爆破震动对金堆城东川河隧洞影响研究.docVIP

爆破震动对金堆城东川河隧洞影响研究摘要 东川河引水隧洞是南大扩必需的河流改道工程，其安全运行对露天矿的正常生产具有极其重要的作用。本文通过对东川河隧洞地质构造分析和爆破震动对隧洞影响的现场监测数据分析与FLAC 3D软件模拟试验分析，圈定了隧洞危险地段，从而初步找到隧洞薄弱点及影响隧洞安全的不稳定因素，对南露天今后的安全生产作业提供了技术要求及参考依据，保证了矿山正常生产。 关键词 爆破震动；隧洞；地质灾害 中图分类号TU4 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）68-0024-02 0 引言 在金堆城露天矿矿区内，爆破震动诱发地质灾害风险可能性较大的主要设施有东川河引水隧洞、排土场和周围建筑物等。东川河引水隧洞是金堆城露天矿南扩非常重要的河流改道工程，隧洞的安全运行对露天矿的安全生产起着重要的作用，但该引水隧洞围岩节理、断层构造极为发育，围岩稳定性非常差，距离南露天作业的采场较近（垂直距离最小为47m，水平距离最小为42m）。工程扰动和自然扰动均会对东川河引水隧洞造成不利影响。因此，开展爆破震动对矿区周围重要设施有害效应研究十分必要。通过爆破震动条件下对矿区周围重要设施现场实际监测和数值模拟试验，对爆破震动诱发矿区周围重要设施的安全风险进行分析与评估，制定防灾减灾预案，做到防患于未然的目标。 1 东川河隧洞基本概况 1.1 爆破震动对隧洞安全影响 爆破震动会对地下隧洞的稳定性会造成很大影响，主要因为爆破震动会导致地下隧洞的岩石力学性质的变坏，如果隧洞周围的围岩构造节理裂隙比较发育，则会造成更大影响。爆破震动作用会加快原有围岩裂隙的张开与扩展，产生新的裂隙，降低岩体声波的速度，增大围岩渗透系数，从而可能引起地下建筑物、地表或构筑物的倒塌与破裂，隧洞片帮及冒顶等地质灾害。爆破震动对既有隧洞的影响研究主要从理论分析方法、实验方法和计算机数值模拟方法等几个方面进行。 1.2 东川河引水隧洞 东川河发源于东部高山区，流经矿区东部，从南露天境界内流过，全长约9.5km。为了实施露天矿南扩计划，必须将原东川河改造成东川河引水隧洞。东川河隧洞全长1 280m，开挖断面宽6m、高7m，衬砌厚度为30mm~50mm。目前，东川河引水隧洞位于南露天爆区下方，高差约70mm~110m。爆区在整个采场内随生产计划移动。 根据长安大学2006年12月提供的“金堆城东川河引水隧洞围岩工程地质编录报告”，东川河隧洞的围岩断层和节理构造非常发育，岩体完整性很差，多呈碎块状结构，局部地段呈散体结构，属典型的硬、脆、碎型围岩，围岩类别Ⅳ~Ⅴ类，围岩均含有水，围岩的稳定性非常差。隧洞距离南露天采场最小垂直距离仅为47m，最小水平距离为42m，爆破震动和矿山的正常生产活动对隧洞的安全运行均有着非常不利影响，隧洞的安全状况令人担忧。 1.3 露天矿南露天基本地质情况 金堆城矿区南部见上元古界官道口群高山河组不整合覆盖于熊耳群之上。上元古界官道口群高山河组以一层不稳定的石英砾岩层与下伏地层呈不整合接触。南露天矿区浅部以石英岩及板岩层为主，深部以蚀变安山玢岩为主。矿区普遍发育各种方向的节理，尤以安山玢岩中更为普遍，以剪节理为主，张节理次之。矿区中心部分安山玢岩中节理比较复杂、密集，矿体边缘及其它岩石中的节理相对较为简单和稀疏。f7断层产状为1350∠750，为压扭性断层，宽约3m，在东川河引水隧洞0+274m处出现 2 现场试验研究及数据分析 2.1 南露天生产爆破参数 南露天生产爆破采用垂直深孔，炮孔直径为250mm，台阶高度为12m，台阶坡面角为69°，孔网参数为7m×9m，堵塞长度为5.5m~6.5m，单孔最大药量为430kg，采用车混乳化炸药装药。爆破网路采用基于Orica非电高精度导爆管雷管的孔外延期网路，空间延期时间选用25ms、排间选用65ms或100ms。 2.2 东川河隧洞围岩地质结构分析与引水隧洞危险段确定 根据“金堆城东川河引水隧洞围岩工程地质编录报告”，东川河隧洞所处地段经长期的构造运动及岩浆活动，地层缺失现象严重，岩浆岩侵入变质岩岩层，各种褶皱和断裂极为发育，大小断层达13处之多。该引水隧洞围岩岩性以安山玢岩、石英岩为主，岩石坚硬，强度较高。围岩完整性差，多呈散体~碎块状结构，局部地段呈散体结构，且裂隙水较发育，尤其在断层及其影响带附近，地下水甚至呈涌泉状，某些围岩段结构面光滑，结合程度差，某些结构面走向与隧道轴线近于平行，产状不利，侧壁压力较大，使得原本较差的围岩稳定性进一步恶化。综上所述，已建隧洞围岩主要的危险围岩段分为以下几种： 1）围岩极为破碎的地段； 2）断层及其影响带，一般也是地下水发育的围岩段； 3）结构面结合程度较差，或产状极为不利的围