|
岩爆
发布时间： 2011-11-11 | 岩爆又称冲击地压，是指井巷或工作面周围的岩体中积聚的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，而导致岩石爆裂并弹射出来的现象，相当于煤矿井下地震，破坏性极大。岩爆已成为岩石地下工程领域的世界性难题。
岩爆又称冲击地压，是指井巷或工作面周围的岩体中积聚的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，而导致岩石爆裂并弹射出来的现象，相当于煤矿井下地震。岩爆往往造成开挖工作面的严重破坏、设备损坏和人员伤亡，已成为岩石地下工程和岩石力学领域的世界性难题。 岩爆破坏性极大 2011年11月3日19时45分，位于河南省三门峡市的河南义马煤业集团股份有限公司千秋煤矿井下发生岩爆事故，地面震感强烈。本次矿难救援创造了我国冲击地压矿难救援的首个成功范例，75名当班矿工中有67人获救。 近十年来，随着我国煤矿开采深度的增加、开采强度不断加大，冲击地压矿井分布越来越广，北京、抚顺、枣庄、开滦、大同、北票、南桐等矿区的许多矿井，都先后有岩爆现象发生，并导致人员伤亡。 据不完全统计，我国国有矿井有冲击地压记录的矿井有150多处，随着开采向深部转移，冲击地压问题将更加严重、更为普遍。此次发生事故的千秋煤矿于2008年6月5日也曾发生一起冲击地压事故。 专家指出，随着开采深度的不断增加，冲击地压的危害将更加突出。不断发生的类似事件给煤矿开采敲响警钟，必须依靠科技进步等手段，加强对冲击地压等灾害的科研攻关，不断提高安全防范能力。 然而，由于冲击地压问题极为复杂，国内外尚未建立比较符合实际的冲击地压发生及破坏过程的理论，因而冲击地压的预测、预报及防治并不完备。
发生的原因及特点 岩爆一般是在硬脆岩体高地应力地区，硐室开挖过程中发生的。大都发生在褶皱构造的坚硬岩石中，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。掌子面岩体中有大量岩脉穿插时，也可能发生岩爆。 岩爆的岩石以砂岩为主，坚硬干燥，在未发生前，无明显征兆，虽经过仔细寻找，并无空响声，即使一般认为不会掉落石块的地方，也会突然发生岩石爆裂声响，石块应声而下。 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。 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。 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。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。 岩爆八大防治措施 参与“11·3”事故处置的张铁岗院士，提出防治措施时指出，处置岩爆，一般有以下八项措施，可根据情况灵活掌握： 1、在施工前，要针对已有勘测资料，首先进行概念模型建模及数学模型建模工作，通过三维有限元数值运算、反演分析以及对隧道不同开挖工序的模拟，初步确定施工区域地应力的数量级以及施工过程中哪些部位及里程容易出现岩爆现象，为施工中岩爆的防治提供初步的理论依据。 2、在施工过程中，加强超前地质探测，预报岩爆发生的可能性及地应力的大小。采用上述超前钻探、声反射、地温探测方法，同时利用隧道内陆质编录观察岩石特性，将几种方法综合运用判断可能发生岩爆高地应力的范围。 3、打设超前钻孔转移隧道掌子面的高地应力或注水降低围岩表面张力。超前钻孔可以利用钻探孔，在掌子面上利用地质钻机或液压钻孔台车打设超前钻孔，钻孔直径为45mm，每循环可布置4—8个孔，深度5—10m，必要时也可以打设部分径向应力释放孔，钻孔方向应垂直岩面，间距数十厘米，深度1—3m不等。必要时，若预测到的地应力较高，可在超前探孔中进行松动爆破或将完整岩体用小炮震裂，或向孔内压水，以避免应力集中现象的出现。 4、在施工中应加强监测工作，通过对围岩和支护结构的现场观察、通过对辅助洞拱顶下沉、两维收敛以及锚杆测力计、多点位移计读数的变化，可以定量化地预测滞后发生的深部冲击型岩爆，用于指导开挖和支护的施工，以确保安全。 5、在开挖过程中采用“短进尺、多循环”，同时利用光面爆破技术，严格控制用药量，以尽可能减少爆破对围岩的影响并使开挖断面尽可能规则，减小局部应力集中发生的可能性。 6、在岩爆地段的开挖进尺严格控制在2.5m以内。加强施工支护工作。支护的方法是在爆破后立即向拱部及侧壁喷射钢纤维或塑料纤维混凝土，再加设锚杆及钢筋网。必要时还要架设钢拱架和打设超前锚杆进行支护。 7、衬砌工作要紧跟开挖工序进行，以尽可能减少岩层暴露的时间，减少岩爆的发生和确保人身安全，必要时可采取跳段衬砌。 8、同时应准备好临时钢木排架等，在听到爆裂响声后，立即进行支护，以防发生事故。发生岩爆的地段，可采取在岩壁切槽的方法来释放应力，以降低岩爆的强度。
(科技日报) |
|
|
