得更大的抵抗底鼓的残余变形阻力的能力。
2.6 巷道中水的控制
在地下巷道中都有水的存在，而水的存在是造成巷道底鼓的重要原因，因为水的侵蚀会使自然界中几乎所有矿物强度软化。因此要求地下巷道要及时排水，并选择合理的排水沟防渗水处理。
3 结束语
巷道底鼓是影响矿井安全生产的重要问题，所以要很好地解决才能使矿井安全，达到高产高效。由于巷道底鼓的原因各异，因此，防治巷道底鼓的方法也要根据其成因及矿山的技术经济条件选择相应的防治办法。根据现场实验，锚杆支护是目前控制巷道底鼓比较有效的办法。
参考文献：
[1]苏瑞海，孙荣久.巷道底鼓及防治.技术创新与实践——全国煤矿技术成果论文选编/中国煤炭工业协会编.——徐州：中国矿业大学出版社.2000.6.
[2]钱鸣高，石平五.《矿山压力与岩层控制》.徐州：中国矿业大学出版社.2003.11.
关键词：巷道底鼓 底鼓原因 防治技术
中图分类号：TD263
0、引 言
我国是煤炭资源丰富的国家，在煤矿生产中，回采巷道易出现不同程度的底鼓，随着近些年来煤炭开采逐渐走向深部，地应力逐渐增大，巷道底鼓问题日趋严重。底鼓所导致的巷道断面缩小、阻碍运输和行人、妨碍矿井通风，使得许多矿井不得不投入大量的人力和物理去做“挖底”等临时的处理工作，严重的会造成整条巷道的报废，对矿山的生产与安全产生很大的制约。？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、矿山压力、开采深度及地质构造等直接相关。近年来，人们已经能够将顶板下沉和两帮移近控制在某种程度内，而对巷道底鼓的研究和控制仍没有大的进展。为此给深采矿井，特别是软岩矿井的建设和生产的正常进行带来极大困难。
汾西矿业河东煤矿现采三采区10号煤，位于太原组下段上部，平均厚度3.60m，上距9号煤层0.77-5.11m，顶板泥岩为主，局部为砂质泥岩和粉砂岩；底板泥岩为主，局部为砂质泥岩和粉砂岩、中细粒砂岩、炭质泥岩。三采区回采巷道底鼓问题十分严重，特别是31006回采工作面材料顺槽，在回采过程中，巷道底鼓量约1500mm，在掘进期间即需人工卧底1-2 次， 在回采期间还需随采随卧底1-2次，无形增加了劳动用工，降低了全员功效，直接影响煤矿的安全生产及有效发展。因此，研究巷道底鼓的机理、预测方法及防治措施等问题，对于我国深部资源开采，建设高产高效矿井，提高人员安全保证有着重大的理论意义和实际应用价值。
在煤矿生产过程中，受采掘工程的影响，巷道顶底板和两帮岩体产生变形并向巷道内产生位移，巷道底板向上隆起的现象即称之为底鼓。
1 底鼓的基本形式及影响因素
1.1 底鼓的基本形式
根据巷道所处的地质条件、底板围岩性质和应力状态的差异，底鼓的方式及其机理存在根本的不同，一般可分为四大类：
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，岩石与水发生物理化学反应，使岩石含水量逐渐增高，从而引起体积膨胀，发生底鼓现象，属于易风化和软化的软弱岩石。
1.1.2 流动性底鼓
挤压流动性底鼓是在两帮的压模效应和采动影响下，底板软弱破碎岩层挤压流动到巷道内。此类底鼓常发生在直接底板为软弱破碎岩层（如泥岩、粘土岩、煤等），而两帮和顶板结构较完整，且强度大大高于底板。
1.1.3 褶皱性底鼓
当巷道底板岩层为层状性岩体时，当应力状态满足一定的条件时，底板岩层在平行层理方向的压力作用下向底板临空方向发生挠曲而失稳。研究表明，底板岩层的分层越薄，巷道的宽度越大，越易发生挠曲性底鼓。
1.1.4剪切性底鼓
此类底鼓主要发生在直接底板，当巷道直接底板为完整岩层且厚度大于1/3的巷道宽度时，即使是整体性结构岩层，在高应力作用下，巷道底板也容易遭到剪切破坏。
1.2 底鼓的影响因素
1.2.1 围岩性质
围岩性质和围岩结构是巷道底鼓的决定性因素，底板岩石的坚硬程度和厚度，决定着底鼓量的大小。底板岩石吸水性越强，底鼓越明显，底板岩石越松软，底鼓越明显。
1.2.2 地压
围岩中存在高地压是造成巷道底鼓的另一决定性因素，深部巷道遇到底鼓的情况比浅部巷道多，就是由于地压增高所致。残留矿柱下面的巷道也有底鼓的现象，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巖石层理、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。
1.2.4 支护强度
煤矿巷道的底板一般处于不支护状态，而对顶板和两帮进行了支护，所以，在巷道顶底板移近量中，底鼓现象越明显。
1.2.5 巷道的大小和形状
实践表明巷道越宽，底鼓越明显，矩形巷道比拱形巷道底鼓明显。
2 巷道底鼓的防治措施
控制底鼓的方法很多，但不同的矿井，因其地质条件不同，巷道底鼓的原因各异，防治方法也不尽相同，需要针对巷道具体的地质条件、施工工艺、底鼓类型合理选择经济有效的底鼓防治措施。下面介绍几种在防治巷道底鼓所采用的一些技术措施。
2.1 合理的巷道布置
巷道轴向与构造应力方向之间夹角不同，巷道围岩水平应力集中程度有很大差异。因此，在构造应力影响较强烈的区域，要重视巷道布置方向，依靠正确调整巷道方向与构造应力方向间的关系，削减构造应力对巷道围岩稳定性的影响。从巷道围岩控制的角度出发，布置巷道时应重视下列问题：①在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。②如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用，或者尽量缩短支承压力影响时间。③在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。④巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。⑤相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。⑥巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。
2.2用锚杆加固底板
底板岩层通常是成层的，因而非常适合于用锚杆加固。其作用在于减少巷道底板的破碎程度。一是将软弱底板岩层与其下部稳定岩层连接起来，抑制因软弱岩层扩容、膨胀引起的裂隙张开及新裂隙的产生，阻止软弱岩层向上鼓起。二是把几个岩层连接在一起，作为一个组合梁，起承受弯矩的作用。此组合梁的极限抗弯强度比各个单一岩层的抗弯强度的总和大。
2.3 底板注浆
底板注浆一般用于加固已破碎的岩石，提高岩层抗底鼓的能力。当底板岩石承受的压力超过岩体本身的强度而产生裂隙和裂缝时， 应采用注浆的办法使底板岩层的强度提高，达到防治底板底鼓的目的。由于所选择注浆的形式、材料、压力和时间长短不同，岩层中的裂隙可能全部或部分被粘合，当注浆压力高于围岩强度时，会产生新的裂隙并有浆液渗入。注浆后岩层达到的结合强度主要取决于选择的注浆材料： 采用聚氨酯材料，岩层间的结合强度较高，加固的效果较好。但底板潮湿时粘和强度较低，成本较高。注水泥浆虽然成本低，但结合强度较低，所以在选择材料时要根据实际情况合理选择。还应指出，软岩进行底板注浆不能保证取得成效时，如果将注浆和锚固结合使用，就可以取得更好的效果。
2.4 巷道壁充填
巷道壁充填，主要是通过把侧翼地层压力支点转移到远离巷道的地方而改善压力分布，从而增加底板粘土从巷道壁的下面向巷道流动的阻力。
2.5底板充填
底板充填适用于永久性巷道的底板支护中，在巷道底板上先挖出矩形坑槽，然后再填以遇水硬结的材料，使之成为混凝土反拱，以增加底板的抗应力作用。加装可伸缩支撑件可进一步加强混凝土反拱的抗应力作用，使其获得更大的抵抗底鼓的残余变形阻力的能力。
2.6 巷道中水的控制
在地下巷道中都有水的存在，而水的存在是造成巷道底鼓的重要原因，因为水的侵蚀会使自然界中几乎所有矿物强度软化。因此要求地下巷道要及时排水，并选择合理的排水沟防渗水处理。
3 结束语
巷道底鼓是影响矿井安全生产的重要问题，所以要很好地解决才能使矿井安全，达到高产高效。由于巷道底鼓的原因各异，因此，防治巷道底鼓的方法也要根据其成因及矿山的技术经济条件选择相应的防治办法。根据现场实验，锚杆支护是目前控制巷道底鼓比较有效的办法。
参考文献：
[1]苏瑞海，孙荣久.巷道底鼓及防治.技术创新与实践——全国煤矿技术成果论文选编/中国煤炭工业协会编.——徐州：中国矿业大学出版社.2000.6.
[2]钱鸣高，石平五.《矿山压力与岩层控制》.徐州：中国矿业大学出版社.2003.11.