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摘要：巷道底鼓使巷道断面缩小，阻碍井下交通和人员行走，妨碍通风，甚至造成整个巷道报废，严重影响矿山的生产和安全。对底鼓机理和影响因素进行了分析，在此基础上提出了防止底鼓的措施，即合理的巷道布置、底板卸压、利用支护预防底鼓和对巷道底板进行加固。
关键词：巷道底鼓；巷道布置；底板加固
中图分类号：X752文献标识码： A 文章编号：
0 引言
据调查煤炭开采每年以 15 m 的速度向地下延伸，说明浅部煤炭资源已不能满足国民经济发展的需要。为了解决煤炭资源与经济发展的矛盾，深部开采煤炭成为一个发展方向。但是深部开采遇到了一系列前所未有的困难，如巷道的底鼓造成支护困难，从而影响矿井的安全生产。因此，研究巷道底鼓发生机理及其影响因素，采取合理的防治措施，对保证深部资源开采，提高人员安全保证，有着重大的理论意义和实际应用价值
1 底鼓的机理与方式
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，底鼓的方式及其机理存在根本的不同，一般可分为四大类:
1.1 遇水膨胀性底鼓
在矿井生产中，巷道底板经常积水，遇到矿物成分含蒙脱石的膨胀岩时，就会遇水膨胀而引起膨胀性底鼓。工程中遇到的膨胀性岩石通常有两种:一种是化学转化膨胀岩石，另一种是指含有强亲水性粘土矿物的粘土类岩石。
1.2 剪切错动性底鼓
此类底鼓主要发生在直接底板，当巷道直接底板为完整岩层且厚度大于 1/3 的巷道宽度时，即使是整体性结构岩层，在高应力作用下，巷道底板也容易遭到剪切破坏。
1.3 挤压流动性底鼓
挤压流动性底鼓是在两帮的压模效应和采动影响下，底板软弱破碎岩层挤压流动到巷道内。此类底鼓常发生在直接底板为软弱破碎岩层(如泥岩、粘土岩、煤等)，而两帮和顶板结构较完整，且强度大大高于底板。
2 底鼓的主要影响因素
2.1 底板岩性
底板岩层的结构状态(如薄层结构、厚层结构、破碎结构等)、软弱程度及软弱岩层的厚度直接决定着巷道底板发生底臌的大小及形态。当底板位于坚硬的砂岩中时，一般处于稳定状态；而当底板位于软弱的泥岩、页岩或断层破碎带中时，由于这些岩体吸水率高、强度低、裂隙发育、自身稳定性和承载能力差，在地应力作用下极易产生底臌，造成底板失稳破坏。尤其是煤层底板，通常具有高度平滑的擦痕面，即使在地压低的条件下也能流动。
2.2 地压
井巷围岩中的支承压力是造成底鼓的决定性因素。随着开采深度的加大，地应力也相应增大，另外受采动影响造成底板应力集中，岩石松软，当侧压大时压力由两帮传递到底板，底板无法承受较大压力而产生变形。位于残留矿柱下面的巷道也有底鼓的现象，这是因为存在着一个高支承压力带所至。一般来说，巷道埋深、岩层应力越大，底臌越严重；巷道围岩所承受的垂直应力和水平地质构造应力都可能引起底鼓。
2.3 巷道的大小和形状
巷道底鼓与巷道本身的大小和形状有关，宽大的巷道比窄巷道更易发生底鼓，而巷道的宽度是由采矿作业的相关要求而选取的。在某些情况下，为有效利用空间，巷道断面通常采用直墙拱形或梯形等形状。由于底板不能形成稳定的拱形结构使得底臌量加大，相关测试表明，在相同条件下，直墙半圆拱巷道的底臌量比圆形巷道的底臌量大 1/3。
3 巷道底鼓的防治措施
巷道底鼓的防治措施可分为两个方面。一方面将巷道已底鼓的部分清除即起底。它是现场应用很广泛的一种治理底鼓的方法，是一种消极的治理底鼓的措施在具有强烈底鼓趋势的巷道中，往往需要多次起底，但并不能完全制止底鼓，不仅起底工程量大、费用高，而且还影响两帮及顶板岩层的稳定性和矿井的正常生产。另一方面是采取措施消除底鼓。目前防治底鼓的措施主要从降低巷道围岩應力，加固围岩或保持围岩的强度这两个方面考虑。
3.1 合理的巷道布置
从巷道围岩控制的角度出发，布置巷道时应重视下列问题：①在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。②如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用，或者尽量缩短支承压力影响时间。③在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。④巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。⑤相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。⑥巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。
3.2 底板卸压
巷道应力集中是产生底鼓的原因之一，因此将巷道边缘处的高应力转移至内部具有支承能力且未破坏的岩层中，降低度板的应力，减缓应力集中，可以有效的制止底鼓。底板卸压有两种情况：
(1) 底板添加切缝
底板切缝可以使底板的各种应力释放，减少应力集中，使高应力向岩层深部发生转移，从而对底板的变形有一定的控制。卸压切缝还可以用填充材料加以充填，不但可以提高底板的支护阻力，还可以阻止因两帮侧压力的作用而产生切缝滑动。
(2) 巷道卸载爆破
在巷道底板以一定间距打眼，用爆破法将岩石加以破坏，提高底板的孔隙率，避免和减轻碎胀作用，并在巷道底板形成一个裂缝集中区，来自巷道的侧向压力，向深度更大的地方发生转移。
3.3 利用支护预防底鼓
软岩巷道开挖后，原始应力平衡状态被破坏，产生大的塑性变形，如采用刚度很大的支护来承受很大的变形地压，支架反而遭到破坏，造成很高的反修率。为了防止底鼓，必须采取不同的支护形式。
3.4 巷道底板的加固
①用锚杆加固底板 底板锚杆治理底臌是一种经济且有效的手段，一般适用于完整性较好的中硬层状岩层。锚杆布置为斜孔，锚入两帮下面(约与巷道两帮成 35～40°)的地层中。能否采用锚杆加固底板，应从巷道底板的岩性和强度、岩石对水的敏感性、底板中滑移层面的情况和岩层间联结的稳固性等方面考虑。②底板注浆底板岩层注入浆液，浆液将渗入岩层破碎面，浆液凝固后可以将已破碎岩层重新粘结起来，只承受来自两帮的平行层理的压力，增大了岩体的内聚力和摩擦力，从而提高其抗变形能力。
4 结束语
通过对巷道底鼓的成因分析研究，得到了防治巷道底鼓的基本措施。这些措施对实际的生产有着一定的意义。对软岩矿井调查研究，因地制宜，选则合适的措施，对煤矿的深部开采及创造高产高效矿井提供了理论和实践的保障。
参考文献：
[1]康红件.软岩巷道底鼓机理及防治[M].北京:煤炭工业出版社，1993.
[2]姜耀东.软岩巷道底鼓机理及其控制措施的研究[M].北京:中国矿业大学，1993.
关键词：巷道底鼓；巷道布置；底板加固
中图分类号：X752文献标识码： A 文章编号：
0 引言
据调查煤炭开采每年以 15 m 的速度向地下延伸，说明浅部煤炭资源已不能满足国民经济发展的需要。为了解决煤炭资源与经济发展的矛盾，深部开采煤炭成为一个发展方向。但是深部开采遇到了一系列前所未有的困难，如巷道的底鼓造成支护困难，从而影响矿井的安全生产。因此，研究巷道底鼓发生机理及其影响因素，采取合理的防治措施，对保证深部资源开采，提高人员安全保证，有着重大的理论意义和实际应用价值
1 底鼓的机理与方式
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，底鼓的方式及其机理存在根本的不同，一般可分为四大类:
1.1 遇水膨胀性底鼓
在矿井生产中，巷道底板经常积水，遇到矿物成分含蒙脱石的膨胀岩时，就会遇水膨胀而引起膨胀性底鼓。工程中遇到的膨胀性岩石通常有两种:一种是化学转化膨胀岩石，另一种是指含有强亲水性粘土矿物的粘土类岩石。
1.2 剪切错动性底鼓
此类底鼓主要发生在直接底板，当巷道直接底板为完整岩层且厚度大于 1/3 的巷道宽度时，即使是整体性结构岩层，在高应力作用下，巷道底板也容易遭到剪切破坏。
1.3 挤压流动性底鼓
挤压流动性底鼓是在两帮的压模效应和采动影响下，底板软弱破碎岩层挤压流动到巷道内。此类底鼓常发生在直接底板为软弱破碎岩层(如泥岩、粘土岩、煤等)，而两帮和顶板结构较完整，且强度大大高于底板。
2 底鼓的主要影响因素
2.1 底板岩性
底板岩层的结构状态(如薄层结构、厚层结构、破碎结构等)、软弱程度及软弱岩层的厚度直接决定着巷道底板发生底臌的大小及形态。当底板位于坚硬的砂岩中时，一般处于稳定状态；而当底板位于软弱的泥岩、页岩或断层破碎带中时，由于这些岩体吸水率高、强度低、裂隙发育、自身稳定性和承载能力差，在地应力作用下极易产生底臌，造成底板失稳破坏。尤其是煤层底板，通常具有高度平滑的擦痕面，即使在地压低的条件下也能流动。
2.2 地压
井巷围岩中的支承压力是造成底鼓的决定性因素。随着开采深度的加大，地应力也相应增大，另外受采动影响造成底板应力集中，岩石松软，当侧压大时压力由两帮传递到底板，底板无法承受较大压力而产生变形。位于残留矿柱下面的巷道也有底鼓的现象，这是因为存在着一个高支承压力带所至。一般来说，巷道埋深、岩层应力越大，底臌越严重；巷道围岩所承受的垂直应力和水平地质构造应力都可能引起底鼓。
2.3 巷道的大小和形状
巷道底鼓与巷道本身的大小和形状有关，宽大的巷道比窄巷道更易发生底鼓，而巷道的宽度是由采矿作业的相关要求而选取的。在某些情况下，为有效利用空间，巷道断面通常采用直墙拱形或梯形等形状。由于底板不能形成稳定的拱形结构使得底臌量加大，相关测试表明，在相同条件下，直墙半圆拱巷道的底臌量比圆形巷道的底臌量大 1/3。
3 巷道底鼓的防治措施
巷道底鼓的防治措施可分为两个方面。一方面将巷道已底鼓的部分清除即起底。它是现场应用很广泛的一种治理底鼓的方法，是一种消极的治理底鼓的措施在具有强烈底鼓趋势的巷道中，往往需要多次起底，但并不能完全制止底鼓，不仅起底工程量大、费用高，而且还影响两帮及顶板岩层的稳定性和矿井的正常生产。另一方面是采取措施消除底鼓。目前防治底鼓的措施主要从降低巷道围岩應力，加固围岩或保持围岩的强度这两个方面考虑。
3.1 合理的巷道布置
从巷道围岩控制的角度出发，布置巷道时应重视下列问题：①在时间和空间上尽量避开采掘活动的影响，最好将巷道布置在煤层开采后所形成的应力降低区域内。②如果不能避开采动支承压力的影响，应尽量避免支承压力叠加的强烈作用，或者尽量缩短支承压力影响时间。③在采矿系统允许的距离范围内，选择稳定的岩层或煤层布置巷道，尽量避免水与松软膨胀岩层直接接触。④巷道通过地质构造带时，巷道轴向应尽量垂直断层构造带或向、背斜构造。⑤相邻巷道或硐室之间选择合理的岩柱宽度。⑥巷道的轴线方向尽可能与构造应力方向平行，避免与构造应力方向垂直。
3.2 底板卸压
巷道应力集中是产生底鼓的原因之一，因此将巷道边缘处的高应力转移至内部具有支承能力且未破坏的岩层中，降低度板的应力，减缓应力集中，可以有效的制止底鼓。底板卸压有两种情况：
(1) 底板添加切缝
底板切缝可以使底板的各种应力释放，减少应力集中，使高应力向岩层深部发生转移，从而对底板的变形有一定的控制。卸压切缝还可以用填充材料加以充填，不但可以提高底板的支护阻力，还可以阻止因两帮侧压力的作用而产生切缝滑动。
(2) 巷道卸载爆破
在巷道底板以一定间距打眼，用爆破法将岩石加以破坏，提高底板的孔隙率，避免和减轻碎胀作用，并在巷道底板形成一个裂缝集中区，来自巷道的侧向压力，向深度更大的地方发生转移。
3.3 利用支护预防底鼓
软岩巷道开挖后，原始应力平衡状态被破坏，产生大的塑性变形，如采用刚度很大的支护来承受很大的变形地压，支架反而遭到破坏，造成很高的反修率。为了防止底鼓，必须采取不同的支护形式。
3.4 巷道底板的加固
①用锚杆加固底板 底板锚杆治理底臌是一种经济且有效的手段，一般适用于完整性较好的中硬层状岩层。锚杆布置为斜孔，锚入两帮下面(约与巷道两帮成 35～40°)的地层中。能否采用锚杆加固底板，应从巷道底板的岩性和强度、岩石对水的敏感性、底板中滑移层面的情况和岩层间联结的稳固性等方面考虑。②底板注浆底板岩层注入浆液，浆液将渗入岩层破碎面，浆液凝固后可以将已破碎岩层重新粘结起来，只承受来自两帮的平行层理的压力，增大了岩体的内聚力和摩擦力，从而提高其抗变形能力。
4 结束语
通过对巷道底鼓的成因分析研究，得到了防治巷道底鼓的基本措施。这些措施对实际的生产有着一定的意义。对软岩矿井调查研究，因地制宜，选则合适的措施，对煤矿的深部开采及创造高产高效矿井提供了理论和实践的保障。
参考文献：
[1]康红件.软岩巷道底鼓机理及防治[M].北京:煤炭工业出版社，1993.
[2]姜耀东.软岩巷道底鼓机理及其控制措施的研究[M].北京:中国矿业大学，1993.