深井软岩巷道连续“双壳”治理底鼓机理与技术.docx

深井软岩巷道连续“双壳”治理底鼓机理与技术
一、底鼓形成机理及危害
随着采矿深度的增加，深部软岩地质条件下采矿冷却水温度升高、地应力增大、岩体变形剪切等因素的作用，深部岩体容易发生失稳破坏，出现底鼓等地质灾害。底鼓是一种深井软岩采掘中常见的重要地质灾害，由于它的出现导致深井软岩巷道的稳定性下降，对巷道的安全生产和矿山企业的经济效益造成严重的影响。
底鼓的形成机理和发展过程是多因素综合作用的结果，一般包括四个主要因素：岩石物理力学性质、采掘工艺、地质条件以及地应力状态。底鼓的形成往往是由于巷道周围的岩体受到过度荷载或过度变形而导致的，包括纯压力、拉切力和剪切力等，这些力作用在岩体断面，当超过岩体断面的强度极限时，岩体就可能出现裂隙现象，并最终破裂断裂形成底鼓。
底鼓的出现给深井软岩采掘带来的威胁极大，主要表现为：
1.会困扰巷道内车辆和人员的通行，影响生产效率和安全；
2.影响矿山企业的经济效益，底鼓的修复成本非常高；
3.会导致深井软岩巷道的稳定性下降，严重时会引发大规模岩体坍塌和冲击地压，为采掘过程带来极大的危险。
二、底鼓治理方法探究
由于深井软岩底鼓的治理存在难度大、时间长、成本高等难点问题，因此提出“双壳”法治理技术，以达到底鼓治理的目的。
“双壳”法治理底鼓问题的基本原理是：在底鼓区域周围打起保护壳体，作为初次支护，形成第一个壳体；再利用液压支架将巷道内的岩石往上顶，增加间隙距离，提供足够的膨胀扩散空间，利用这个空间灌注浆体，形成第二个壳体。保护壳体和液压顶板综合治理，形成“双壳”治理措施，可有效防止底鼓问题的发生，并且避免了自然解理面被破坏而产生的岩体破断、支架坍塌等问题。该技术方案在处理既有底鼓问题，同时适用于底鼓随时出现的条件。
三、底鼓“双壳”治理技术流程
1.巡查掘进面：巡查掘进面，清理巷道底部和顶部的煤渣，在此基础上修平巷道底部。
2.打起支撑体壳体：根据目前巷道的标准，先安装初支护材料，用钉子固定在巷道节段一侧。
3.确定液压支架位置：根据巷道内的情况，计算出液压顶机的位置，此位置应该是整个巷道内最高点，也就是采煤工作面的前方。
4.安装液压支架：在巷道头部安装液压支架，并且配备调整管、进水管和排水管等设施，将支架牢牢连接在一起。
5.开展洞探：确定第一个壳体的开挖深度，进行一定范围的岩乱控制工作，采用炸、钻等手段，先将切口开挖出来，然后填充混凝土，形成第一个壳体的保护壳。
6.壳体灌注：在第一个壳体周围空间内灌注强度合适的混凝土，液压支架能够在隆起的作用下形成一个空间，有效保护第二个壳体，保证巷道的安全。
7.液压支架调整：根据实际情况，对液压支架进行适当的调整，使其达到设计位移，巩固顶板并使得支架与底壳在垂直方向上产生一定的挤压，达到双壳体功能。
四、应用效果与改进方法
“双壳”治理技术可应用于深井软岩巷道底鼓的治理，具有操作简单、实用性强、费用较低等优点。在应用该技术之后，可以解决底鼓形成问题，从而保证巷道的安全并提高生产效率。在应用过程中，需要注意以下两点：
1.确定双壳结构数据：设计双壳体结构的时候，需要准确地确定内壳体和外壳体的厚度，以避免底鼓再次发生。
2.合理调整液压支架：在液压顶板机安装和调整的过程中，需要根据实际需要进行调整。支架高度调整不足会导致第二个壳体无法充分灌注，高度调整过度会导致液压支架和第一个壳体之间的空隙减小，形成抗拉强度过小的情况，从而影响了治理效果。
总之，“双壳”技术是一种有效的深井软岩巷道底鼓治理方法，可以有效预防和控制底鼓问题的发生，并为巷道的安全生产提供保障。