底板加固技术研究与应用

李金龙 霍超 刘强

摘要：随着现代煤矿开采深度的增加，巷道围岩应力也在逐渐变大，这将会引起巷道变形、底鼓等，本文以某矿井盘区泵房底鼓治理为例，通过对巷道底板进行设计施工钻孔，钻进达到一定深度后，对其进行注入一定水灰比的水泥浆以达到封堵围岩裂隙及加固底板的目的。

关键词：底鼓;应力集中;底板加固;注浆

引言

长期以来，巷道底鼓是煤矿井下常见但又难以处理的一类巷道破坏形式，随着开采深度及巷道断面的增加，巷道底鼓越来越突出。据统计，巷道底鼓量约占顶底板移近量的2 /3 ～ 3 /4，底鼓直接影响着煤矿的运输、通风及行人，制约着煤矿的安全高效生产。

一、项目立项的背景及其目的、意义

矿井地质条件复杂，岩层多为软岩，矿山压力大，导致井下巷道、泵房等空间区域多处出现底鼓现象，特别是盘区泵房尤为严重，从而致使排水泵基础不稳定，影响排水效率，严重威胁矿井安全生产。随着工作面的不断开采，矿井涌水量加大，为确保矿井生产安全，对于影响泵房排水的底鼓现象必须采取底板加固处理。

巷道围岩在持续的压力下会通过两帮将载荷传递到巷道底板，这样在底板、底角处支护结构的关键部位通常会产生应力集中，而产生巷道底鼓。所以有必要进行巷道底板注浆加固。底板注浆是加固底板围岩最有效的方法，浆液注入到底板围岩弱面和裂隙内，充填的同时把底板岩体胶结起来，提高底板围岩的整体性，一方面起到了封堵水源的作用，另一方面改变了底板受力状态及底板应力传播路径，使得两帮围岩应力无法直接作用到底板上。

二、项目实施的基本情况

1、底板加固基本情况

底板注浆加固是利用浆液把围岩的各种弱面充实，并把弱面充填体和四周岩体重新胶结起来，形成浆液扩散加固拱，从而提高围岩的整体稳定性及其力学性能。利用浆液充填围岩裂隙，配合锚索的作用，大幅减少失锚现象，因此能使得硐室。

底板能承受更大的载荷，提承载能力，扩大支护结构的有效承载范围，强化支护结构的整体性，改善支护结构的承压能力。

盘区泵房底板加固共施工注浆钻孔33个，相邻钻孔间隔2米。其中盘区集中扩容泵房施工钻孔14个，盘区集中排水泵房施工钻孔19个。

2、钻孔结构

钻孔采用气动钻机进行施工，每孔深为深13米，钻孔直径113mm，孔内下13米的1×19S-21.80钢绞线3条组成锚索束，用P.0 52.5水泥浆进行注浆固结。

3、注浆工艺

矿井技术人员在综合分析底板加固相关资料的基础上，对盘区泵房底板加固注漿工艺进行优化。

为保证注浆质量，底板加固钻孔共分两个阶段进行注浆，第一段是将注浆管插入钻孔至孔底，用注浆泵将按照水灰比2：1配好的水泥浆注入钻孔，使其从孔底向上返浆。待沉淀凝固24-48小时后，再进行第二阶段加注，由于水泥会沉淀，所以沉积凝固后钻孔的上半部分为清水，此时我们需要再次将注浆管插入孔内直至不能下伸为止，用注浆泵注浆使其返灌浆液量不少于40L。

待孔内浆液凝固后用锁具将锚索盘进行固定，之后在其表面浇筑路面即可。

盘区泵房底板加固钻孔于2018年10月10日开始施工，2018年11月18日结束，历时39天，施工钻孔总数33个，总深度为429m，孔内下1×19S-21.80钢绞线共99根。

三、技术创新点及适用性

1、创新点

通过采取底板注浆加固防治水技术措施，加固了硐室底板增强了底板抗压能力，堵住了充水通道，从长远看此次注浆堵水加固了硐室底板，堵截了硐室充水水源，使盘区泵房受底板水侵蚀强度减小，减慢了硐室变型速度、减少了维修成本。

2、适用性

底板注浆加固技术可有效解决深部软岩硐室、巷道底鼓问题，同时也为深部开采矿井解决了周而复始处理底鼓的问题，为矿井正常组织生产起到了一劳永逸的效果，因此矿井深部硐室、巷道及空间出现以上类似情况时，注浆加固技术可推广使用。

四、成果转化和推广应用的条件及前景

底板注浆加固是利用浆液把围岩的各种弱面和裂隙充实，并把弱面充填体和四周岩体重新胶结起来，形成浆液扩散加固拱，从而提高围岩的整体稳定性及其力学性能，顶帮注浆后使得作用在顶部和帮部的围岩压力传递到巷道底板，所以底板注浆加固是控制软弱泥岩巷道底鼓的重要技术手段。根据本项目的适用性，该项目可在全矿井推广使用。

结束语

注浆孔的间排距决定于浆液在巷道底板中的扩散范围，当间距过大时浆液的扩散很难对巷道底板进行有效的加固，扩散加固圈难以相连。当间排距太小时，常会造成人力、物力的浪费，使得加固成本增加。因此需要精确控制浆液浓度和间排距。

参考文献：

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[2] 王鹏，袁龙飞，芦盛亮，张自政，刘德峰，曹长江.动压下综放沿空掘巷底鼓控制技术[J].煤矿安全.2013（11）

[3] 韩磊，侯水云，张小康.大倾角煤层回采巷道底鼓机理及控制技术[J].煤矿安全.2018（03）

（作者单位：陕西正通煤业有限责任公司）