论文导读：目前，随着我国国民经济的迅猛发展，矿产资源开发力度持续加大，矿山开采技术水平迅速提高，开采深度逐渐向深部发展，使得巷道所处应力环境大为改变，所遇到的问题也大为不同，因此，巷道底鼓的问题将随着技术设备的不断进步以及开采深度的加大而变得更加突出，软岩巷道底鼓的机理与控制对于巷道的稳定，乃至于煤矿高效安全生产起到至关重要的作用。对于巷道底鼓的方式与机理，国内外学者做了大量的研究工作，从软岩的物理，水理，力学性质等方面入手，取得了丰硕的理论和技术成果。此种类型的底鼓通常发生在底板软弱破碎，而巷道的两帮和顶板较为完整的情况下。对于巷道底鼓的力学分析，目前的方法很多，但是对于软岩巷道，笔者认为两帮对于底鼓的影响也不容忽视，在不考虑遇水膨胀性底鼓时，还可以将围岩视为抗拉，抗剪，抗弯能力都极其微弱的松散体，引入普氏理论来解释软岩巷道底鼓的原因,力学模型如图1所示。
关键词：软岩，巷道，底鼓，普氏理论
巷道由于掘进或受回采影响引起其围岩应力状态发生变化以及在维护过程中围岩性质的变化，使顶底板和两帮岩体变形并向巷道内移动，底板向上隆起，这种现象称之为底鼓[1]。一般来说，少量的底鼓对巷道稳定性并不构成危害，大多数矿井只是采用卧底来解决，但当底鼓量较大时就会妨碍生产，如果修复方式不当，不能有效的控制的底鼓，就会造成后期的二次乃至数次修复，进一步破坏了巷道围岩，出现“越修越坏”的局面，最后导致整个巷道失稳。
目前，随着我国国民经济的迅猛发展，矿产资源开发力度持续加大，矿山开采技术水平迅速提高，开采深度逐渐向深部发展，使得巷道所处应力环境大为改变，所遇到的问题也大为不同，因此，巷道底鼓的问题将随着技术设备的不断进步以及开采深度的加大而变得更加突出，软岩巷道底鼓的机理与控制对于巷道的稳定，乃至于煤矿高效安全生产起到至关重要的作用。
1.软岩巷道底鼓机理
对于巷道底鼓的方式与机理，国内外学者做了大量的研究工作，从软岩的物理，水理，力学性质等方面入手，取得了丰硕的理论和技术成果。
1.1 软岩巷道底鼓的方式[1]
1） 挤压流动性底鼓
此种类型的底鼓通常发生在底板软弱破碎，而巷道的两帮和顶板较为完整的情况下。底板破碎软弱岩体在两帮岩柱的压膜效应下，挤压流动到巷道内。
2） 挠曲褶皱性底鼓
此种类型的底鼓通常发生在底板为层状岩石的状态下。底板岩层在平行于层理方向的压力作用下向巷道内挠曲褶皱而失稳，巷道跨度越大，底板岩体的分层厚度越小，越容易发生此种底鼓。
3） 剪切错动性底鼓
此种类型的底鼓通常发生在底板为厚层岩体的状态下。虽然底板较为完整，但是在高应力作用下将发生剪切破坏，破坏的锲块进一步错动向巷道内鼓出。
4） 遇水膨胀性底鼓
此种类型的底鼓通常发生在底板岩层为膨胀岩的状态下。当底板岩体含有伊利石，蒙脱石等粘土矿物时，一旦遇水体积就会剧烈增大，进而引起此种膨胀。论文参考网。
1.2 软岩巷道底鼓的力学原因
对于巷道底鼓的力学分析，目前的方法很多，但是对于软岩巷道，笔者认为两帮对于底鼓的影响也不容忽视，在不考虑遇水膨胀性底鼓时，还可以将围岩视为抗拉，抗剪，抗弯能力都极其微弱的松散体，引入普氏理论来解释软岩巷道底鼓的原因,力学模型如图1所示。
图1.巷道底部围岩压力计算图
巷道底板岩体在两帮内侧受垂直压力 的作用下，发生破坏，破坏变形的部分如图（a）中虚线包围的区域所示。滑动面MG与水平线的夹角为 ，滑动面BG与水平线的夹角为 。假定MG为理想中的挡土墙，那么根据土力学原理，CMG滑移体处于主动状态，而BGC滑移体处于被动状态，MG上所受的主动压力p1和被动压力p2之差即为推动BGC向左滑动的实际推力P。
 (1)
 (2)
 (3)
再将推力P沿滑动面BG分解为法向力N和切向力T，则沿滑动面BG的有效滑动力为
 （4）
同理，再对EFC进行分析，在滑动面FC上得出相同的有效推力T0,巷道底板滑动面以上岩体受此二T0的合力P’作用向上鼓起。
 （5）
从受力分析，可以知道，软岩巷道底鼓的过程大致如下：
(1)巷道在开挖后改变了岩体的初始应力状态，引起底板岩层卸载，产生弹塑性变形，向巷道内鼓起。
(2)巷道两帮在垂直应力作用下挤压底板，使底板受水平应力作用沿滑移面向巷道内鼓起。
(3)底板岩体在向上鼓起的过程中破碎，体积扩大。
(4)底板岩层的流变性又导致底鼓量随时间延长而增加。
(5)巷道底板出现拉应变，以及两帮下沉导致底鼓。
另外，对于含有某些粘土矿物(如伊利石，蒙脱石) 的底板， 遇水后体积膨胀，并使围岩强度降低，结构松散．易崩解，破碎，会形成膨胀地压，对巷道由于力学效应引起的底鼓推波助澜。
2.软岩巷道底鼓的控制
底鼓控制技术，归纳起来可分两个方面：一是清除底鼓，将巷道底鼓的部分岩石清除，恢复巷道断面积。对于底鼓量不大的巷道，只需进行卧底即可，但是对于底鼓量较大的软岩巷道，如果只是卧底，而不采取有效的控制措施，难以奏效。二是防止底鼓，即采取措施将底鼓量减少到允许范围，如加固法、卸压法、联合法和加固巷道帮、角。论文参考网。在此，主要介绍防治底鼓的方法。
1） 加固法
加固法的基本原理是相对增大底板岩层厚度以及改变围岩的力学性质，大致可以分为以下3种：一、增加对围岩的支护力，如带底拱的U型钢可缩型支架，混凝土碹和弧板等全断面支护法。二、提高围岩强度，如底板锚杆，底板注浆，锚注结合等等。三、上述两种方法结合，如全封闭闭锚喷联合支护，喷网全封闭金属可缩性支架联合支护等。
2） 卸压法
卸压法的基本原理是将巷道周边的集中应力向深部转移来控制底鼓。大致可以分为两类：一、巷道周边卸压，如切缝卸压，松动爆破卸压，钻孔卸压等。前苏联对此研究很多，但是此法的现场效果不太理想，实施起来也比较困难。二、降低巷道整体围岩应力，如利用煤层开采引起围岩应力重新分布的规律，在巷道顶部开槽卸压，从而减少受采动的影响，使巷道位于卸压区内。此方法是非常有效的，但是工程量太大。
3） 联合法
联合法即是将加固法和卸压法有机的结合起来，主要在应力集中程度较大，底鼓情况较为严重的情况下使用。
4） 加固巷道帮、角
加固巷道帮、角的作用主要是减弱巷道局部的应力集中程度，提高围岩的自承能力，减少两帮的破坏和变形，进一步减少两帮破裂围岩压缩下沉所造成的底鼓、体积膨胀、顶板的破裂和离层，从而减少巷道底鼓和顶板下沉。主要方法有帮角锚杆，帮角锚索，帮角注浆等。
5） 治水
对于巷道底板含有粘土矿物时，还需要治水，能排则排，能导则导，能疏则疏，一定要保证巷道内不积水。
3. 软岩巷道底鼓控制研究存在的问题
1）特定的软岩巷道需要进行具体的分析。几十年来，虽然广大的学者对底鼓的机理和控制做了大量的工作，但是鉴于巷道应力状况以及围岩性质的复杂性，目前还没有统一的认识，每一种底鼓机理都有其适应范围。因此对于特定的软岩巷道来说，其底鼓机理还需要进行具体细致的分析。论文参考网。
2）所有的底鼓控制技术都只能适应一定的条件。在选择软岩巷道底鼓控制措施时，通常考虑两个因素: 底鼓控制效果和技术经济可行性，要将这两个因素统筹兼顾，在具体分析得出了巷道底鼓的机理后，选择合适的控制方案。
3）目前对软岩底鼓的研究大多数只是停留在静态的分析，对于受动压影响巷道的研究还不够充分。现有的考虑动压影响的研究主要是针对回采巷道，有少量是关于底板巷道，且关于工作面超前支承压力对底鼓的影响研究甚少，也末考虑巷道较大范围内围岩性质对底鼓的影响，对在支承压力作用下底板岩层的运动规律尚没有深入的研究。
4）对于受动压影响的顶板巷道底鼓，学者研究较少。蒋金泉研究了采场附近顶底板中大范围的应力分布，对于巷道的合理布置有着很大的意义。但是当巷道布置于顶板，动压对于底鼓的影响程度与布置在底板中有何不同，现在还待研究。
5）大部分底鼓控制方法均围绕底板进行，尚未深入研究加固巷道帮，角来控制底鼓技术。现在学者已经逐渐开始意识到巷道围岩是一个整体机构，试图找出关键点来控制底鼓，但是目前还没形成相关系统的理论。
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