摘要：本文通过对陈四楼煤矿-720轨道大巷多处底臌原因分析，找出了有效的防治方法，利用底板中部开卸压槽的技术路线控制巷道底臌，解决了陈四楼煤矿-720m轨道大巷的支护难题，为矿井安全生产提供了有力的技术保障。
关键词：轨道大巷；底臌；卸压；支护方案；施工工艺
一、概况
陈四楼煤矿位于豫、皖两省交界的河南省永城市北部，1997年11月正式投产，设计生产能力240万吨/年，核定生产能力356万吨/年。
陈四楼煤矿-720轨道大巷局部地段底臌突出，顶板开裂剥落，尤其帮底角处已严重内移，多数地段需要重新翻修，严重影响了采区开拓延伸工程的正常进行。为从根本上解决支护问题，必须综合考虑深部岩体赋存的环境和开挖卸荷损伤等因素，分析高应力巷道围岩变形破坏机理，从而找到切实可行的深井高地应力巷道围岩变形控制方案。
本文采用理论分析、现场试验等方法来分析研究陈四楼煤矿-720轨道大巷底臌机理及治理技术，优化施工方案和施工工艺，提高巷道一次成巷率，满足矿井安全生产要求，解决煤矿的后顾之忧。
二、轨道大巷底臌机理
-720轨道大巷底臌经分析主要由以下几种因素控制。
1、围岩性质
-720轨道大巷为穿层巷道，穿过岩层为薄层泥岩、煤线、砂质泥岩以及中细粒砂岩，围岩强度相差较大，巷道软弱岩层厚度不均匀，巷道帮底难免出现一定程度的变形或破坏，-720轨道大巷围岩以砂质泥岩和中细砂岩为主，其中底板岩层较均一，岩石强度较大，围岩性质不是影响巷道底臌的主要因素。
2、水理作用
-720轨道大巷位于南五采区，灰岩裂隙承压水的威胁，巷道开掘后，由于岩石较坚硬，松动圈范围较小，岩石在浸水的条件下，软化崩解而松散破碎，松动圈范围不断扩大，围岩强度越来越低，产生大量的膨胀变形。
3、支护强度
-720轨道大巷原支护采用锚网喷支护，锚杆为Φ20×2000 mm高强锚杆，锚固体承载厚度较小，是一种常规的支护方式，没有根据巷道的实际需要来设计，既没有采用底板锚杆，也没有采取封闭底板围岩等防水措施，也没有采用帮角加固控制底臌技术。因此，其底臌速度比顶板和两帮移近速度大得多。
三、轨道大巷底臌防治思路
-720轨道大巷底臌的主要影响因素，以水理作用和支护强度为主，底板弱面和围岩性质为次要因素。因此，-720轨道大巷底臌治理的思路为：
提高顶部围岩的主动承载能力的同时底板开卸压槽，滞后注浆密实，适度释放巷道围岩积聚的高应力能量，使巷道底板的高应力区域向深部转移，底板处于地应力区域，有利于巷道底板长期稳定。
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四、底板卸压支护技术
巷道围岩既是施载体又是受载体，巷道维护必须从两方面着手：一是加固围岩，即加强支护法；另一是控制围岩应力场分布状态，避免在巷道围岩内出现过高的应力集中和拉应力区，即应力控制法。
底板中部卸压槽是应力控制法的一种，是指在巷道帮部或底部利用风镐或爆破开掘出一定宽度和深度的槽，底板应力分布发生变化，最大应力向围岩深部转移，巷道浅部围岩受到的应力减小，从而可以控制浅部围岩的变形和破坏，承载力增强。卸压支护的基本原理是：在巷道掘进及服务期间，采用人工的方法对围岩的碎胀变形进行有控制的释放，使巷道周边形成的应力峰值向远离巷道周边的围岩深部转移，使巷道处于应力降低区中，以此达到有效维护巷道的目的。
采用的是巷道底板中间开挖卸压槽的方法。成巷以后，在巷道两帮采用高强锚杆和锚索网联合支护，控制两帮的稳定性，之后在巷道底板中间开挖宽500mm，深1.5m的卸压槽，为围岩底臌变形预留一定的空间，释放底板集中的高应力，在底板形成一个“弱结构”。然后，定期的观察巷道支护的受力变形情况，当发现中间卸压槽里破碎岩石被压缩密实，巷道有底臌的趋势时，“弱结构”对巷道底板进行了有控制的应力释放。经过这一个时期的应力调整，底板的高应力得到了一定程度的释放，及时对巷道底板和两帮注浆加固，控制两帮和底板的稳定性，巷道围岩又形成了“小强结构”，围岩的高应力和巷道支护之间会逐渐趋于平衡，此时，巷道围岩进入一个相对稳定的阶段。底板卸压槽有以下特点：
1）底板开卸压槽后，底板岩层由向上移动转向槽内空间，底臌量减小，但两帮的移近量有所增加。随着卸压槽宽度与深度的增加，这种现象尤为明显。所以底板卸压槽对两帮位移的控制是不利的。
2）底板开卸压槽卸压效果主要受卸压槽深度影响，合理的卸压槽深度直接影响着卸压效果。研究表明：当卸压槽深度小于巷道底板宽度的一半时，卸压效果不明显，要想达到理想的卸压效果，卸压槽深度应尽量大于底板宽度的一半。
3）底板岩层向卸压槽空间移动，所以卸压槽会逐渐闭合，闭合后底板会重新臌起。所以切缝应预留一定的宽度，防止切缝完全闭合，一般切缝的合理宽度应在500～600mm的范围内。
4）底板开卸压槽以后，待卸压完毕，应当充填，这样不但可以控制底板的持续变形，而且可以防止水的侵入。充填材料的强度不应大于底板岩层强度的50%～70%。
五、底板卸压槽工艺
底板中部卸压槽的施工在耙矸机后进行，施工时间在巷道开挖20天左右，沿巷道走向布置在巷道中间，宽500mm，深1.5m。底板卸压槽在施工中采用分次爆破，第一次爆破时，布置双排眼，眼深不得低于0.8m，炮眼个数不得大于20个，最小抵抗线不小于0.3m，装药量不得大于0.125kg/眼。封泥长度满眼封实，采用连续正向装药结构。第一次爆破后，人工将爆破的矸石清净，保证卸压槽深度不得低于500mm深。如卸压槽内有积水，必须使用气动隔膜泵先将卸压槽内内的积水排净，然后再打眼，进行第二次爆破。第二次爆破时，布置单排眼，眼深不得低于0.8m，炮眼个数不得大于20个，最小抵抗线不小于0.3m，装药量不得大于0.25kg/眼，封泥长度满眼封实，采用连续正向装药结构。第二次爆破后，开挖好的卸压槽上面采用10mm厚的钢板或20mm厚木板盖严，防止人员或物件陷入。
由于底板中部卸压槽施工技术，成功解决了底板中部卸压槽的施工难题，减少了工人大量的体力劳动，提高了施工效率。
六、社会效益
采用底板中部开卸压槽的技术路线控制巷道底臌，解决了陈四楼煤矿-720m轨道大巷的支护难题，改善巷道支护状况，满足通风、运输、行人要求，大大降低巷道扩修工程量，达到了预期支护效果，满足了矿井安全生产要求，为矿井南五采区开拓延伸提供了有力的技术保障。
作者简介：于志刚（1980年3月-），男，黑龙江汤原人，工程师，工程硕士，2004年毕业于黑龙江科技大学采矿工程专业。
论文作者:于志刚
论文发表刊物:《基层建设》2018年第6期
论文发表时间:2018/5/23
标签：巷道论文; 底板论文; 围岩论文; 应力论文; 轨道论文; 岩层论文; 煤矿论文; 《基层建设》2018年第6期论文;