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李廷勇：通过岩爆段的施工技术 　　　　作者单位：重庆中心桥煤业有限公司 　　摘要：本文对中矿-300m水平暗主斜井所发生的岩爆做了一定的阐述，并对发生岩爆后采取的各中措施进行了说明。 　　关键词：岩爆施工技术 　　1、前言 　　 　　1.1岩爆是深埋地下工程在施工过程中常见的动力破坏现象，当岩体中聚积的高弹性应变能大于岩石破坏所消耗的能量时，破坏了岩体结构的平衡，多余的能量导致岩石爆裂，使岩石碎片从岩体中剥离、崩出。 　　1.2岩爆产生的条件：近代构造活动山体内地应力较高，岩体内储存着很大的应变能，当该部分能量超过了硬岩石自身的强度时；围岩坚硬新鲜完整，裂隙极少或仅有隐裂隙，且具有较高的脆性和弹性，能够储存能量，而其变形特性属于脆性破坏类型，当应力解除后，回弹变形很小；埋深较大且远离沟谷切割的卸荷裂隙带；地下水较少，岩体干燥；开挖断面形状不规则，大型洞室群岔洞较多的地下工程，或断面变化造成局部应力集中的地带。 　　2地质状况 　　 　　2.1中心桥煤业公司-300m水平暗主斜井位于T3xj4上段，灰白色中粒石英砂岩，节理较发育，f=4～6,坚硬致密，夹有少量煤线，坡度为27～30°。根据以往经验，矿井在+65m水平施工时同样发生岩爆，但其程度以轻微为主，岩爆经常在拱顶位置发生。 　　2.2经过现场揭露，-300m水平暗主斜井井筒及井底车场施工时发生岩爆，达中等程度，且岩爆多表现为片状剥落、片帮等方式。距地表垂直距离580～680m左右。围岩以类为主，围岩坚硬干燥。在岩爆过程中并伴随大量的瓦斯涌出，根据现场测定为1%～4%。 　　3岩爆的产生条件 　　3.1判断岩爆发生的应力条件有两种方法： 　　3.1.1一是用洞壁的最大环向应力σθ与围岩单轴抗压强度σc之比值进行分析； 　　3.1.2二是用天然应力中的最大主应力σ1与岩块单轴抗压强度σc之比进行判断。 　　3.2围岩应力条件　　 　　经验公式：σ1/σc0.165～0.35的脆性岩体最易发生岩爆。 　　3.3岩性条件 　　3.3.1弹性变形能系数ω：加载到0.7σc后再卸载至0.05σc时，卸载释放的弹性变形能与加载吸收的变形能之比的百分数。　　 　　3.3.2当ω＞70％时，可能产生岩爆，ω越大发生岩爆的可能性越大。 　　3.4影响岩爆的因素 　　3.4.1地质构造 　　岩爆大都发生在褶皱构造的坚硬岩石中。 　　岩爆与断层、节理构造密切相关。当掌子面与断裂或节理走向平行时，极容易触发岩爆。 　　岩体中节理密度和张开度对岩爆有明显的影响。掌子面岩体中有大量岩脉穿插时，也可能发生岩爆。 　　3.4.2洞室埋深 　　随着洞室埋深增加，岩爆次数增多，强度也增大。 　　3.4.3爆破对岩爆的诱导作用。 　　3.5岩爆形成机理和围岩破坏区分带见图2。 　　3.5.1劈裂成板阶段（岩爆孕 　　　　育） 　　垂直洞壁方向受张应力作用而产生平行于最大环向应力的板状劈裂。仅在洞壁表部，部分板裂岩体脱离母岩而剥落，而无岩块弹射出现。A、劈裂；B、剪断；C、弹射 　　3.5.2剪切成块阶段(岩爆的酝酿)　　图2岩爆渐进破坏过程示意图 　　劈裂岩板向洞内弯曲，发生张剪复合破坏。处于爆裂弹射的临界状态。　　 　　3.5.3块、片弹射阶段　　 　　劈裂、剪断岩板，产生响声和震动。岩块发生弹射，岩爆形成。 　　岩爆的渐进性破坏过程很短促。 　　各阶段在演化的时序和发展的空间部位，都是由洞壁向围岩深部依次重复更迭发生的。因此，岩爆引起的围岩破坏区自外向内分弹射带、劈裂-剪切带和劈裂带等三个条带。 　　4岩爆的特点 　　4.1岩石砂岩为主，岩石坚硬干燥，在未发生前，无明显的征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，一般认为不会掉落石块的地方，会突然发生岩石爆裂声响，石块一般应声而下。 　　4.2岩爆发生的地点多在新开挖的掌子面及距离掌子面1～3倍洞径范围内，个别的也有距新开挖工作面较远。 　　4.3岩爆时围岩破坏的规模，小者几厘米厚，大者可达数吨重。小者形状常呈中间厚、周边薄、不规则的鱼鳞片状脱落，脱落面多与岩壁平行。 　　4.4岩爆围岩的破坏过程，一般新鲜坚硬岩体均先产生声响，伴随片状剥落的裂隙出现，裂隙一旦贯通就产生剥落或弹出，属于表部岩爆。 　　4.5由于爆破振动影响，造成开挖洞段应力重新分布，造成碛头较大面积岩爆、爆落出的小块鱼鳞片状碎屑甚至堵塞整个巷道。 　　5岩爆部位实例分析 　　5.1xx年11月5日中班，-300m水平暗主斜井井底车场30m段爆破后发生岩爆，岩爆掉鱼鳞片块导致碛头被封闭，导致正常工序无法正常进行，从而影响4个班次。地质、技术、施工等单位经过现场勘察后分析确定其原因如下： 　　5.1.1本地区埋深大、地压大。 　　5.1.2该段砂岩中局部夹有煤线，由于地应力大，岩爆顺煤线与岩石接触面顺