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煤矿水害论文煤矿水害防治论文： 清水营煤矿+1065水平巷道底鼓作用机理及其防治研究 摘 要： 分析了神华宁夏煤业集团清水营煤矿+1065水平巷道底鼓发生的原因，对底鼓机理进行了探讨，认为该区属于遇水膨胀型底鼓，为此采用底板锚杆锚网和混泥土浇注联合支护措施。 关键词： 底鼓巷道机理防治 1、引言 底鼓是煤矿巷道中经常发生的动力现象，巷道底鼓使断面缩小，阻碍运输、通风和人员行走。因底鼓而造成巷道报废的现象时有发生，严重影响生产和威胁安全。大量实测数据表明，巷道变形破坏大约有2/3是由底鼓引起的。据统计，在巷道断面全部缩小量中，底鼓占绝大部分。在巷道维护工作中，如果起底方量按50％估计，则起底工作相当于巷道掘进劳动力消耗的1/6[1]。要防治底鼓发生，必须对底鼓机理进行深入的了解。到目前为止，国内外在底鼓机理研究方面取得的成果归纳起来有[2]：①开巷后围岩应力变化造成巷道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向巷道内鼓起；③在上述应力作用下底板破碎后产生的体积扩大；④底板岩层的流变性导致底鼓量随时间延长而增加；⑤巷道底板出现拉应变和两帮下沉而导致底鼓；⑥水对底板的作用，底板中某些粘土矿物如蒙脱石等遇水后体积膨胀，并使围岩强度降低，结构松散，易崩解、破碎。可以分为挤压流动性底鼓、挠曲褶皱性底鼓、遇水膨胀性底鼓、剪切错动性底鼓[3]。 2、+1065水平地质情况简介神华宁夏煤业集团清水营煤矿是宁东能源重化工基地配套供煤的在建矿井，矿井设计生产能力10.0Mt/a，当前共有一区一面，预计到2011年将到二区四面，达到年产1000万t。在施工期间，巷道底鼓现象明显，特别是在+1065m水平，巷道底鼓现象尤为普遍，给矿井生产和安全管理带来很大难度。 +1065m水平中部车场巷道总长216m，埋藏深度325m，开口位于二煤的顶板，进入二煤后沿二煤底板掘进。老顶为厚53.90m的粗砂岩，以石英长石为主。泥质胶结，胶结松散，孔隙发育，岩石松软易风化。该岩层渗透性强，导水性好，富水性强，为主要含水层。直接底为厚7.24m的粉砂岩至细粒砂岩，灰白色，以石英成分为主。含少量云母，分选性差，局部夹煤线，泥质成分较高。岩石强度较底，易软化，抗水能力差，属软弱类底板。老底为厚7.20m的中粒砂岩，灰-浅灰色，成分以石英为主，长石次之，层面含云母星点。 3底鼓原因分析 通过现场调查，初步认为发生底鼓的原因是由于围岩的性质、巷道压力，巷道的底板积水等条件造成的，其中底板围岩软弱破碎，遇水膨胀是巷道产生底鼓的主要原因，因此认定该区底鼓属于底板膨胀型底鼓。 3.1巷道压力 降围压实验表明[4]，主动减少围压的同时，最大主应力也被动减少。虽然应力都在降低，但侧向变形的方向与轴向加压时效果相同，而且增加塑性变形，直至破碎。此时侧向变形是膨胀变形，它与侧向作用力方向相反。该区巷道地面标高为+1380～+1396，埋深为325 m。按照海姆定律，垂直应力并不是很高，但该区水平地应力较大，巷道矿山压力显现明显。巷道回采巷道掘进时，由于水平地应力大于垂直地应力，巷道的开挖对底板岩石来说，是降低了围压。当水平应力超过底板岩石的单轴抗压强度时，底板在开掘过程中遭到破坏。在有水的情况，开挖后立即变形，底鼓或片帮，随时间的延续底鼓变形扩大。 3.2围岩的性质 巷道围岩包括顶板、底板、两帮。该区巷道顶板泥质胶接，结构松散，孔隙发育，极易风化，抗水能力极差。底板岩石软弱，泥质成分较高，含有云母，抗水能力差，岩层遇水后体积膨胀，使围岩强度降低。底板岩石素有“遇风成砂，遇水成泥”之说。在围岩力学性质中，这些软弱类岩层，抗拉、抗压、抗剪切力小。因此整个巷道结构系统容易失稳，为底鼓发生创造条件。 3.3巷道中积水 由于巷道围岩本身具有含水性，在巷道掘进过程中产生积水，而顶底板的导水能力好，是底板遇水软化的另一个重要因素。 4底鼓防治 为了有效地控制底鼓，采用了底板锚杆锚网和混泥土浇注联合支护，取到了较好的防治效果。该段巷道在没有采取维护措施前，巷道在开掘后的3个月时间内平均底鼓500mm，在积水严重地段底鼓量达到1000mm左右，在采用底板锚杆、锚网和混泥土浇注联合支护措施后，一年时间内巷道基本保持维护后的状况，只有少量积水严重区域底鼓在300mm左右。 4.1底板锚杆锚网 先对底鼓段巷道进行起底，随后铺设钢筋网、钢带，然后打设底板锚杆。其技术参数为： （1）钢筋网采用φ6mm的Q235圆钢焊制，网格规格为150×150mm，网片规格为4000×800mm，全断面挂网。 （2）钢带采用φ16mm圆钢焊制，沿拱基线以上与锚杆同排布置，网目规格100×700mm，长度5m。 （3）锚杆采用φ18×2100mm左旋螺纹钢锚杆，锚杆间排距为600