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[摘要]巷道底鼓问题的实质就是巷道底板的破坏以及底板稳定性破坏，一旦发生底鼓问题，就意味着结构失稳。为此，在这里本文主要针对深部开采中巷道底鼓问题进行了以下方面的分析与探讨。
[关键字] 深部开采 巷道底鼓问题 分析
[中图分类号] TD82-9 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-36-2
在煤矿深部开采中，研究巷道底鼓的机理与特征，探讨科学有效经济的防治方法，是我们面临的一个关键性问题。因此，对深部开采中巷道底鼓问题的探讨有其必要性。
1 问题背景
巷道由于受回采或者说掘进的影响，使得围岩应用力状态发生很大的变化，同时，在维护过程中，围岩的性质也会发生变化，如两帮岩体与顶底板之之间的变形，或者向巷道内移动，又或者是底板向上隆起，这些现象都称之为底鼓。通常情况下，少量的底鼓并不会对巷道造成很大的危害，比如在巷道底鼓量在200mm以内时，由于其底鼓量级对通风和井下运输影响不大，为此，情况就不需要采用专门的措施进行处理，但是若是底鼓量较大，不仅会对围岩造成危害，而且还会妨碍到生产的进行，与此同时，底板作为整个巷道的基础部分，严重的底鼓必然会影响到整个巷道的稳定性。
目前，随着我国煤矿产业的快速发展，其开采深度也正在以每年8-12米的速度迅速增加，尤其是我國东部地区，其开采深度已经达到了每年10-25米的范围，根据大量的研究调查和数据显示，在未来的20年内，我国煤矿开采深度将会达到每年1000-1500米的深度。因此，在这样的开采环境下，随着开采深度的增加，会使得巷道的变形量也会迅速加大，比如现有的一些煤矿其巷道变形量已经达到了500mm以上，而有些巷道的变形量位移甚至于高达3000mm以上，比如金川镍铂矿区、铁法小康、淮南矿区等，要想对巷道进行维护是存在着很大困难的。
2 底鼓问题及其本特征
根据巷道底鼓的矿压观测以及现场调查发现，底鼓问题的其本特征主要表现为以下几点，具体如下：
首先，对于深井软岩而言，在整个巷道变形量中，底鼓量占据主要部分，比如某一矿区的具体情况和相关数据来进行说明，前三个月中，其井锚喷网支护巷道两帮内移、顶板下沉、以及底鼓量的比例具体如下：两帮内移量与底鼓量比为1：2.09，1：2.99，1：2.76，而顶板下沉量与底鼓量比为1：1.86，1：1.24，1：2.11。
其次，巷道底鼓没有受到采动影响的部分可以三个阶段，其中，第一阶段主要是底鼓速率急剧增加的阶段，一般会在第10天达到最大值，而第二个阶段主要是为底鼓速度锯齿下降阶段，而这个阶段的时间通常情况下会持续1个月左右，而第三个阶段则为常速底鼓阶段，但是这个阶段存在的一个问题是若是控制方法不当，底鼓仍旧会以较高的速度迅速发展流变，比如某一井锚支护巷道的实测曲线图（图1），在修复巷道时，通过对这3个阶段的重复，由于措施方法得当，巷道底鼓变形量大大降低，具体如图所示：
最后，巷道底鼓受采动影响主要是由工作面位置，即采动应力所决定的。如某一巷道采用的是29U型钢拱形可缩形支架支护，其棚距大约为0.5米，而在巷道掘时100天之后，底鼓量却达到623mm，经过数据计算与分析，发现其底鼓量占据整个巷道变形量的68%以上，并且对经过观察分析，在观测点与采面距离的90米处，已经位于采动影响的范围内，而且发现其底鼓量也在不断加大，整个巷道已经被严重破坏，而在工作面前方50米处的位置，巷道断面的各个参数已经不能满足安全生产要求和标准，必须要进行第三个的维修。
另外，位于风化地带、断裂带以及软岩层处的巷道，一般情况下，底鼓现象比较强烈，膨胀岩底板在遇到水量，底鼓现象会加剧，还有就是与不受采动影响的巷道相比，受采动影响的巷道其破坏现象更加严重。
3 巷道底鼓实验模拟
目前，随着我国煤矿产业的快速发展，其开采深度在迅速增加，尤其是我国东部地区，在未来的20年内，我国煤矿开采深度将会达到每年1000-1500米的深度，为此，这对巷道进行维护带来了一定的困难，在这里我们简单分析巷道底鼓实验模拟问题：巷道底鼓的矿压观测，巷道一般位于沉积岩中，沉积岩最为基本的特征就是层状赋存，为了研究岩体特性与底鼓的相互关系，设计以下模型实验对比，整个实验过程中，所有模型的底、帮和顶均为同一种材料，并且针对其试块强度进行相同的测试，但其结构却不同，在地质情况完全相同的情况下，发现底鼓的产生主要是由垂直应力所引起的，整个巷道变形量中，底鼓量占据主要部分。另外，对巷道的数值进行模拟分析，主要利用岩土力学数值，采用有限差分、有限元、离散无等计算，根据其计算结果表明，底板岩体的破碎程度与底鼓量的大小有着密切的关系，而且起着重要的决定性作用，而且这个计算结果与现场观测结果完全一致。
4 巷道底鼓防治措施
巷道底鼓的防治措施是在巷道产生显著底鼓之前，采取一些措施阻止底鼓的发生和延缓底鼓发生的时间，或在巷道产生底鼓显著之后，采取一些措施减小和控制底鼓。为了保持底板岩层和整个巷道围岩的稳定性，应以预防为主，治理为辅。在具体的实施中，巷道底鼓的防治措施主要从以下方面入手：
首先，要将巷道已经底鼓的部分清除，即起底，在具有强烈底鼓趋势的巷道中，往往需要多次起底（但不能完全制止底鼓），不仅起底工程量大、费用高，而且还影响两帮及顶板岩石的稳定性及矿井的正常生产；为此，需要控制巷道受回采或者说掘进的影响，避免围岩在应用力状态发生变化，同时，在维护过程中，控制围岩的性质变化，包括两帮岩体与顶底板之之间的变形，通过有效措施，控制向巷道内移动以及底板向上隆起，从而确保整个巷道的稳定性。
其次，要消除底鼓，就是要降低围岩应力、提高围岩强度和合理支护技术，正如我们所知巷道底鼓受采动影响主要是由工作面位置，即采动应力所决定的。为此，巷道需要采用钢拱形可缩形支架支护，并且经过大量的数据计算与分析，控制采动影响范围，进而有效控制底鼓量也在不断加大，有效避免整个巷道的严重破坏，与此同时，需要在工作面前方50米处的位置，对巷道断面的各个参数进行具体分析，从而进一步满足安全生产要求和标准。
5 总结
总而言之，矿山开采中的底鼓现象由于井巷未开采前处于一定的原岩应力场中，开采破坏了原岩应力的平衡，地应力向开挖空间释放或者向其他地方转移所导致整个围岩的稳定性缺失，最终影响到开采效益。为此，必须要重视底鼓现象，加强底鼓机理分析和实验模拟分析，采取科学有效的防治方法，确保岩体的原岩应力，避免在岩石地应力的作用下，巷道或采场等底板突起的现象的发生。
参考文献
[1]李夕兵.硬岩金属矿山深部开采中的动力学问题[A].中国岩石力学与工程学会、俄罗斯科学院西伯利亚分院矿业研究所、中国辽宁工程技术大学、中国人民解放军理工大学.第一届中俄矿山深部开采岩石动力学高层论坛论文集[C].中国岩石力学与工程学会、俄罗斯科学院西伯利亚分院矿业研究所、中国辽宁工程技术大学、中国人民解放军理工大学，2011：19.
[2]李夕兵，何涛，姚金蕊，马春德，何忠国.加固底板控制软岩巷道底鼓数值模拟和现场试验[J].科技导报，2011，（34）：31-36.
[3]孟庆彬，乔卫国，林登阁，门燕青.彭庄煤矿软岩巷道底鼓控制技术及数值模拟研究[J].煤炭工程，2011，（02）：68-70+73.
[4]张纯如.回采巷道底鼓防治及其机理研究[J].黑龙江科技信息，2011，（13）：21.
[关键字] 深部开采 巷道底鼓问题 分析
[中图分类号] TD82-9 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2013）-2-36-2
在煤矿深部开采中，研究巷道底鼓的机理与特征，探讨科学有效经济的防治方法，是我们面临的一个关键性问题。因此，对深部开采中巷道底鼓问题的探讨有其必要性。
1 问题背景
巷道由于受回采或者说掘进的影响，使得围岩应用力状态发生很大的变化，同时，在维护过程中，围岩的性质也会发生变化，如两帮岩体与顶底板之之间的变形，或者向巷道内移动，又或者是底板向上隆起，这些现象都称之为底鼓。通常情况下，少量的底鼓并不会对巷道造成很大的危害，比如在巷道底鼓量在200mm以内时，由于其底鼓量级对通风和井下运输影响不大，为此，情况就不需要采用专门的措施进行处理，但是若是底鼓量较大，不仅会对围岩造成危害，而且还会妨碍到生产的进行，与此同时，底板作为整个巷道的基础部分，严重的底鼓必然会影响到整个巷道的稳定性。
目前，随着我国煤矿产业的快速发展，其开采深度也正在以每年8-12米的速度迅速增加，尤其是我國东部地区，其开采深度已经达到了每年10-25米的范围，根据大量的研究调查和数据显示，在未来的20年内，我国煤矿开采深度将会达到每年1000-1500米的深度。因此，在这样的开采环境下，随着开采深度的增加，会使得巷道的变形量也会迅速加大，比如现有的一些煤矿其巷道变形量已经达到了500mm以上，而有些巷道的变形量位移甚至于高达3000mm以上，比如金川镍铂矿区、铁法小康、淮南矿区等，要想对巷道进行维护是存在着很大困难的。
2 底鼓问题及其本特征
根据巷道底鼓的矿压观测以及现场调查发现，底鼓问题的其本特征主要表现为以下几点，具体如下：
首先，对于深井软岩而言，在整个巷道变形量中，底鼓量占据主要部分，比如某一矿区的具体情况和相关数据来进行说明，前三个月中，其井锚喷网支护巷道两帮内移、顶板下沉、以及底鼓量的比例具体如下：两帮内移量与底鼓量比为1：2.09，1：2.99，1：2.76，而顶板下沉量与底鼓量比为1：1.86，1：1.24，1：2.11。
其次，巷道底鼓没有受到采动影响的部分可以三个阶段，其中，第一阶段主要是底鼓速率急剧增加的阶段，一般会在第10天达到最大值，而第二个阶段主要是为底鼓速度锯齿下降阶段，而这个阶段的时间通常情况下会持续1个月左右，而第三个阶段则为常速底鼓阶段，但是这个阶段存在的一个问题是若是控制方法不当，底鼓仍旧会以较高的速度迅速发展流变，比如某一井锚支护巷道的实测曲线图（图1），在修复巷道时，通过对这3个阶段的重复，由于措施方法得当，巷道底鼓变形量大大降低，具体如图所示：
最后，巷道底鼓受采动影响主要是由工作面位置，即采动应力所决定的。如某一巷道采用的是29U型钢拱形可缩形支架支护，其棚距大约为0.5米，而在巷道掘时100天之后，底鼓量却达到623mm，经过数据计算与分析，发现其底鼓量占据整个巷道变形量的68%以上，并且对经过观察分析，在观测点与采面距离的90米处，已经位于采动影响的范围内，而且发现其底鼓量也在不断加大，整个巷道已经被严重破坏，而在工作面前方50米处的位置，巷道断面的各个参数已经不能满足安全生产要求和标准，必须要进行第三个的维修。
另外，位于风化地带、断裂带以及软岩层处的巷道，一般情况下，底鼓现象比较强烈，膨胀岩底板在遇到水量，底鼓现象会加剧，还有就是与不受采动影响的巷道相比，受采动影响的巷道其破坏现象更加严重。
3 巷道底鼓实验模拟
目前，随着我国煤矿产业的快速发展，其开采深度在迅速增加，尤其是我国东部地区，在未来的20年内，我国煤矿开采深度将会达到每年1000-1500米的深度，为此，这对巷道进行维护带来了一定的困难，在这里我们简单分析巷道底鼓实验模拟问题：巷道底鼓的矿压观测，巷道一般位于沉积岩中，沉积岩最为基本的特征就是层状赋存，为了研究岩体特性与底鼓的相互关系，设计以下模型实验对比，整个实验过程中，所有模型的底、帮和顶均为同一种材料，并且针对其试块强度进行相同的测试，但其结构却不同，在地质情况完全相同的情况下，发现底鼓的产生主要是由垂直应力所引起的，整个巷道变形量中，底鼓量占据主要部分。另外，对巷道的数值进行模拟分析，主要利用岩土力学数值，采用有限差分、有限元、离散无等计算，根据其计算结果表明，底板岩体的破碎程度与底鼓量的大小有着密切的关系，而且起着重要的决定性作用，而且这个计算结果与现场观测结果完全一致。
4 巷道底鼓防治措施
巷道底鼓的防治措施是在巷道产生显著底鼓之前，采取一些措施阻止底鼓的发生和延缓底鼓发生的时间，或在巷道产生底鼓显著之后，采取一些措施减小和控制底鼓。为了保持底板岩层和整个巷道围岩的稳定性，应以预防为主，治理为辅。在具体的实施中，巷道底鼓的防治措施主要从以下方面入手：
首先，要将巷道已经底鼓的部分清除，即起底，在具有强烈底鼓趋势的巷道中，往往需要多次起底（但不能完全制止底鼓），不仅起底工程量大、费用高，而且还影响两帮及顶板岩石的稳定性及矿井的正常生产；为此，需要控制巷道受回采或者说掘进的影响，避免围岩在应用力状态发生变化，同时，在维护过程中，控制围岩的性质变化，包括两帮岩体与顶底板之之间的变形，通过有效措施，控制向巷道内移动以及底板向上隆起，从而确保整个巷道的稳定性。
其次，要消除底鼓，就是要降低围岩应力、提高围岩强度和合理支护技术，正如我们所知巷道底鼓受采动影响主要是由工作面位置，即采动应力所决定的。为此，巷道需要采用钢拱形可缩形支架支护，并且经过大量的数据计算与分析，控制采动影响范围，进而有效控制底鼓量也在不断加大，有效避免整个巷道的严重破坏，与此同时，需要在工作面前方50米处的位置，对巷道断面的各个参数进行具体分析，从而进一步满足安全生产要求和标准。
5 总结
总而言之，矿山开采中的底鼓现象由于井巷未开采前处于一定的原岩应力场中，开采破坏了原岩应力的平衡，地应力向开挖空间释放或者向其他地方转移所导致整个围岩的稳定性缺失，最终影响到开采效益。为此，必须要重视底鼓现象，加强底鼓机理分析和实验模拟分析，采取科学有效的防治方法，确保岩体的原岩应力，避免在岩石地应力的作用下，巷道或采场等底板突起的现象的发生。
参考文献
[1]李夕兵.硬岩金属矿山深部开采中的动力学问题[A].中国岩石力学与工程学会、俄罗斯科学院西伯利亚分院矿业研究所、中国辽宁工程技术大学、中国人民解放军理工大学.第一届中俄矿山深部开采岩石动力学高层论坛论文集[C].中国岩石力学与工程学会、俄罗斯科学院西伯利亚分院矿业研究所、中国辽宁工程技术大学、中国人民解放军理工大学，2011：19.
[2]李夕兵，何涛，姚金蕊，马春德，何忠国.加固底板控制软岩巷道底鼓数值模拟和现场试验[J].科技导报，2011，（34）：31-36.
[3]孟庆彬，乔卫国，林登阁，门燕青.彭庄煤矿软岩巷道底鼓控制技术及数值模拟研究[J].煤炭工程，2011，（02）：68-70+73.
[4]张纯如.回采巷道底鼓防治及其机理研究[J].黑龙江科技信息，2011，（13）：21.