陳乘棟

（新疆哈巴河阿舍勒銅業(yè)股份有限公司 哈巴河 836500）

1 工程概況

阿舍勒銅礦是一個(gè)以銅礦為主的大型銅—鋅金屬礦山，目前礦山400m 以上已形成主、副井及斜坡道聯(lián)合開拓系統(tǒng)，采礦規(guī)模為4000t/d，截止2010 年底，400m以上主采區(qū)可采礦量較少，服務(wù)年限不長，阿舍勒銅礦開始二期開采建設(shè)，開采400～0m之間的礦體，已探明400m以下銅硫礦和銅鋅硫礦礦石儲(chǔ)量1753.09 萬噸；銅金屬儲(chǔ)量41.34 萬噸，平均品位2.36%；鋅金屬儲(chǔ)量12.04 萬噸，平均品位0.69%。二期建設(shè)完成后，該礦將形成采選能力6000t/d的礦山。

井筒地層以古生界泥盆系和石碳系為主，巖性為各類凝灰?guī)r、角礫巖、沉凝灰?guī)r、流紋斑巖、玄武巖、安山巖、變礫巖等大型火山碎屑巖及火山巖，巖石硬度系數(shù)f=5～10，平均比重2.76t/m3，松散系數(shù)1.69，井筒涌水量＜5m3/h，井筒工程水文地質(zhì)條件簡單，巖性復(fù)雜，富水性弱，有一定的靜儲(chǔ)量。

新主井位于礦體的下盤7#勘探線附近，與新副井相距60m。主井作為提升礦石井，井筒凈直徑為Φ 5.2m，井口標(biāo)高910m，井底標(biāo)高-332m，總井深1242m。井頸段采用鋼筋混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度500mm，井筒段采用素混凝土支護(hù)，支護(hù)厚度300mm。

2 巖爆現(xiàn)象的產(chǎn)生及分析

2.1 巖爆的解釋

巖爆是巖石工程中圍巖體的突然破壞，并伴隨著巖體中應(yīng)變能的突然釋放，是一種巖石破裂過程失穩(wěn)現(xiàn)象，當(dāng)巖體中聚積的高彈性應(yīng)變能大于巖石破壞所消耗的能量時(shí)，破壞了巖體結(jié)構(gòu)的平衡，多余的能量導(dǎo)致巖石爆裂，使巖石碎片從巖體中剝離、崩出。

巖爆往往造成開挖工作面的嚴(yán)重破壞、設(shè)備損壞和人員傷亡，已成為巖石地下工程和巖體力學(xué)領(lǐng)域的世界性難題。輕微的巖爆僅剝落巖片，無彈射現(xiàn)象。嚴(yán)重的可測到4.6級(jí)的震級(jí)，一般持續(xù)幾天或幾個(gè)月。發(fā)生巖爆的原因是巖體中有較高的地應(yīng)力，并且超過了巖石本身的強(qiáng)度，同時(shí)巖石具有較高的脆性度和彈性。這時(shí)一旦地下工程破壞了巖體的平衡，強(qiáng)大的能量把巖石破壞，并將破碎巖石拋出。預(yù)防巖爆的方法是應(yīng)力解除法、注水軟化法和使用錨栓-鋼絲網(wǎng)-混凝土支護(hù)。

2.2 巖爆的產(chǎn)生

2013年6月25日14:10，新主井工程施工至-58m標(biāo)高段（即井深968m），白班工作面出渣，當(dāng)渣工完成出渣，在井底進(jìn)行清底即將完畢時(shí)，突然聽到一聲特別巨大的爆破聲來自腳下（與日常新主井掘進(jìn)爆破很相似），井底工作面五名清底人員感到震感特別強(qiáng)烈，完整的地板突然鼓起，其中一人由于腳下的震動(dòng)站立不穩(wěn)，從井底工作面的一幫跑到另一幫，蹦起的少量飛起的碎石塊打傷另一名工人的手臂。井筒工作面南面幫上巖壁的巖石有部分片幫垮落，井底2m3左右的積水瞬間下滲消失。井口信號(hào)工與井口棚外正在行走的工人都聽到了來自井下疑似放炮的響聲。巖爆產(chǎn)生過后，井底地板爆裂及南幫井壁片幫的巖石清出約20m3，局部有一米深，其余還有個(gè)別地方出現(xiàn)巖石破碎。

2.3 巖爆產(chǎn)生條件

產(chǎn)生巖爆一般具備以下幾個(gè)條件：

①近代構(gòu)造活動(dòng)山體內(nèi)地應(yīng)力較高，巖體內(nèi)儲(chǔ)存著很大的應(yīng)變能；

②圍巖新鮮完整，裂隙極少或僅有隱裂隙，屬堅(jiān)硬脆性介質(zhì)，能夠儲(chǔ)存能量，而其變形特性屬于脆性破壞類型，應(yīng)力解除后，回彈變形很??；

③具有足夠的上覆巖體厚度，一般均遠(yuǎn)離溝谷切割的卸荷裂隙帶，埋藏深度多大于200m；

④無地下水，巖體干燥；

⑤開挖斷面形狀不規(guī)則，造成局部應(yīng)力集中。

⑥在溶孔較多的巖層里，則一般不會(huì)發(fā)生巖爆。

2.4 巖爆產(chǎn)生特點(diǎn)

巖爆一般具有以下特點(diǎn)：

①在未發(fā)生前，并無明顯的征兆，雖經(jīng)過仔細(xì)尋找，并無空響聲，一般認(rèn)為不會(huì)掉落石塊的地方，也會(huì)突然發(fā)生巖石爆裂聲響，石塊有時(shí)應(yīng)聲而下，有時(shí)暫不墜下。

②巖爆發(fā)生的地點(diǎn)多在新開挖的工作面附近，個(gè)別的也有距新開挖工作面較遠(yuǎn)，常見的巖爆部位以拱部或拱腰部位為多；巖爆在開挖后陸續(xù)出現(xiàn)，多在爆破后的2～3 小時(shí)，24 小時(shí)內(nèi)最為明顯，延續(xù)時(shí)間一般1～2個(gè)月，有的延長1年以上，事前一般無明顯預(yù)兆。

③巖爆時(shí)圍巖破壞的規(guī)模，小者幾厘米厚，大者可多達(dá)幾十噸重。石塊由母巖彈出，小者形狀常呈中間厚、周邊薄、不規(guī)則的片狀脫落，脫落面多與巖壁平行。

④巖爆圍巖的破壞過程，一般新鮮堅(jiān)硬巖體均先產(chǎn)生聲響，伴隨片狀剝落的裂隙出現(xiàn)，裂隙一旦貫通就產(chǎn)生剝落或彈出，屬于表部巖爆；在強(qiáng)度較低的巖體，則在離隧洞掌子面以里一定距離產(chǎn)生，造成向洞內(nèi)臨空面沖擊力量最大，這種巖爆屬于深部沖擊型。

3 處理方案

（1）井下施工應(yīng)派專人監(jiān)視井壁巖石變形破壞和巖層開裂聲響等異常現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)異常及時(shí)組織撤離，確保人員安全。

（2）在掘進(jìn)過程中采用“短進(jìn)尺、多循環(huán)”。嚴(yán)格實(shí)行光面爆破，控制用藥量，盡可能減少爆破對(duì)圍巖的影響，并使開挖斷面盡可能規(guī)則，減小局部應(yīng)力集中。

（3）爆破后對(duì)井壁灑水，軟化巖層釋放應(yīng)力。

（4）每茬炮的掏槽眼孔深由2.5米變更為3米，其余孔深保持不變，起到提前釋放應(yīng)力。必要時(shí)在井壁和井底打泄壓孔。每循環(huán)掘進(jìn)前先垂直于井壁打3m深鉆孔，間距2米，井底打6-8個(gè)4米深的鉆孔，以避免應(yīng)力集中現(xiàn)象的出現(xiàn)。

（5）做好噴射混凝土支護(hù)的準(zhǔn)備工作，需要時(shí)立即對(duì)井壁采取噴射混凝土支護(hù)，封閉巖面。

4 總結(jié)

經(jīng)過本次對(duì)巖爆產(chǎn)生的因素、巖爆特點(diǎn)的分析以及巖爆處理方案的確定，有助于今后在施工過程中，提前預(yù)防巖爆的產(chǎn)生，減少巖爆產(chǎn)生時(shí)造成的安全事故。