河南科技
2019年8月
HenanScienceandTechnology
矿业与水利
高应力回采巷道底鼓防治技术研究
张正萌张忠玉王新
（内蒙古黄陶勒盖煤炭有限责任公司巴彦高勒煤矿，内蒙古
鄂尔多斯017312）
摘要：以311307工作面为研究对象，分析了巷道发生底鼓的机理，并采用FLAC3D模拟巷道底板采用卸压
槽及注浆锚杆后底板应力、105mm位移及塑性区情况。根据模拟结果可知，采用联合措施后底板最大底鼓量为知，联合治理措施取得了良好效果。。此外，分别设计了卸压槽及注浆锚杆参数，通过监测底鼓量对治理效果进行检验。根据监测结果可关键词：底鼓；卸压槽；注浆锚杆；底板位移
中图分类号：TD353.5
文献标识码：A
文章编号：1003-5168（2019）22-0104-03
StudyonPreventionZHANGZhengmengStressTechnologyMiningZHANGRoadway
ofFloorHeaveinHigh
（InnerMongoliaHuangtaoLegaiCoalCo.,Ltd.BayanGaoleZhongyuCoalMineWANG，ErdosXin
InnerMongolia017312）
Abstract:analyzed.backingtheplateTheTakingofFLAC3D311307thegroutingwasworkingusedanchor.tofacesimulateastheresearchAccordingthetostress,object,thesimulationdisplacementthemechanismresults,andtheplasticofthejointzonebottomwasofadopted.thedrumbackingintheroadwaywasAfterplatethemeasure,andtheingchormaximumweredesignedbottomseparately.drumoftheThebottomeffectplateofthewasbottom105mm.drumThewasparametersmonitoredofbypressuremonitoringreliefthegroovebottomanddrum.groutingAccord⁃
an⁃Keywords:tothemonitoringbottomdrumresults,；pressurethejointrelieftreatmentgroove；measuresgroutinghadanchorachieved；floordisplacementgoodresults.由于矿井开采地质条件复杂，巷道掘进后底板容易面宽度为299.5m，采高平均为5.94m。工作面巷道直接底形成应力集中现象，严重影响巷道的稳定性［1-4］。底板为为平均厚度5.76m的砂质泥岩，岩层强度低，巷道底板容软岩的巷道底板应力显现更剧烈，在高应力作用下，底板易形成应力集中区，当集中应力超过底板岩层所能承载发生塑性变形破坏，围岩滑移变形运动，巷道底板出现底
的极限时，巷道发生底鼓。根据统计表明，胶带巷至掘进鼓［5，6］
。如果不能及时进行治理，不但影响巷道的施工进
完成后，底板鼓起平均速度为0.65mm/d，巷道多数区域底度，在应力集中到一定程度，还有可能发生底板型冲击地鼓量超过500m。由于底板变形速率及变形量大，导致巷压。因此，对于高应力回采巷道，应及时采取有效的治理道不停返修。
措施，加强底板支护强度，保证工作面安全高效回采。
1
工作面概况
2
底鼓发生机理
由于311307工作面埋深600m以上，底板岩层强度相巴彦高勒煤矿311307综采工作面位于13盘区中北对较低。巷道掘进后，上覆岩层垂直应力、底板水平应力部，为13盘区第二个工作面，南部为311306工作面，西部及构造应力等在巷道底板集中形成应力密实区，该区域为13盘区边界，东部为13盘区大巷保护煤柱，北部为实内底板岩层由弹性状态转化为塑性状态。随着应力不断炭区。地面标高为+1275.8～+1285.2m，工作面标高增大，底板应力密实区不断膨胀挤压破坏区岩层，使破坏为+613.7～+638.6m。工作面开采煤层为3-1煤层，工作
区的岩层发生频繁的剪切破坏，破裂面贯通敞开区并延
收稿日期：2019-07-05
作者简介：张正萌（1989—），男，本科，中级工程师，综采工区技术员，研究方向：煤矿开采。
第22期
高应力回采巷道底鼓防治技术研究
·105·
伸到巷道底板，巷道发生底鼓，如图1所示。
对于未采用联合措施最大底鼓量减小了79%。最大底鼓量出现在底板卸压槽与巷道两帮底角之间处。
支承压力
巷道
密实区
破坏区敞开区
底板
底煤
图1巷道发生底鼓示意图
（a）水平应力
（b）垂直应力
3底鼓防治技术数值模拟
图2底板应力示意图
由图2可知，311307工作面巷道底板开挖卸压槽后，巷道掘进后受高应力影响出现底鼓，常见的底鼓防巷道底板的应力逐渐向卸压槽底部转移，在卸压槽底部治技术主要有加固法和卸压法，多数矿井采用两者相结形成一个凹形应力集中区，应力最大峰值为18MPa，从而合的治理措施。卸压法是通过开挖底板卸压槽、钻孔爆导致巷道底板区域的应力值减小。
破等措施来释放底板积聚的能量；加固法主要是通过采用锚杆锚索支护、底板注浆等措施来提高底板的强度。
3.1采用FLAC3D模拟方案
模拟311307工作面底板采用卸压法和加固法联合支护后巷道底板应力、位移及塑性区情况。根据工作面地质条件建立90m×50m×50m模型，材料参数如表1所示
表1
模型各岩层力学参数
岩性体积模量剪切模量内聚力抗拉强度摩擦角密度
厚度
/GPa/GPa细粒砂岩15.611.2/MPa4.25/MPa6.833/°
（kg/m3）/m砂质泥岩10.03.532238016.35
煤层2913008.26砂质泥岩10.04.5
3.87
2.41.00.823224005.94细粒砂岩
15.611.274.252.4
3.56.8
33
2300380
5.763.2311307模拟结果分析
6.85
浆锚杆相结合的措施，工作面巷道底板采用开挖卸压槽与底板注
底板开挖宽为0.5m、深为1.5m的
图3底板塑性区分布示意图
卸压槽；距两帮1m安装长度为6.0m的注浆锚杆，间排距
由图3可知，311307工作面底板最大塑性破坏深度800为4.5m，巷道底板表面及卸压槽两帮发生拉伸破坏，底板位移、mm×800应力和塑性区分布图，mm。通过FLAC3D分别如图模拟得到巷道底板垂直
1、图2和图3所示。
深处发生剪切破坏。由此可知，巷道底板最大破坏深度相对于未采用联合措施前有明显减小。
根据模拟结果可知，311307工作面采用卸压法与加固法的联合措施后，不仅使巷道底板高集中应力向深部转移，还提高了底板的支护强度和巷道的稳定性，避免巷道发生大范围底鼓现象。
4
底鼓治理措施（a）水平位移（b）垂直位移
4.1
卸压法
图1底板位移示意图
由图1可知，采用联合措施后，311307工作面巷道底槽深度转移，311307工作面开挖卸压槽可以使底板的应力向卸压
从而避免巷道底板形成应力集中区。沿着板底鼓量明显减小。巷道底板最大底鼓量为105mm，相
工作面两巷走向开挖宽为0.5m、深为1.5m的卸压槽，巷
·106·
高应力回采巷道底鼓防治技术研究
第22期
道掘进完毕后，需要采用矸石等及时对卸压槽进行回填，鼓后，对治理效果进行检验。在距工作面切眼100m处沿避免影响行人及运输货物安全。
着工作面回采方向依次布置4个间距为50m的监测点，监4.2测巷道底板位移量。
311307加固法
工作面两巷底板采用锚网喷支护，提高巷道根据监测结果可知，巷道底板采用联合措施后底鼓底板承载能力。
量明显减小，最大底鼓量为160mm。由此可知，巷道底板锚杆采用Φ43mm×1800mm注浆锚杆，间排距
开挖卸压槽及采用注浆锚杆联合治理底鼓效果明显，提800mm×800mm向内依次约为30°；底板两角锚杆与垂直方向约成高了巷道底板承载能力，保证巷道稳定性。
、15°、0°，如图4所示。锚杆外露不大于45°夹角，300mm；锚网采用Φ6mm钢筋网，规格1700mm×900mm，
6结论
网格间距100mm；巷道顶板布置2排Φ17.8mm×7300mm本文以巴彦高勒煤矿311307综采工作面为研究对锚索，间排距为1400mm×800mm。
象，分析了巷道发生底鼓的原因，即底板应力密室区挤压破坏区岩层，导致其发生剪切破坏，贯通敞开区并延伸到巷道底板造成。由此，
采用FLAC3D模拟巷道底板采用卸压槽及注浆锚杆后底板应力、位移及塑性区情况。根据模拟结果可知，采用联合措施后底板最大底鼓量为105mm，减小了79%；底板应力向卸压槽底部转移，底板应力值减小。此外，还分别设计了卸压槽参数及注浆锚杆参数及注浆工艺、参数，通过监测底鼓量对治理效果进行检验。根据监测结果可知，采用联合措施后底板最大底鼓量为160m，联合措施取得了良好效果。
图4底板支护示意图
巷道底板注浆采用注浆锚杆施工，将注浆孔与锚杆参考文献：
合二为一。选用QB152型便携式注浆泵，注浆液由水［1］李信跃，徐旷.联合支护技术防治巷道底鼓的应用实践泥、黄沙、石子配置而成，三者比例为1∶2∶2，水灰比为［J］.江西煤炭科技，2019（3）：177-179.
0.45［2］张震，李春睿，黄志增，等.高膨胀松软围岩邻空巷底鼓0.5～∶1.0MPa1。注浆开始后缓慢增加压力，，终压为2.0MPa。根据正常注浆压力为机理及防治技术［J］.煤炭工程，2016（7）：47-49.
层性质，确定注浆参数，如表2所示。
311307工作面底板岩［3］巫青松.回采巷道底鼓机理及其控制技术研究［J］.矿业表2
巷道底板注浆参数
装备，2015（12）：78-81.
注浆压力/注浆深注浆量/孔径/扩散半［4］田臣，侯志成，刘英杰.补连塔煤矿2～（-2）煤三盘区巷
MPa度/m仰角/°径/m间距/m排距/m道底鼓防治技术［J］.煤炭科学技术，2015（S1）：32-35.
8
5
15
1.55m3
15.1mm
1.45
2
1.8
［5］李传森.漳村煤矿采动巷道底鼓机理分析与控制研究5支护效果检验
［D］.太原：太原理工大学，2015.
［6］张科学，马振乾，杨英明，等.厚煤层综放工作面高强度311307工作面两巷采用卸压法和加固法联合治理底
开采底鼓防治技术［J］.煤炭科学技术，2014（11）：33-36.
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