西河煤礦南軌道巷底鼓機(jī)理及控制技術(shù)研究

邢飛++付茂新

摘 要：巷道底鼓是煤礦中一種常見的礦壓顯現(xiàn)，它嚴(yán)重影響了煤礦的安全生產(chǎn)，是煤礦開采中最難解決的問(wèn)題之一。通過(guò)分析軟巖巷道底鼓的影響因素，研究了西河煤礦南軌道巷的底板變形機(jī)理，發(fā)現(xiàn)其為膨脹和擠壓撓曲型的復(fù)合式底鼓。為了能夠有效地控制底鼓量，依據(jù)底鼓機(jī)理設(shè)計(jì)出加固方案，在最近的翻修工程中采用了新提出的包含底錨索、底反拱和兩幫錨固復(fù)合支護(hù)技術(shù)的控制方法，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)礦壓數(shù)據(jù)證明了其可靠、合理。

關(guān)鍵詞：煤礦巷道；大斷面巷道；底鼓；數(shù)值計(jì)算

中圖分類號(hào)：TD322 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）05-0153-03

隨著煤炭開采深度的增加和巷道斷面的不斷加大，巷道的穩(wěn)定性越來(lái)越難控制，尤其是在巷道所處位置巖層比較軟弱的情況下，巷道底鼓現(xiàn)象越來(lái)越多。底鼓導(dǎo)致巷道斷面形狀發(fā)生變化，巷道幫部底板支撐能力下降，進(jìn)而引起巷道頂板的穩(wěn)定性變差，造成巷道斷面收縮，阻礙運(yùn)輸、通風(fēng)，甚至巷道報(bào)廢，嚴(yán)重影響煤礦的生產(chǎn)和安全。底鼓一直是煤礦巷道難以解決的復(fù)雜難題之一，底鼓嚴(yán)重會(huì)導(dǎo)致過(guò)多的維護(hù)和返修工作，增加了巷道的維護(hù)成本，嚴(yán)重影響正常的生產(chǎn)。軟弱地層處高應(yīng)力動(dòng)壓巷道底鼓比較常見，是一個(gè)迫切需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題。

1 工程背景

西河煤礦的煤巖層屬于中生代侏羅紀(jì)，泥質(zhì)巖層的強(qiáng)度是13 MPa，煤層強(qiáng)度是32 MPa，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)一個(gè)獨(dú)特的現(xiàn)象是底板泥巖強(qiáng)度低于煤層強(qiáng)度，且存在較強(qiáng)的構(gòu)造應(yīng)力、膨脹應(yīng)力和工程擾動(dòng)應(yīng)力。南軌道巷埋深約460 m，巷道總長(zhǎng)度為2 400 m，巷道斷面為矩形，寬4.6 m，高4 m，采用錨網(wǎng)噴支護(hù)。巷道發(fā)生嚴(yán)重底鼓，后期經(jīng)歷了三次挑底返修，但巷道底鼓變形仍得不到有效控制，考慮到頂板和幫部穩(wěn)定性較好，存在頂幫硬、底軟弱的特性，經(jīng)過(guò)分析后認(rèn)為，巷道頂、幫、底剛度和強(qiáng)度不協(xié)調(diào)是巷道底鼓的重要原因。

底板暴露后容易風(fēng)化，且存在遇水膨脹、軟化的特征。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)得知，隨著底板的風(fēng)化、吸水和水平應(yīng)力的擠壓作用，巷道底鼓值平均在450 mm以上。這是一種復(fù)合底鼓形式，傳統(tǒng)單一的控制方法重復(fù)維修難度大，嚴(yán)重影響礦井的正常、安全生產(chǎn)。南軌道巷底鼓圖見圖1。

2 巷道底鼓機(jī)理分析

2.1 底鼓影響因素

影響巷道底鼓的因素主要有：巷道底板地質(zhì)條件、應(yīng)力特征和底板巖層的流變特征。

2.1.1 地質(zhì)條件

南軌道巷底板處于泥巖層中，此巖層存在遇水易膨脹、軟化的特征，且強(qiáng)度低，處于較高的應(yīng)力水平中。

2.1.2 應(yīng)力特征

由于巷道頂板和幫部巖體強(qiáng)度較高，在高應(yīng)力的作用下，幫部巖體容易對(duì)底板巖層形成較高的支承壓力，這種壓力數(shù)值早已超過(guò)底板巖層的強(qiáng)度極限，加之巷道所處位置水平構(gòu)造應(yīng)力極高，進(jìn)一步的水平擠壓使得巷道底板巖層容易發(fā)生結(jié)構(gòu)破斷，形成塊體結(jié)構(gòu)，深部巖層進(jìn)一步破斷，上覆巖層上移，底板底鼓持續(xù)增大。

2.1.3 流變對(duì)巷道的影響

巷道底板的失穩(wěn)破壞是一個(gè)漸進(jìn)的破壞過(guò)程，為一個(gè)時(shí)間的函數(shù)。所以，要研究巷道的底鼓必須考慮巖體隨時(shí)間而產(chǎn)生的流變特性。流變是巖體在應(yīng)力的作用下對(duì)時(shí)間的一種響應(yīng)，底板巖層較軟，流變特性相對(duì)較為明顯，且由于存在易風(fēng)化和遇水膨脹、軟化的特性，使得其對(duì)時(shí)間的敏感性增強(qiáng)，在短時(shí)間內(nèi)極可能發(fā)生強(qiáng)度降低、結(jié)構(gòu)變形乃至發(fā)生底板彎曲、破壞的情況。

2.2 底鼓機(jī)理

西河煤礦南軌道巷埋深在460 m水平位置，自重應(yīng)力約11.5 MPa，最大水平構(gòu)造應(yīng)力接近28 MPa，應(yīng)力集中區(qū)域數(shù)值達(dá)38 MPa。巷道處于高應(yīng)力區(qū)域，巷道底板為軟弱易碎的泥巖層，當(dāng)巖體結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞時(shí)，巷道就會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的底鼓現(xiàn)象，且底板泥巖易吸水膨脹和軟化。隨著巷道掘成時(shí)間的推移，底板巖層的強(qiáng)度越來(lái)越低，所以巷道底板為低強(qiáng)度、吸水膨脹軟化型工程軟巖。

導(dǎo)致軟巖變形破壞的因素很多，在特定的工程背景下，底鼓并非為單一因素所導(dǎo)致的結(jié)果，從南軌道巷的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況來(lái)看，此處巷道底鼓的原因主要在于高應(yīng)力區(qū)巷道底板的軟弱性+幫部的垂直壓力+水平方向的高應(yīng)力擠壓+底板膨脹向上位移所導(dǎo)致。底板由于受幫部的支撐壓力作用，先在幫底部發(fā)生破壞，再通過(guò)水平擠壓力的作用發(fā)生結(jié)構(gòu)破斷，形成更碎的塊體結(jié)構(gòu)。由于上層底板破壞無(wú)法承受載荷，下層巖層隨即載荷增大，依次發(fā)生破壞和向上位移，并推動(dòng)上面已破壞底板巖層進(jìn)一步向上移動(dòng)。綜合分析認(rèn)為，南軌道巷底鼓屬于復(fù)合型變形機(jī)制。

圖1 南軌道巷底鼓圖 圖2 巷道底板巖層破壞變形機(jī)制圖

圖2為通過(guò)數(shù)值模擬幫部不同硬度條件下巷道底板中央距底板表面不同位置處鉛垂位移曲線圖。從圖2可以看出，在軟、硬幫兩種情況下，巷道底板的相對(duì)鉛垂位移特征基本相同，最大值位于巷道表面中部，在幫部軟弱的情況下，巷道底板鉛垂位移值比幫部較硬時(shí)要大得多。由此可知，幫部的軟硬程度對(duì)巷道底鼓的影響較大。

在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際觀測(cè)中，在幫部軟硬差別較大的情況下，兩者的底鼓量相差比數(shù)值模擬結(jié)果要大，究其原因是由于巷道的幫部強(qiáng)度較大時(shí)，受到支承壓力作用后所產(chǎn)生的塑性區(qū)和破碎區(qū)都很小，巷道的實(shí)際跨度較小，所以，硬幫巷道的底板能夠承受大的水平應(yīng)力，其底鼓量要小。相應(yīng)的軟幫巷道因?yàn)槊簬筒康乃苄詤^(qū)和破碎區(qū)都很大，底板實(shí)際裸露寬度增大，所以在水平應(yīng)力的作用下就會(huì)產(chǎn)生壓曲破壞。

底板的破壞深度一般可以采用土力學(xué)中地基計(jì)算方法，由塑性理論可知，在底板上極限平衡區(qū)分為三個(gè)區(qū)，如圖3所示。

隨著支承壓力的持續(xù)增加，當(dāng)超過(guò)底板主動(dòng)區(qū)（Ⅰ區(qū)）極限強(qiáng)度時(shí)，極限平衡區(qū)寬度內(nèi)的底板將在底腳處與巖體分離。主動(dòng)區(qū)的巖體受到上方垂直壓力的作用而發(fā)生變形破壞，形成破碎區(qū)。同時(shí)，由于水平作用力的影響將巖體進(jìn)一步擠壓到過(guò)渡區(qū)（Ⅱ區(qū)），并把應(yīng)力傳遞于這一區(qū)域。過(guò)渡區(qū)繼續(xù)擠壓被動(dòng)區(qū)（Ⅲ區(qū)），使得巖體在主動(dòng)區(qū)支承壓力的影響下向巷道內(nèi)移動(dòng)，并形成剪切滑移面，形成不同程度的底鼓。endprint

3 底鼓控制措施及效果

3.1 控制措施

對(duì)于南軌道巷，控制底鼓應(yīng)考慮底鼓的主要影響因素和其變形機(jī)理；對(duì)于復(fù)合型底鼓巷道，控制底鼓的主要思路就是為了提高巷道自身的承載力，使巷道在結(jié)構(gòu)上達(dá)到承載協(xié)調(diào)。這就要求不僅要采取措施加強(qiáng)支護(hù)底板，而且還要克服底幫剛度不協(xié)調(diào)、整體性不好的特征，盡可能地克服水對(duì)底板帶來(lái)的危害。

很明顯，水是影響巷道底鼓的一個(gè)重要因素。在水的作用下，巷道開挖后底板遇水膨脹，強(qiáng)度降低，且底板整體性降低，形成半流動(dòng)性塑性底板，因此，防水是控制底鼓的一個(gè)必備方法。

提高底板巖體強(qiáng)度，利用整體錨固技術(shù)是提高底板抗底鼓能力的另一條途徑，要使底板具有高強(qiáng)度的承載力，必須使底板和幫部盡量成為一個(gè)整體。

總之，控制西河煤礦南軌道巷的方法主要包括：通過(guò)錨固、注漿等手段提高底板的整體強(qiáng)度；采取防水措施防止底板遇水軟化和膨脹；打設(shè)巷道底角錨桿，增強(qiáng)巷道幫部和底板的整體性。

根據(jù)控制底鼓措施制訂的巷道支護(hù)斷面示意圖詳見圖4.

圖3 底板中的極限平衡區(qū) 圖4 防底鼓巷道支護(hù)斷面圖

3.2 控制效果

為了能夠驗(yàn)證底鼓的控制效果，在南軌道巷安裝三個(gè)測(cè)站監(jiān)測(cè)底板底鼓量，分析測(cè)站底鼓數(shù)值和它的變化特征。

圖5—圖7為三個(gè)測(cè)站底鼓量隨時(shí)間變化曲線圖。從圖中可知，底板兩側(cè)底鼓量小于中央，隨著時(shí)間變化底鼓速度先增大，然后基本保持不變，底鼓穩(wěn)定時(shí)間大約為20 d，底鼓量最大值在6～10 mm，由此可知，此方法對(duì)控制此類巷道底鼓成效顯著。

圖6 測(cè)站二底鼓量 圖7 測(cè)站三底鼓量

隨時(shí)間變化曲線 隨時(shí)間變化曲線

圖8是在采用底板反拱加固段和未加固段底板完整性窺視圖。從圖中可以看出，采用反拱加固后，巷道底板完整性好，而未加固段底板完整性較差，底板破碎深度達(dá)1.3 m以上。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)底鼓觀測(cè)和底板完整性窺視可知，采用底角錨桿和反拱加固可以明顯抑制底板巖層的破壞程度，保護(hù)底板以維持底板的承載能力，可以有效控制巷道底鼓的發(fā)生。

圖8 底板完整性窺視圖

4 結(jié)論

西河煤礦南軌道巷處于高構(gòu)造應(yīng)力區(qū)，高水平構(gòu)造應(yīng)力、低強(qiáng)度底板巖層和遇水軟化膨脹是巷道底鼓的主要影響因素。

防止巷道底鼓應(yīng)當(dāng)維持底板的承載能力、轉(zhuǎn)移底板載荷，采用底板加固，使底板和幫部、頂板成整體承載體，以維護(hù)巷道底板的穩(wěn)定性。

控制西河煤礦南軌道巷底鼓的措施主要為整體錨固、打設(shè)底板反拱、底板鋪設(shè)防水材料。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，控制效果合理、可行。

參考文獻(xiàn)

[1]Wang jiong，Guo Zhibiao，Yan Yubiao.Floor heave in the west wing track haulage roadway of the Tingnan caol mine：mechanism and control[J].International Journal of Mining Science and Techanology，2012（3）.

[2]Shaoqing NIU，Shuangsuo YANG，Lei CUI.Research on the Characteristics of Strain-softening Model after Peak Based on Morh-Cloumb Theory Criterion[J].Advanced Materials Research，Vols. 261-263 （2011）：1439-1443.

[3]錢銘高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[4]楊雙鎖.回采巷道圍巖控制理論及錨固結(jié)構(gòu)支護(hù)原理[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

[5]牛少卿.長(zhǎng)壁開采三順槽圍巖控制理論技術(shù)研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2011.

[6]楊雙鎖.煤礦回采巷道圍巖控制理論探討[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010，35（11）：1842-1853.

[7]R.N. Singh，I. Porter，J. Hematian. Finite element analysis of three-way roadway junctions in longwall mining[J].International Journal of Coal Geology，2001，45（1）：115-125.

[8]Taber，J.T.，Grenney，W.J.A multi-media expert system for intersection and roadway access design[J].Annual Meeting，Institute of Transportation Engineers，1995：467–470.

[9]Eckoff，P.A.，Braverman，T.N.Development and application of a refined roadway application model CAL3QHCR[J]. Joint Conference on Applications of Air Pollution Meteorology，1996，9（1）：617–621.

————————

作者簡(jiǎn)介：邢飛（1983—），男，山西長(zhǎng)治人，2013年畢業(yè)于東北大學(xué)，副總工程師，主要從事采礦工程方面的管理與技術(shù)工作。

〔編輯：白潔〕

Xihe Coal Mine South Rail Mechanism of Floor Heave of Roadway and Control Technology Research

Xing Fei ， Fu Maoxin

Abstract： Floor heave is a common ore mine in pressure behavior， which seriously affected the production of coal mine safety， coal mining is one of the most difficult problems to solve. By analyzing the factors of soft rock roadway floor heave， studied the floor deformation mechanism Xihe coal mine south rail Lane， was found to expansion and compression deflection type of composite kick drum. In order to effectively control the amount of kick drum， kick drum mechanism design based reinforcement program， using a new proposed includes a bottom anchor， anchoring the bottom inverted arch and two control methods to help support technology complex in a recent renovation project， and mine pressure through field observation data to prove its reliability and reasonable.

Key words： coal mine tunnel； large section of roadway； kick drum； numerical calculationendprint

3 底鼓控制措施及效果

3.1 控制措施

對(duì)于南軌道巷，控制底鼓應(yīng)考慮底鼓的主要影響因素和其變形機(jī)理；對(duì)于復(fù)合型底鼓巷道，控制底鼓的主要思路就是為了提高巷道自身的承載力，使巷道在結(jié)構(gòu)上達(dá)到承載協(xié)調(diào)。這就要求不僅要采取措施加強(qiáng)支護(hù)底板，而且還要克服底幫剛度不協(xié)調(diào)、整體性不好的特征，盡可能地克服水對(duì)底板帶來(lái)的危害。

很明顯，水是影響巷道底鼓的一個(gè)重要因素。在水的作用下，巷道開挖后底板遇水膨脹，強(qiáng)度降低，且底板整體性降低，形成半流動(dòng)性塑性底板，因此，防水是控制底鼓的一個(gè)必備方法。

提高底板巖體強(qiáng)度，利用整體錨固技術(shù)是提高底板抗底鼓能力的另一條途徑，要使底板具有高強(qiáng)度的承載力，必須使底板和幫部盡量成為一個(gè)整體。

總之，控制西河煤礦南軌道巷的方法主要包括：通過(guò)錨固、注漿等手段提高底板的整體強(qiáng)度；采取防水措施防止底板遇水軟化和膨脹；打設(shè)巷道底角錨桿，增強(qiáng)巷道幫部和底板的整體性。

根據(jù)控制底鼓措施制訂的巷道支護(hù)斷面示意圖詳見圖4.

圖3 底板中的極限平衡區(qū) 圖4 防底鼓巷道支護(hù)斷面圖

3.2 控制效果

為了能夠驗(yàn)證底鼓的控制效果，在南軌道巷安裝三個(gè)測(cè)站監(jiān)測(cè)底板底鼓量，分析測(cè)站底鼓數(shù)值和它的變化特征。

圖5—圖7為三個(gè)測(cè)站底鼓量隨時(shí)間變化曲線圖。從圖中可知，底板兩側(cè)底鼓量小于中央，隨著時(shí)間變化底鼓速度先增大，然后基本保持不變，底鼓穩(wěn)定時(shí)間大約為20 d，底鼓量最大值在6～10 mm，由此可知，此方法對(duì)控制此類巷道底鼓成效顯著。

圖6 測(cè)站二底鼓量 圖7 測(cè)站三底鼓量

隨時(shí)間變化曲線 隨時(shí)間變化曲線

圖8是在采用底板反拱加固段和未加固段底板完整性窺視圖。從圖中可以看出，采用反拱加固后，巷道底板完整性好，而未加固段底板完整性較差，底板破碎深度達(dá)1.3 m以上。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)底鼓觀測(cè)和底板完整性窺視可知，采用底角錨桿和反拱加固可以明顯抑制底板巖層的破壞程度，保護(hù)底板以維持底板的承載能力，可以有效控制巷道底鼓的發(fā)生。

圖8 底板完整性窺視圖

4 結(jié)論

西河煤礦南軌道巷處于高構(gòu)造應(yīng)力區(qū)，高水平構(gòu)造應(yīng)力、低強(qiáng)度底板巖層和遇水軟化膨脹是巷道底鼓的主要影響因素。

防止巷道底鼓應(yīng)當(dāng)維持底板的承載能力、轉(zhuǎn)移底板載荷，采用底板加固，使底板和幫部、頂板成整體承載體，以維護(hù)巷道底板的穩(wěn)定性。

控制西河煤礦南軌道巷底鼓的措施主要為整體錨固、打設(shè)底板反拱、底板鋪設(shè)防水材料。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，控制效果合理、可行。

參考文獻(xiàn)

[1]Wang jiong，Guo Zhibiao，Yan Yubiao.Floor heave in the west wing track haulage roadway of the Tingnan caol mine：mechanism and control[J].International Journal of Mining Science and Techanology，2012（3）.

[2]Shaoqing NIU，Shuangsuo YANG，Lei CUI.Research on the Characteristics of Strain-softening Model after Peak Based on Morh-Cloumb Theory Criterion[J].Advanced Materials Research，Vols. 261-263 （2011）：1439-1443.

[3]錢銘高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[4]楊雙鎖.回采巷道圍巖控制理論及錨固結(jié)構(gòu)支護(hù)原理[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

[5]牛少卿.長(zhǎng)壁開采三順槽圍巖控制理論技術(shù)研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2011.

[6]楊雙鎖.煤礦回采巷道圍巖控制理論探討[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010，35（11）：1842-1853.

[7]R.N. Singh，I. Porter，J. Hematian. Finite element analysis of three-way roadway junctions in longwall mining[J].International Journal of Coal Geology，2001，45（1）：115-125.

[8]Taber，J.T.，Grenney，W.J.A multi-media expert system for intersection and roadway access design[J].Annual Meeting，Institute of Transportation Engineers，1995：467–470.

[9]Eckoff，P.A.，Braverman，T.N.Development and application of a refined roadway application model CAL3QHCR[J]. Joint Conference on Applications of Air Pollution Meteorology，1996，9（1）：617–621.

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作者簡(jiǎn)介：邢飛（1983—），男，山西長(zhǎng)治人，2013年畢業(yè)于東北大學(xué)，副總工程師，主要從事采礦工程方面的管理與技術(shù)工作。

〔編輯：白潔〕

Xihe Coal Mine South Rail Mechanism of Floor Heave of Roadway and Control Technology Research

Xing Fei ， Fu Maoxin

Abstract： Floor heave is a common ore mine in pressure behavior， which seriously affected the production of coal mine safety， coal mining is one of the most difficult problems to solve. By analyzing the factors of soft rock roadway floor heave， studied the floor deformation mechanism Xihe coal mine south rail Lane， was found to expansion and compression deflection type of composite kick drum. In order to effectively control the amount of kick drum， kick drum mechanism design based reinforcement program， using a new proposed includes a bottom anchor， anchoring the bottom inverted arch and two control methods to help support technology complex in a recent renovation project， and mine pressure through field observation data to prove its reliability and reasonable.

Key words： coal mine tunnel； large section of roadway； kick drum； numerical calculationendprint

3 底鼓控制措施及效果

3.1 控制措施

對(duì)于南軌道巷，控制底鼓應(yīng)考慮底鼓的主要影響因素和其變形機(jī)理；對(duì)于復(fù)合型底鼓巷道，控制底鼓的主要思路就是為了提高巷道自身的承載力，使巷道在結(jié)構(gòu)上達(dá)到承載協(xié)調(diào)。這就要求不僅要采取措施加強(qiáng)支護(hù)底板，而且還要克服底幫剛度不協(xié)調(diào)、整體性不好的特征，盡可能地克服水對(duì)底板帶來(lái)的危害。

很明顯，水是影響巷道底鼓的一個(gè)重要因素。在水的作用下，巷道開挖后底板遇水膨脹，強(qiáng)度降低，且底板整體性降低，形成半流動(dòng)性塑性底板，因此，防水是控制底鼓的一個(gè)必備方法。

提高底板巖體強(qiáng)度，利用整體錨固技術(shù)是提高底板抗底鼓能力的另一條途徑，要使底板具有高強(qiáng)度的承載力，必須使底板和幫部盡量成為一個(gè)整體。

總之，控制西河煤礦南軌道巷的方法主要包括：通過(guò)錨固、注漿等手段提高底板的整體強(qiáng)度；采取防水措施防止底板遇水軟化和膨脹；打設(shè)巷道底角錨桿，增強(qiáng)巷道幫部和底板的整體性。

根據(jù)控制底鼓措施制訂的巷道支護(hù)斷面示意圖詳見圖4.

圖3 底板中的極限平衡區(qū) 圖4 防底鼓巷道支護(hù)斷面圖

3.2 控制效果

為了能夠驗(yàn)證底鼓的控制效果，在南軌道巷安裝三個(gè)測(cè)站監(jiān)測(cè)底板底鼓量，分析測(cè)站底鼓數(shù)值和它的變化特征。

圖5—圖7為三個(gè)測(cè)站底鼓量隨時(shí)間變化曲線圖。從圖中可知，底板兩側(cè)底鼓量小于中央，隨著時(shí)間變化底鼓速度先增大，然后基本保持不變，底鼓穩(wěn)定時(shí)間大約為20 d，底鼓量最大值在6～10 mm，由此可知，此方法對(duì)控制此類巷道底鼓成效顯著。

圖6 測(cè)站二底鼓量 圖7 測(cè)站三底鼓量

隨時(shí)間變化曲線 隨時(shí)間變化曲線

圖8是在采用底板反拱加固段和未加固段底板完整性窺視圖。從圖中可以看出，采用反拱加固后，巷道底板完整性好，而未加固段底板完整性較差，底板破碎深度達(dá)1.3 m以上。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)底鼓觀測(cè)和底板完整性窺視可知，采用底角錨桿和反拱加固可以明顯抑制底板巖層的破壞程度，保護(hù)底板以維持底板的承載能力，可以有效控制巷道底鼓的發(fā)生。

圖8 底板完整性窺視圖

4 結(jié)論

西河煤礦南軌道巷處于高構(gòu)造應(yīng)力區(qū)，高水平構(gòu)造應(yīng)力、低強(qiáng)度底板巖層和遇水軟化膨脹是巷道底鼓的主要影響因素。

防止巷道底鼓應(yīng)當(dāng)維持底板的承載能力、轉(zhuǎn)移底板載荷，采用底板加固，使底板和幫部、頂板成整體承載體，以維護(hù)巷道底板的穩(wěn)定性。

控制西河煤礦南軌道巷底鼓的措施主要為整體錨固、打設(shè)底板反拱、底板鋪設(shè)防水材料。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，控制效果合理、可行。

參考文獻(xiàn)

[1]Wang jiong，Guo Zhibiao，Yan Yubiao.Floor heave in the west wing track haulage roadway of the Tingnan caol mine：mechanism and control[J].International Journal of Mining Science and Techanology，2012（3）.

[2]Shaoqing NIU，Shuangsuo YANG，Lei CUI.Research on the Characteristics of Strain-softening Model after Peak Based on Morh-Cloumb Theory Criterion[J].Advanced Materials Research，Vols. 261-263 （2011）：1439-1443.

[3]錢銘高，石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2003.

[4]楊雙鎖.回采巷道圍巖控制理論及錨固結(jié)構(gòu)支護(hù)原理[M].北京：煤炭工業(yè)出版社，2004.

[5]牛少卿.長(zhǎng)壁開采三順槽圍巖控制理論技術(shù)研究[D].太原：太原理工大學(xué)，2011.

[6]楊雙鎖.煤礦回采巷道圍巖控制理論探討[J].煤炭學(xué)報(bào)，2010，35（11）：1842-1853.

[7]R.N. Singh，I. Porter，J. Hematian. Finite element analysis of three-way roadway junctions in longwall mining[J].International Journal of Coal Geology，2001，45（1）：115-125.

[8]Taber，J.T.，Grenney，W.J.A multi-media expert system for intersection and roadway access design[J].Annual Meeting，Institute of Transportation Engineers，1995：467–470.

[9]Eckoff，P.A.，Braverman，T.N.Development and application of a refined roadway application model CAL3QHCR[J]. Joint Conference on Applications of Air Pollution Meteorology，1996，9（1）：617–621.

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作者簡(jiǎn)介：邢飛（1983—），男，山西長(zhǎng)治人，2013年畢業(yè)于東北大學(xué)，副總工程師，主要從事采礦工程方面的管理與技術(shù)工作。

〔編輯：白潔〕

Xihe Coal Mine South Rail Mechanism of Floor Heave of Roadway and Control Technology Research

Xing Fei ， Fu Maoxin

Abstract： Floor heave is a common ore mine in pressure behavior， which seriously affected the production of coal mine safety， coal mining is one of the most difficult problems to solve. By analyzing the factors of soft rock roadway floor heave， studied the floor deformation mechanism Xihe coal mine south rail Lane， was found to expansion and compression deflection type of composite kick drum. In order to effectively control the amount of kick drum， kick drum mechanism design based reinforcement program， using a new proposed includes a bottom anchor， anchoring the bottom inverted arch and two control methods to help support technology complex in a recent renovation project， and mine pressure through field observation data to prove its reliability and reasonable.

Key words： coal mine tunnel； large section of roadway； kick drum； numerical calculationendprint