弱胶结软岩巷道底臌机理分析及其治理措施.pdfVIP

工业技术 l■ ChinaSCienceandTechnologyReview 弱胶结软岩巷道底臌机理分析及其治理措施 任冬冬 周纪华 王长勇 王 克 (新汶矿业集团 (伊犁)能源开发有限责任公司伊犁一矿 新疆 伊犁 835300) [摘 要]弱胶结软岩巷道底板岩层 自身强度低、胶结程度差，遇到应力扰动易形成破碎区，而且变形持续时间长、自稳能力差。伊犁一矿主斜井随埋深底臌 日益严重，底臌量最高可达1．2m左右，严重影响作业空间和掘进效率。通过矿压监测数据和现场观察，并结合地应力空间分布规律和岩石物理力学性能实测结果， 确定了该矿底臌力学机理主要是物理型底臌和力学型底臌二者的复合型，在此基础上提出了适合三层煤巷道底臌的治理措施。 [关键词]弱胶结；软岩巷道 ；底臌；力学机理； 中图分类号：N941．3 文献标识码：A 文章编号：1009—914X(2013)30—0342—02 0前夸 由于巷道所处的地质条件、底板围岩性质和应力状态的差异，底板岩层向 目前矿建建设逐渐向西北部地区转移 ，而西北部地层成岩环境差 ，属于典 临空面鼓起的机理和方式也不尽相同，根据三层煤巷道底板岩性变化情况，并 型的弱胶结软岩，位于此层位中巷道底臌现象已经成为煤矿生产中面临的一个 结合地应力分布规律，通过现场监测得 出三层煤巷道底板变形机理为物理型底 难题[1-。。。严重的巷道底臌不仅是软岩巷道支护问题的核心之一 ，甚至在一些顶 臌与力学型底臌复合而成的。 帮相对比较稳定的巷道中，巷道底臌问题也非常突出 大量的现场实测资料表 (1)埋深逐渐增加，应力较大。地应力实测显示水平应力大于垂直应力 ，根 明，在软岩巷道顶底板移近量 中约有2／373／4是由底臌造成的。巷道底臌不仅 据最大水平应力理论可知，水平应力作用于巷道顶底板，垂直应力作用于巷道 会增大顶底板移近量，加剧巷道断面收缩，妨碍正常的运输、通行和通风，严重 两帮 。实测最大水平应力 已经超过底板泥岩强度 ，这还不考虑较高的垂直应力 时还必须停产起底维修 ，增加了巷道的维护费用，影响矿井的正常生产[341。有 向两帮转移后在两帮形成的应力集中区的压模效应引起的附加水平应力。这两 的巷道掘出后底臌持续长达十几年，每年都要投人大量的人力、物力、财力用于 部分水平应力的叠加在水平方向(指与巷道底板层面平行的方向)形成了强大 巷道的卧底工作，而且始终不能从根本上解决问题。同时，底板失稳还会影响到 的载荷作用在底板岩层上，这对无任何支护的煤层或者含夹矸煤层底板势必造 巷道两帮及顶板的稳定，底臌的持续发展不仅造成底板岩石进一步松动破坏， 成非常大的挤压破坏，造成底臌现象 。 还会加剧顶板下沉和两帮变形，形成恶性循环 ，引起支护体系发生整体破坏 ，危 (2)底板岩性差 根据岩石物理力学实验实测结果以及现场钻孔观察可知， 及矿井安全生产 -6]。 三层煤巷道底板煤层强度低 ，交接成都差导致底板煤层受综掘机采动后容易形 1工程地质概况 成浅部破碎区，因此，巷道掘出一段时间后，随着该岩层强度的逐步降低 ，在水 伊犁一矿三层煤巷道属于全煤巷道，煤层厚度平均为12．35m，巷道设计总 平方向的强大载荷作用下，便会发生变形破坏 ，这是形成底臌的第二个原因 长度为2156．336m，煤层基本顶为粉砂岩，岩性为灰色、松散、质软；直接顶为泥 (3)受水理作用影响。三层煤巷道局部地段底板揭露泥岩等软弱夹矸层，夹 岩、细砂岩，岩性为灰色、松散、质软；由东向西逐渐变为细砂岩。直接底和老底 矸本身强度低，在高水平应力作用下极易破坏，其次泥岩类夹矸具有遇水膨胀、 均为泥岩，其岩性为灰色、质软、层理较发育、手掰即碎、中下部为泥质细砂岩。 泥化的特性，而工作面开挖后往往由于施工用水的作用增加 了巷道底臌的破 室内实验表明：三层煤单轴抗压强度6．22MPa，抗拉强度0．21Mpa，内粘聚力 坏，而且伴随底臌的发生，底板岩层在应力作用下发生扩